تيار متردد إلى دائرة محول التيار المستمر

في العصر الحديث ، تعمل كل الأجهزة الإلكترونية المنزلية تقريبًا على التيار المباشر (DC) ، لكننا نحصل على التيار المتردد (AC) من محطات توليد الطاقة عبر خطوط النقل لأنه يمكن نقل التيار المتردد بشكل أكثر كفاءة من التيار المستمر بتكلفة أقل. لذلك فإن كل جهاز يعمل على التيار المستمر يحتوي على دائرة تحويل من التيار المتردد إلى التيار المستمر. لقد قمنا سابقًا ببناء شاحن هاتف محمول 5 فولت يحتوي أيضًا على دائرة محول AC-DC فيه.

هناك نوعان رئيسيان من المحولات المستخدمة على نطاق واسع لغرض محادثة AC-DC.

الأول هو المحول الخطي التقليدي القائم على المحولات والذي يستخدم جسر ديود بسيط ومكثف ومنظم جهد. يمكن إنشاء جسر الصمام الثنائي البسيط إما بجهاز أحادي أشباه الموصلات مثل DB107 أو باستخدام 4 صمامات ثنائية مستقلة مثل 1N4007. و نوع آخر من المحول SMPS أو وضع التبديل إمدادات الطاقة التي يستخدم عالية التردد محول صغير ومنظم التبديل لتقديم الناتج العاصمة.

في هذا المشروع ، سنناقش التصميم التقليدي القائم على المحولات والذي يستخدم الثنائيات البسيطة والمكثف لتحويل التيار المتردد إلى تيار مباشر ومنظم جهد اختياري لتنظيم جهد التيار المستمر الناتج. سيكون المشروع عبارة عن محول AC-DC باستخدام محول بجهد دخل 230 فولت وإخراج 12 فولت 1 أمبير.

المكونات مطلوبة

1. محول مع تصنيف 1A 13V

2.4 قطعة 1N4007 الثنائيات

3 مكثف كهربائيا 1000 فائق التوهج مع تصنيف 25 فولت.

4. عدد قليل من الأسلاك حبلا واحدة

5. اللوح

6.LDO أو منظم الجهد الخطي حسب المواصفات (هنا يستخدم LM2940).

7.A متعدد لقياس الجهد.

مخطط الدائرة وشرحها

المخطط التخطيطي لدائرة محول التيار المتردد تيار مستمر بسيط. يستخدم المحول للتنحي عن 230V AC إلى 13V AC.

يتم استخدام أربعة صمام ثنائي مقوم للأغراض العامة 1N4007 هنا لإعادة إدخال التيار المتردد. 1N4007 لديه ذروة الجهد العكسي المتكرر 1000V بمتوسط ​​تيار أمامي معدل 1A. تستخدم هذه الثنائيات الأربعة لتحويل خرج التيار المتردد بجهد 13 فولت عبر المحول. تُستخدم الثنائيات لصنع محول الجسر الذي يعد جزءًا أساسيًا من دائرة تحويل التيار المتردد إلى التيار المستمر. لمعرفة المزيد حول دائرة مقوم الجسر ، اتبع الرابط.

مكثف المرشح ، يضاف C1 بعد محول الجسر لتنعيم جهد الخرج.

و LDO، IC1 يرتبط أيضا لتنظيم انتاج التيار الكهربائي.

عمل دائرة محول التيار المتردد إلى تيار مستمر

A محول تنحى يستخدم لتحويل عالية الجهد المتردد إلى AC الجهد المنخفض. المحول مركب على ثنائي الفينيل متعدد الكلور وهو محول بقوة 1 أمبير بقوة 13 فولت. ومع ذلك ، أثناء الحمل ، ينخفض ​​جهد المحول حوالي 12.5-12.7 فولت.

الجزء الأساسي من الدائرة هو جسر الصمام الثنائي الذي يتكون من أربعة ثنائيات. الصمام الثنائي عبارة عن جهاز أشباه موصلات إلكتروني يحول التيار المتردد إلى تيار مباشر.

يمكن رؤية تدفق التيار داخل جسر الصمام الثنائي في الصورة أدناه.

هنا يحجب الثنائيان D2 و D4 الذروة السلبية للتيار المتردد ويجعل التيار يتدفق في اتجاه واحد. هذا مقوم جسر كامل يعني أن جسر الصمام الثنائي يصحح كلا من الذروة الإيجابية والسلبية لإشارة التيار المتردد.

يتم شحن المكثف الكبير C1 أثناء التحويل ويخفف جهد الخرج. لكن في النتيجة النهائية ، هذا ليس ناتج جهد منظم. هنا يتم تنظيم الجهد بواسطة LDO ، LM2940 ، وهو IC1 في التخطيطي.

LDO ، LM2940 عبارة عن جهاز بثلاثة أسنان في عبوة TO220. LDO لتقف على الجهد المنخفض للتسرب. يمكن عرض مخطط الدبوس في الصورة أدناه.

تحتوي بعض منظمات الجهد على قيود على جهد الدخل المطلوب لتوفير تنظيم جهد مضمون عبر خرج المنظم. في عدد قليل من المنظمين الخطيين ، يُشار إلى أنه يتطلب فرقًا لا يقل عن 2 فولت بين جهد الدخل والجهد الناتج ، وهذا يعني أنه بالنسبة لإخراج 12 فولت المنظم ، يتطلب المنظم جهد إدخال 14 فولت على الأقل لضمان جهد خرج منظم 12 فولت. بشكل عام ، تتطلب منظمات الجهد المنخفض المتسرب (LDOs) أدنى اختلافات في الجهد بين الإدخال والإخراج. بالنسبة لورقة البيانات LM2940 ، يتطلب فرق 0.5 فولت كحد أدنى بين الإدخال والإخراج. استخدمنا منظم LDO من سلسلة الجهد الثابت من Texas Instruments. LM2940 ، الذي لديه معدل إخراج 12 فولت.

يمكن رؤية الإخراج تمامًا في الصورة أدناه.

تحقق من العمل الكامل في الفيديو المقدم في النهاية.

يعد محول التيار المتردد إلى التيار المتردد المستند إلى المحولات أمرًا شائعًا جدًا حيث يلزم تحويل التيار المتردد عالي الجهد إلى تيار مستمر. هو الأكثر شيوعًا في أنظمة مكبر الصوت ، ومحولات الطاقة المختلفة ، ومحطات اللحام ، ومعدات الاختبار ، إلخ.

حدود دائرة محول التيار المتردد القائمة على المحولات

يعد تحويل التيار المتردد المستند إلى المحولات إلى التيار المستمر خيارًا شائعًا حيث يكون التيار المستمر مطلوبًا ولكن له بعض العيوب.

1- في أي حالات يكون فيها جهد الدخل المتناوب لديه احتمالية للتذبذب أو إذا انخفض جهد التيار المتردد بشكل كبير ، فإن جهد التيار المتردد الناتج عبر المحول ينخفض ​​أيضًا. لذلك لا يمكن تشغيل محول التيار المتردد 230 فولت إلى التيار المتردد بجهد 12 فولت في خط التيار المتردد بجهد 110 فولت. لمعالجة هذا الأمر ، يتم توفير إعداد إضافي لمستويات جهد الدخل المختلفة.

2- على الرغم من عدم وجود نطاق جهد إدخال عالمي ، إلا أنه خيار مكلف ، حيث أن المحول نفسه يكلف أكثر من 60٪ من إجمالي تكلفة التصنيع لدائرة المحول.

3 القيد الآخر هو كفاءة التحويل المنخفضة. يسخن المحول ويهدر طاقة غير ضرورية.

4- المحول عبارة عن مادة ثقيلة تزيد من وزن المنتج دون داع.

5.بسبب المحول ، يلزم وجود مساحة أكبر داخل المنتج لتناسب دائرة المحول أو على الأقل المحول.

للتغلب على هذه القيود ، يعد مصدر طاقة وضع التبديل أو SMPS خيارًا مفضلاً.