Steg för att konvertera 230V AC till 5V DC med Step Down Converter

Prova Vårt Instrument För Att Eliminera Problem





Varje elektrisk och elektronisk enhet som vi använder i vårt dagliga liv kräver strömförsörjning. I allmänhet använder vi en växelströmförsörjning på 230V 50Hz, men denna effekt måste ändras till önskad form med erforderliga värden eller spänningsområde för att tillhandahålla strömförsörjning till olika typer av enheter. Det finns olika typer av kraftelektroniska omvandlare som steg-ned-omvandlare, steg-upp-omvandlare, spänningsstabilisator, AC till DC-omvandlare, DC till DC-omvandlare, DC till AC-omvandlare och så vidare. Tänk till exempel på de mikrokontroller som används ofta för att utveckla många inbyggda system baserade projekt och kit som används i realtidsapplikationer. Dessa mikrokontroller kräver en 5V likströmsförsörjning, så AC 230V måste omvandlas till 5V DC med hjälp av nedstigningsomvandlaren i deras strömförsörjningskrets.

Strömförsörjningskrets

Step Down Converter Circuit

Step Down Converter Circuit



Strömförsörjningskrets, själva namnet indikerar att denna krets används för att förse strömmen till andra elektriska och elektroniska kretsar eller enheter. Det finns olika typer av strömförsörjning kretsar baserade på den ström de används för att tillhandahålla enheter. Till exempel används mikrokontrollerbaserade kretsar, vanligtvis 5V DC-reglerade strömförsörjningskretsar, som kan utformas med hjälp av olika tekniker för att omvandla tillgänglig 230V växelström till 5V likström. I allmänhet kallas omvandlare med utspänning mindre än ingångsspänningen som nedstigningsomvandlare.


4 steg för att konvertera 230V AC till 5V DC

1. Steg ner spänningsnivån

Nedstigningsomvandlarna används för att omvandla högspänning till lågspänning. Omvandlaren med utspänning som är mindre än ingångsspänningen kallas som en nedstigningsomvandlare och omvandlaren med utspänning större än ingångsspänningen kallas som steg-upp-omvandlare. Det finns trappsteg och nedstegningstransformatorer som används för att trappa upp eller trappa ner spänningsnivåerna. 230V AC omvandlas till 12V AC med hjälp av en nedtransformator. 12V-utgången från stepdown-transformatorn är ett RMS-värde och dess toppvärde ges av produkten av kvadratrot av två med RMS-värde, vilket är ungefär 17V.



Stepdown Transformer

Steg ner transformator

Avstängningstransformator består av två lindningar, nämligen primära och sekundära lindningar där primära kan utformas med hjälp av en mindre gauge-ledning med mer antal varv eftersom den används för att bära lågström högspänningseffekt, och sekundärlindningen med en högprofiltråd med färre varv då den används för att bära lågström med hög ström. Transformers fungerar på principen i Faradays lagar om elektromagnetisk induktion.

2. Konvertera AC till DC

230V växelström omvandlas till 12V växelström (12V RMS-värde där toppvärdet är cirka 17V), men den erforderliga effekten är 5V likström för detta ändamål, 17V växelström måste omvandlas främst till likström så kan den stegas ner till 5V DC. Men först och främst måste vi veta hur man konverterar AC till DC? Växelström kan omvandlas till DC med hjälp av en kraftelektroniska omvandlare kallas som likriktare. Det finns olika typer av likriktare, såsom halvvågslikriktare, fullvågslikriktare och brygglikriktare. På grund av fördelarna med brygglikriktaren jämfört med halv- och fullvågslikriktaren används brygglikriktaren ofta för att omvandla växelström till likström.

Brygglikriktare

Brygglikriktare

Brygglikriktare består av fyra dioder som är anslutna i form av en bro. Vi vet att dioden är en okontrollerad likriktare som endast leder framåtförspänning och inte leder under omvänd förspänning. Om diodanodspänningen är större än katodspänningen sägs dioden vara i förspänning. Under positiv halvcykel leder dioderna D2 och D4 och under negativa halvcykeldioderna D1 och D3 leder. Således omvandlas växelström till likström här är den erhållna inte en ren likström eftersom den består av pulser. Därför kallas det som pulserande likström. Men spänningsfallet över dioderna är (2 * 0,7V) 1,4V, därför är toppspänningen vid utgången från denna retifierarkrets 15V (17-1.4) ca.


3. Utjämna krusningar med filter

15V DC kan regleras till 5V DC med hjälp av en nedstigningsomvandlare, men innan det krävs en ren likström. Diodbroens utgång är en likström som består av krusningar som också kallas pulserande likström. Denna pulserande likström kan filtreras med ett induktorfilter eller ett kondensatorfilter eller ett motståndskondensator-kopplat filter för att ta bort krusningar. Tänk på ett kondensatorfilter som ofta används för utjämning.

Filtrera

Filtrera

Vi vet att en kondensator är ett energilagringselement. I kretsen, kondensator lagrar energi medan ingången ökar från noll till ett toppvärde och, medan matningsspänningen minskar från toppvärdet till noll, börjar kondensatorn att urladdas. Denna laddning och urladdning av kondensatorn kommer att göra den pulserande likströmmen till ren likström, som visas i figuren.

4. Reglera 12V DC till 5V DC med hjälp av Voltage Regulator

15V DC-spänning kan trappas ner till 5V DC-spänning med en DC-nedstegningsomvandlare som kallas spänningsregulator IC7805. De första två siffrorna '78' i IC7805 spänningsregulator representerar spänningsregulatorer av positiv serie och de två sista siffrorna '05' representerar spänningsregulatorns utspänning.

IC7805 Spänningsregulator Internt blockschema

IC7805 Spänningsregulator Internt blockschema

Blockdiagrammet för IC7805 spänningsregulator visas i figuren består av en arbetsförstärkare som fungerar som felförstärkare, zenerdiod som används för att tillhandahålla spänningsreferens , som visas i figuren.

Zener-diod som spänningsreferens

Zener-diod som spänningsreferens

Transistor som ett seriepasselement som används för att avleda extra energi som värmeavskiljare (Safe Operating Area) och kylfläns används för termiskt skydd vid överdriven matningsspänning. I allmänhet tål en IC7805-regulator spänning från 7,2V till 35V och ger maximal verkningsgrad på 7,2V spänning och om spänningen överstiger 7,2V, blir det energiförlust i form av värme. För att skydda regulatorn från överhettning tillhandahålls termiskt skydd med en kylfläns. Således erhålls en 5V DC från 230V växelström.

Vi kan omvandla 230V AC direkt till 5V DC utan att använda transformator, men vi kan behöva högklassiga dioder och andra komponenter som ger mindre effektivitet. Om vi ​​har 230V DC-strömförsörjning kan vi konvertera 230V DC till 5V DC med hjälp av en DC-DC-omvandlare.

230v till 5v DC-DC Buck Converter:

Låt oss börja med den DC-reglerade strömförsörjningskretsen designad med en DC-DC buck-omvandlare. Om vi ​​har 230V DC-strömförsörjning kan vi använda en DC-DC-buck-omvandlare för att omvandla 230V DC till 5V DC-strömförsörjning. DC-DC buck-omvandlaren består av kondensator, MOSFET, PWM-kontroll , Dioder och induktorer. Den grundläggande topologin för en DC-DC buck-omvandlare visas i figuren nedan.

DC till DC Buck Converter

DC till DC Buck Converter

Spänningsfall över induktorn och förändringarna i elektrisk ström som strömmar genom enheten är proportionella mot varandra. Därför fungerar buck-omvandlaren på principen om energi lagrad i en induktor. De halvledare MOSFET eller IGBT som används som omkopplingselement kan användas för att växla buckomvandlarkretsen mellan två olika tillstånd genom att stänga eller öppna och stänga av eller på med omkopplingselementet. Om omkopplaren är i tillstånd, skapas en potential över induktorn på grund av ström som kommer att motsätta sig matningsspänningen och därigenom reducera den resulterande utspänningen. Eftersom dioden är omvänd förspänd, kommer ingen ström att strömma genom dioden.

Om omkopplaren är öppen bryter strömmen genom induktorn plötsligt och dioden startar ledningen, så att en returväg tillhandahålls till induktansströmmen. Spänningsfallet över den strömförsörjda induktorn blir omvänd, vilket kan betraktas som primär utgångskälla under denna omkopplingscykel och detta beror på denna snabba förändring av strömflödet. Den lagrade energin hos induktorn levereras kontinuerligt till belastningen och induktansströmmen kommer därför att sjunka tills strömmen stiger till sitt tidigare värde eller nästa på-tillstånd. Fortsättningen av att leverera energi till belastningen leder till att induktansströmmen sjunker tills strömmen stiger till sitt tidigare värde. Detta fenomen kallas utgående krusning som kan reduceras till ett acceptabelt värde med hjälp av en utjämningskondensator parallellt med utgången. Således, DC-DC-omvandlare fungerar som nedstigningsomvandlare.

DC till DC Step-down Converter med PWM Cotrol

DC till DC Step-down Converter med PWM Cotrol

Bilden visar funktionsprincipen för DC till DC-nedkonverteraren som styrs med en PWM-oscillator för högfrekvensomkoppling och en återkoppling är ansluten till en felförstärkare.

Allt inbäddat system baserat elektronikprojekt kräver en fast eller en justerbar spänningsregulator som används för att tillhandahålla den nödvändiga matningen till de elektriska och elektroniska kretsarna eller satserna. Det finns många avancerade automatiska spänningsregulatorer som kan justera utspänningen automatiskt baserat på tillämpningskriterierna. För mer teknisk hjälp angående strömförsörjningskretsen och nedstigningsomvandlaren, vänligen skicka dina frågor som kommentarer i kommentarfältet nedan.