Veiksmai, kaip konvertuoti 230 V kintamą į 5 V nuolatinę srovę naudojant „Down Down“ keitiklį

Išbandykite Mūsų Instrumentą, Kaip Pašalinti Problemas





Kiekvienam elektros ir elektroniniam prietaisui, kurį naudojame kasdieniame gyvenime, reikės maitinimo šaltinio. Apskritai, mes naudojame 230 V 50Hz kintamosios srovės maitinimą, tačiau ši energija turi būti pakeista į reikiamą formą su reikalingomis vertėmis ar įtampos diapazonu, kad būtų galima tiekti maitinimą įvairių tipų įrenginiams. Yra įvairių tipų galios elektroninių keitiklių, tokių kaip žemyn keičiantis keitiklis, pakopinis keitiklis, įtampos stabilizatorius, kintamosios srovės keitiklis, nuolatinės srovės keitiklis, nuolatinės srovės keitiklis ir kt. Pavyzdžiui, apsvarstykite mikrovaldiklius, kurie dažnai naudojami kuriant daugelį įterptinių sistemų projektai ir rinkiniai, naudojami realiuoju laiku. Šiems mikrovaldikliams reikalingas 5 V nuolatinės srovės maitinimas, todėl kintamosios srovės 230 V įtampą reikia paversti 5 V nuolatine įtampa, naudojant jų maitinimo grandinėje esantį pakaitinį keitiklį.

Maitinimo grandinė

Nuleiskite keitiklio grandinę

Nuleiskite keitiklio grandinę



Maitinimo grandinė, pats pavadinimas rodo, kad ši grandinė naudojama tiekiant energiją kitoms elektrinėms ir elektroninėms grandinėms ar prietaisams. Yra įvairių maitinimo tipai grandinės, atsižvelgiant į galią, kurią jie naudoja prietaisams tiekti. Pavyzdžiui, naudojamos mikrokontrolerio pagrindu veikiančios grandinės, paprastai 5 V nuolatinės srovės reguliuojamos maitinimo grandinės, kurios gali būti suprojektuotos naudojant skirtingas technikas, skirtas turimą 230 V kintamą energiją paversti 5 V nuolatine įtampa. Paprastai keitikliai, kurių išėjimo įtampa yra mažesnė nei įėjimo įtampa, vadinami pakaitiniais keitikliais.


4 veiksmai, norint konvertuoti 230 V kintamą į 5 V nuolatinę įtampą

1. Sumažinkite įtampos lygį

Pakopiniai keitikliai naudojami aukštos įtampos pavertimui žema įtampa. Keitiklis, kurio išėjimo įtampa yra mažesnė nei įėjimo įtampa, vadinamas žemyn keičiančiu keitikliu, o keitiklis, kurio išėjimo įtampa yra didesnė nei įėjimo įtampa, vadinamas pakopos keitikliu. Yra pakeliami ir nuleidžiami transformatoriai, kurie naudojami įtampos padidinimui arba sumažinimui. 230 V kintama srovė paverčiama 12 V kintama, naudojant pakaitinį transformatorių. 12V pakopinio transformatoriaus išėjimas yra RMS reikšmė, o jo didžiausią vertę pateikia kvadratinės šaknies iš dviejų, kurio RMS vertė yra maždaug 17 V, sandauga.



„Stepdown Transformer“

Transformatorius

Pakopinis transformatorius susideda iš dviejų apvijų, būtent pirminės ir antrinės apvijos, kur pirminis gali būti suprojektuotas naudojant mažesnio gabarito laidą su didesniu apsisukimų skaičiumi, nes jis naudojamas mažos srovės aukštos įtampos galiai perduoti, ir antrinę apviją naudojant didelio gabarito viela su mažesniu apsisukimų skaičiumi, nes ji naudojama didelės srovės žemos įtampos galiai perduoti. Transformatoriai veikia Faradėjaus elektromagnetinės indukcijos dėsnių principu.

2. Konvertuokite kintamą į nuolatinę

230 V kintama galia paverčiama 12 V kintama (12 V RMS vertė, kai didžiausia vertė yra apie 17 V), tačiau šiam tikslui reikalinga 5 V nuolatinė galia, 17 V kintama įtampa pirmiausia turi būti paversta nuolatine, tada ją galima sumažinti iki 5 V nuolatinė srovė. Tačiau pirmiausia turime žinoti, kaip konvertuoti kintamą srovę į nuolatinę srovę? Kintamosios srovės gali būti paversta nuolatine, naudojant vieną iš galios elektroniniai keitikliai vadinamas lygintuvu. Yra įvairių tipų lygintuvų, tokių kaip pusbangos lygintuvas, visos bangos lygintuvas ir tiltinis lygintuvas. Dėl tilto lygintuvo pranašumų prieš pusės ir visos bangos lygintuvą tiltinis lygintuvas dažnai naudojamas kintamajai srovei paversti nuolatine.

Tilto lygintuvas

Tilto lygintuvas

Tilto lygintuvas susideda iš keturių diodų, sujungtų tiltelio forma. Mes žinome, kad diodas yra nekontroliuojamas lygintuvas, kuris vykdys tik priekinį poslinkį ir neveikia atvirkštinio poslinkio metu. Jei diodo anodo įtampa yra didesnė už katodo įtampą, sakoma, kad diodas yra nukreiptas į priekį. Teigiamo pusinio ciklo metu diodai D2 ir D4 dirbs, o neigiamo pusinio ciklo metu - D1 ir D3. Taigi kintamosios srovės paverčiama nuolatine nuolatine srove, todėl gautas nėra grynas nuolatinis, nes susideda iš impulsų. Vadinasi, ji vadinama pulsuojančia nuolatine galia. Tačiau įtampos kritimas dioduose yra (2 * 0,7 V) 1,4 V, todėl didžiausia įtampa šios retiferinės grandinės išėjime yra maždaug 15 V (17–1,4).


3. Ripples išlyginimas naudojant filtrą

15 V nuolatinę įtampą galima reguliuoti į 5 V nuolatinę įtampą, naudojant pakaitinį keitiklį, tačiau prieš tai reikia gauti gryną nuolatinę galią. Diodinio tilto išėjimas yra nuolatinė srovė, susidedanti iš bangelių, dar vadinamų pulsuojančia nuolatine. Ši pulsuojanti nuolatinė srovė gali būti filtruojama naudojant induktoriaus filtrą, kondensatoriaus filtrą arba su rezistoriumi ir kondensatoriumi sujungtą filtrą, kad pašalintų bangas. Apsvarstykite kondensatoriaus filtrą, kuris dažniausiai naudojamas lyginimui.

Filtras

Filtras

Mes žinome, kad kondensatorius yra energiją kaupiantis elementas. Grandinėje kondensatorius kaupia energiją o įvestis padidėja nuo nulio iki didžiausios vertės, o maitinimo įtampa sumažėja nuo didžiausios iki nulio, kondensatorius pradeda iškrauti. Dėl šio kondensatoriaus įkrovimo ir iškrovimo pulsuojanti nuolatinė srovė taps gryna, kaip parodyta paveiksle.

4. 12 V nuolatinės srovės reguliavimas į 5 V nuolatinę įtampą naudojant įtampos reguliatorių

15 V nuolatinė įtampa gali būti sumažinta iki 5 V nuolatinės įtampos, naudojant nuolatinės srovės keitiklį, vadinamą kaip įtampos reguliatorius IC7805. Pirmieji du IC7805 įtampos reguliatoriaus skaitmenys „78“ reiškia teigiamos serijos įtampos reguliatorius, o paskutiniai du skaitmenys „05“ reiškia įtampos reguliatoriaus išėjimo įtampą.

IC7805 įtampos reguliatoriaus vidinė bloko schema

IC7805 įtampos reguliatoriaus vidinė bloko schema

IC7805 įtampos reguliatoriaus blokinė schema parodyta paveikslėlyje, kurį sudaro darbinis stiprintuvas, veikiantis kaip klaidos stiprintuvas, zenerio diodas, naudojamas įtampos atskaitai pateikti , kaip parodyta paveikslėlyje.

„Zener“ diodas kaip įtampos atskaitos taškas

„Zener“ diodas kaip įtampos atskaitos taškas

Tranzistorius kaip serijinis leidimo elementas, naudojamas papildomai energijai išsklaidyti kaip apsauga nuo šilumos SOA (saugaus veikimo zona) ir šilumos kriauklė naudojama terminei apsaugai esant per didelei maitinimo įtampai. Apskritai, IC7805 reguliatorius gali atlaikyti nuo 7,2 V iki 35 V įtampą ir suteikia maksimalų 7,2 V įtampos efektyvumą, o jei įtampa viršija 7,2 V, tada prarandama energija šilumos pavidalu. Norint apsaugoti reguliatorių nuo per didelio karščio, šiluminė apsauga teikiama naudojant radiatorių. Taigi 5 V nuolatinė įtampa gaunama iš 230 V kintamosios srovės.

Mes galime tiesiogiai konvertuoti 230 V kintamą įtampą į 5 V nuolatinę srovę nenaudodami transformatoriaus, tačiau mums gali prireikti aukšto lygio diodų ir kitų komponentų, kurie suteikia mažiau efektyvumo. Jei mes turime 230 V nuolatinės srovės maitinimo šaltinį, mes galime konvertuoti 230 V nuolatinę į 5 V nuolatinę įtampą naudodami nuolatinės srovės keitiklį.

Nuo 230 V iki 5 V DC-DC „Buck Converter“:

Pradėkime nuo nuolatinės srovės reguliuojamos maitinimo grandinės, sukurtos naudojant nuolatinės ir nuolatinės srovės keitiklio keitiklį. Jei turime 230 V nuolatinės srovės maitinimo šaltinį, mes galime naudoti nuolatinės srovės nuolatinės srovės keitiklį, kad 230 V nuolatinę įtampą paverstume 5 V nuolatine įtampa. Nuolatinės ir nuolatinės srovės keitiklį sudaro kondensatorius, MOSFET, PWM valdymas , Diodai ir induktoriai. Pagrindinė nuolatinės ir nuolatinės srovės keitiklio topologija parodyta žemiau esančiame paveikslėlyje.

DC į DC Buck Converter

DC į DC Buck Converter

Įtampos kritimas induktoriuje ir per prietaisą tekančios elektros srovės pokyčiai yra proporcingi vienas kitam. Vadinasi, „buck“ keitiklis veikia pagal induktoriuje sukauptos energijos principą. The galios puslaidininkis MOSFET arba IGBT, naudojamą kaip perjungimo elementą, galima naudoti keičiant keitiklio grandinę tarp dviejų skirtingų būsenų uždarant arba atidarant ir išjungiant arba įjungiant perjungimo elementą. Jei jungiklis yra įjungtas, induktoriuje susidaro potencialas dėl įsibėgėjimo srovės, kuri priešinsis maitinimo įtampai, taip sumažinant gautą išėjimo įtampą. Kadangi diodas yra atvirkštinis, diodu netekės srovės.

Jei jungiklis yra atidarytas, srovė per induktorių staiga nutrūksta ir diodas pradeda laidumą, taigi induktoriaus srovei yra numatytas grįžimo kelias. Įtampos induktoriaus įtampos kritimas pasikeičia, o tai gali būti laikoma pagrindiniu išėjimo galios šaltiniu per šį perjungimo ciklą, ir tai yra dėl to, kad greitai keičiasi srovės srautas. Sukaupta induktoriaus energija nuolat tiekiama į apkrovą, todėl induktoriaus srovė pradės kristi, kol srovė pakils į ankstesnę arba kitą būseną. Tęsiant energijos tiekimą į apkrovą, induktoriaus srovė sumažės, kol srovė padidės iki ankstesnės vertės. Šis reiškinys vadinamas išėjimo bangomis, kurią galima sumažinti iki priimtinos vertės naudojant lyginamąjį kondensatorių lygiagrečiai išėjimui. Taigi, DC-DC keitiklis veikia kaip pakopinis keitiklis.

Nuolatinės srovės į nuolatinį keitiklį naudojant „PWM Cotrol“

Nuolatinės srovės į nuolatinį keitiklį naudojant „PWM Cotrol“

Paveikslėlyje parodytas nuolatinės srovės ir nuolatinės srovės keitiklio, valdomo naudojant PWM osciliatorių aukšto dažnio perjungimui, veikimo principas, o grįžtamasis ryšys yra sujungtas su klaidų stiprintuvu.

Visa įterptoji sistema pagrįsta elektronikos projektai reikalingas fiksuotas arba reguliuojamas įtampos reguliatorius, kuris naudojamas reikalingam elektros ir elektroninių grandinių ar rinkinių tiekimui. Yra daug pažangių automatinių įtampos reguliatorių, galinčių automatiškai sureguliuoti išėjimo įtampą pagal taikymo kriterijus. Norėdami gauti daugiau techninės pagalbos dėl maitinimo grandinės ir pakaitinio keitiklio, pateikite savo užklausas kaip komentarus žemiau esančiame komentarų skyriuje.