Сваки електрични и електронски уређај који користимо у свакодневном животу захтеваће напајање. Генерално користимо напајање наизменичном струјом од 230В 50Хз, али ово напајање мора да се промени у тражени облик са потребним вредностима или опсегом напона за напајање различитих врста уређаја. Постоје разне врсте претварача снаге као што су претварач за смањење, претварач за појачање, стабилизатор напона, претварач у једносмерну струју, претварач у једносмерну у једносмерну струју, претварач у једносмерну струју и тако даље. На пример, размотрите микроконтролере који се често користе за развој многих пројекти засновани на уграђеним системима и комплети који се користе у апликацијама у реалном времену. Ови микроконтролери захтевају напајање од 5В једносмерне струје, тако да АЦ 230В треба претворити у 5В једносмерне струје помоћу опадајућег претварача у њиховом кругу напајања.
Круг напајања
Степ Довн Цонвертер Цирцуит
Круг напајања, сам назив означава да се овај склоп користи за напајање других електричних и електронских кола или уређаја. Постоје различити врсте напајања кола заснована на снази коју користе за пружање уређаја. На пример, користе се склопови засновани на микроконтролеру, обично 5В једносмерно струјни кругови за регулацију напајања, који се могу дизајнирати користећи различите технике за претварање расположиве снаге 230В наизменичне струје у 5В једносмерне струје. Генерално се претварачи са излазним напоном мањим од улазног напона називају конверторима спуштањем.
4 корака за претварање 230В АЦ у 5В ДЦ
1. Смањите ниво напона
Степени претварачи се користе за претварање високог напона у ниски напон. Претварач са излазним напоном мањим од улазног напона назива се претварач спуштања, а претварач са излазним напоном већим од улазног напона назива се појачавачем. Постоје појачавајући и силазни трансформатори који се користе за појачавање или спуштање нивоа напона. 230В АЦ се конвертује у 12В АЦ помоћу силазног трансформатора. Излаз 12В излазног трансформатора је ефективна вредност, а његова вршна вредност даје се производу квадратног корена из два са ефективном вредношћу, која је приближно 17В.
Степ-довн Трансформер
Степен-трансформатор се састоји од два намотаја, наиме примарног и секундарног намотаја, где се примарни могу пројектовати помоћу мање габаритне жице са већим бројем завоја, јер се користи за ношење нисконапонске високонапонске снаге, а секундарни намотај помоћу висококонтролна жица са мањим бројем завоја, јер се користи за ношење високонапонске нисконапонске снаге. Трансформатори раде на принципу Фарадаиевих закона електромагнетне индукције.
2. Претворите АЦ у ДЦ
Снага од 230В наизменичне струје претвара се у 12В наизменичног напона (12В ефективна вредност при чему је максимална вредност око 17В), али потребна снага је 5В једносмерне струје за ову сврху, напајање од 17В наизменичне струје мора се примарно претворити у једносмерну струју, а затим се може смањити на 5В ДЦ. Али прво и најважније, морамо знати како претворити АЦ у ДЦ? Наизменична струја се може претворити у једносмерну струју помоћу једног од претварачи снаге назива се Исправљач. Постоје различите врсте исправљача, као што су полуталасни исправљач, пуноталасни исправљач и мостни исправљач. Због предности мостовског исправљача у односу на полуталасни и пун таласни исправљач, мостни исправљач се често користи за претварање наизменичне струје у једносмерну.
Мостни исправљач
Мостни исправљач састоји се од четири диоде које су у облику моста повезане. Знамо да је диода неконтролисани исправљач који ће водити само предњу пристрасност и неће водити током обрнуте пристрасности. Ако је напон аноде диоде већи од напона катоде, онда се каже да је диода у предњем предрасуду. Током позитивног полуциклуса диоде Д2 и Д4 ће водити, а током негативног полуциклуса диоде Д1 и Д3. Дакле, АЦ се овде претвара у једносмерну струју, тако добијени није чисти ДЦ јер се састоји од импулса. Због тога се назива пулсирајућа једносмерна снага. Али пад напона на диодама је (2 * 0,7 В) 1,4 В, стога је вршни напон на излазу овог круга исправљача приближно 15 В (17-1,4).
3. Заглађивање таласа помоћу филтера
15В једносмерне струје се може регулисати у 5В једносмерне струје помоћу претварача за смањење, али пре тога је потребно да се добије чиста једносмерна снага. Излаз диодног моста је једносмерна струја која се састоји од таласа који се називају и пулсирајућим једносмерном струјом. Овај пулсирајући једносмерни ток може се филтрирати помоћу индукторског филтера или кондензаторског филтера или отпорно-кондензаторског филтера за уклањање таласа. Размотрите кондензаторски филтер који се у већини случајева често користи за заглађивање.
Филтер
Знамо да је кондензатор елемент за чување енергије. У колу, кондензатор складишти енергију док се улаз повећава од нуле до вршне вредности и док се напон напајања смањује од вршне вредности до нуле, кондензатор почиње да се празни. Ово пуњење и пражњење кондензатора претвориће пулсирајући једносмерни у чисти ДЦ, као што је приказано на слици.
4. Регулација 12В једносмерне у 5В једносмерне струје помоћу регулатора напона
15В једносмерни напон се може спустити на 5В једносмерни напон помоћу једносмерног конвертора који се назива као регулатор напона ИЦ7805. Прве две цифре ‘78’ ИЦ7805 регулатора напона представљају позитивне серијске регулаторе напона, а последње две цифре ‘05’ представљају излазни напон регулатора напона.
ИЦ7805 Интерна блок шема регулатора напона
Блок шема ИЦ7805 регулатора напона приказана је на слици и састоји се од радног појачала које делује као појачало грешака, Зенер диода која се користи за обезбеђивање референтног напона , као што је приказано на слици.
Зенер диода као референтни напон
Транзистор као серијски пролазни елемент који се користи за расипање додатне енергије као СОА заштита од топлоте (сигурно оперативно подручје) и хладњак се користи за топлотну заштиту у случају прекомерних напона напајања. Генерално, регулатор ИЦ7805 може да поднесе напон у распону од 7,2 В до 35 В и даје максималну ефикасност од 7,2 В, а ако напон прелази 7,2 В, долази до губитка енергије у облику топлоте. Да би се регулатор заштитио од прегревања, термичка заштита је обезбеђена помоћу хладњака. Тако се добија 5В једносмерне струје од 230В наизменичне струје.
Можемо директно претворити 230В АЦ у 5В ДЦ без употребе трансформатора, али можда ће нам бити потребне диоде високог рејтинга и друге компоненте које дају мању ефикасност. Ако имамо напајање од 230В једносмерне струје, тада можемо претворити 230В једносмерне струје у 5В једносмерне струје помоћу ДЦ-ДЦ претварача.
230-волтни до 5-волтни ДЦ-ДЦ претварач:
Почнимо са кругом напајања са регулисаном једносмерном струјом дизајнираним помоћу ДЦ-ДЦ претварача. Ако имамо напајање једносмерном струјом од 230 В, онда можемо користити ДЦ-ДЦ претварач за претварање 230 В једносмерне струје у 5 В једносмерно напајање. ДЦ-ДЦ претварач се састоји од кондензатора, МОСФЕТ-а, ПВМ контрола , Диоде и индуктори. Основна топологија једносмерног и једносмерног претварача приказана је на доњој слици.
ДЦ у ДЦ Буцк претварач
Пад напона на индуктору и промене електричне струје која пролази кроз уређај пропорционалне су једна другој. Дакле, претварач са снопом ради на принципу енергије ускладиштене у индуктору. Тхе снажни полупроводник МОСФЕТ или ИГБТ који се користи као преклопни елемент може се користити за наизменични круг претварача између два различита стања затварањем или отварањем и искључивањем или укључивањем преклопног елемента. Ако је прекидач у укљученом стању, тада се на индуктору ствара потенцијал услед налетне струје која ће се супротставити напону напајања, чиме се смањује резултујући излазни напон. Како је диода обрнуто пристрасна, кроз диоду неће тећи струја.
Ако је прекидач отворен, тада струја кроз индуктор нагло прекида и диода започиње провођење, па је повратни пут до струје индуктора обезбеђен. Пад напона на индукованој индуктивности постаје обрнут, што се може сматрати примарним извором излазне снаге током овог преклопног циклуса, а то је због ове брзе промене тренутног протока. Акумулирана енергија индуктора континуирано се испоручује оптерећењу и на тај начин ће струја индуктора почети да опада све док струја не нарасте на своју претходну вредност или следеће стање. Наставак испоруке енергије оптерећењу доводи до пада струје индуктора све док струја не нарасте на своју претходну вредност. Ова појава назива се излазно валовање које се паралелно са излазом може смањити на прихватљиву вредност помоћу кондензатора за заглађивање. Тако, ДЦ-ДЦ претварач делује као опадајући претварач.
ДЦ-ДЦ конвертор за смањење помоћу ПВМ Цотрола
На слици је приказан принцип рада конвертора за смањење ДЦ у једносмерну струју који се контролише помоћу ПВМ осцилатора за високофреквентно пребацивање, а повратна спрега је повезана појачивачем грешке.
Сви уграђени систем заснован електронски пројекти захтевају фиксни или подесиви регулатор напона који се користи за обезбеђивање потребног напајања електричних и електронских кола или комплета. Постоји много напредних аутоматских регулатора напона способних за аутоматско подешавање излазног напона на основу критеријума примене. За више техничке помоћи у вези са кругом напајања и претварачем степена, пошаљите своје коментаре у коментаре у доњем одељку за коментаре.
