AC/DC měnič

Měniče AC/DC poskytují energii elektronickým zařízením, která potřebují převádět střídavý proud na stejnosměrný proud. Různé aplikace tohoto zařízení mohou být užitečné, pokud v blízkosti není žádná DC zásuvka. Pochopení této technologie však může být matoucí a ohromující kvůli její složité povaze. V tomto podrobném článku se dozvíte více o tom, čeho tato zařízení dosahují a jak fungují. Na WellPCB vám poskytneme informace o ideálních aplikacích AC/DC měničů. Tímto způsobem pochopíte, jak tyto převodníky fungují a jak je bezpečně používat. Vše, co je zde uvedeno, vám pomůže dostat se na správnou cestu, takže pokračujte ve čtení!

<strong>1. Co je to AC/DC měnič?</strong>

Elektronické napájecí zdroje AC-DC odebírají střídavé napětí z napájecího zdroje a převádějí ho na výstupní DC napětí pro bateriově napájené zařízení. Toto zařízení navíc převádí hodnoty nízkého napětí, což je ideální pro každodenní elektroniku, která vyžaduje AC nebo DC výstupní napětí. Každý měnič má svůj vlastní design, ale obvykle sada obsahuje jeden nebo více transformátorů, filtrů a usměrňovačů. Některé AC-DC měniče jsou navíc účinné v aktivním režimu, což znamená, že spotřebovávají méně energie.

(DC napájecí adaptér)

Je důležité nezaměňovat se stejnosměrným napájecím adaptérem. Je to proto, že stejnosměrný napájecí zdroj napájí zařízení, jako je obvodová deska, konstantním proudem. Nepřevádí střídavý proud na stejnosměrné napětí. Inženýři obvykle používají stejnosměrný napájecí adaptér pro testovací účely. Napájecí zdroj DC-DC je také odlišný, protože odebírá energii z baterie a převádí ji na jinou úroveň napětí.

Typicky jsou dnes na trhu dva typy AC-DC měničů: lineární a pulzní. Lineární, cenově dostupné a jednoduché, plýtvá další energií ve formě tepla, což představuje problémy pro aplikace, které nemohou fungovat dobře při vysokých teplotách. Přepínání napájecích zdrojů, sofistikovanější zařízení, snižují plýtvání energií tím, že je možné přepínat mezi úplným zapnutím a úplným vypnutím. Poskytují také vyšší hustotu výkonu pro datová centra, síťové a serverové aplikace.

Přestože jsou lehké, účinné a mají menší rozměry, produkují elektrický šum bez potlačení. Zjednodušené konstrukce mohou také poskytnout omezený účiník. Z tohoto důvodu pomáhají tento problém vyřešit korektory účiníku.

(Spínaný zdroj, komplexní zařízení, které přepíná z plného zapnutí do úplného vypnutí).

<strong>2. Princip činnosti AC-DC měniče</strong>

Vestavěné transformátory upravují střídavé napětí, snižují/zvyšují úroveň napětí pro zlepšení funkčnosti stejnosměrného napájení pro připojené zařízení. Proces konverze, nazývaný usměrnění, zahrnuje použití usměrňovače na straně zátěže, který převádí střídavé napětí na stejnosměrné napětí. Nakonec filtry eliminují šum ve střídavých vlnách, což má za následek hladší tok energie do obvodu zdroje stejnosměrného proudu.

Schéma má obvykle různé formy, ale obsahuje nezbytné části. Navíc obsahuje jeden nebo více transformačních kroků.

Některá zařízení mohou obsahovat také chladicí ventilátor, pokud chladič nemůže zařízení účinně chladit. Některé ventilátory však zabírají hodně místa, proto byste měli zvolit ideální velikost. Použití rychle rotujícího chladicího ventilátoru zajistí lepší efekt odvodu tepla.

<strong>3. Aplikace AC-DC měniče</strong>

(Nabíječky obsahují AC-DC konvertor)

Tato zařízení v podstatě převádějí střídavý proud na stejnosměrné napětí pro elektronické použití v široké škále aplikací. Přicházejí v různých formách, včetně externích a interních adaptérů. Interní adaptéry se používají v elektronických zařízeních, jako jsou Blu-ray přehrávače, lékařské vybavení (650W AC-DC napájecí zdroje) atd. Externí adaptéry se používají v zařízeních, jako jsou notebooky.

(televizory a mobilní telefony jsou vybaveny AC-DC měničem).

Mezi další příklady použití patří ohřívače vody, ventilátory, vysavače, televizory, mobilní telefony, nabíječky a další. Kromě toho vojenská a telekomunikační zařízení, průmyslová zařízení (250W AC-DC napájecí zdroje) a kuchyňské spotřebiče s DC motory využívají AC-DC napájecí zdroje.

Tato zařízení jsou také vybavena ochranou proti přepětí, nadproudu a zkratu, aby byla vaše i vaše zařízení v bezpečí.

DC/DC napájecí měnič také poskytuje schopnost detekovat amplitudově modulované rádiové signály.

(AC-DC převodník pro notebook)

<strong>4. Jak navrhnout AC/DC měnič?</strong>

(Obvodová deska měniče AC-DC s transformátorem a elektronickými součástkami).

Než začnete, musíte vzít v úvahu, že výstupní střídavé napětí je velmi nebezpečné. Proto je třeba konvertor AC-DC sestavit velmi opatrně a pomalu. Musíte potvrdit umístění každého nechráněného drátu a zajistit, aby izolovaná pracovní oblast zůstala bezpečná. Před připojením DC/DC měniče pak dvakrát zkontrolujte připojení. Jinak to poškodí vás i zařízení.

<strong>K sestavení tohoto DC napájecího adaptéru budete potřebovat následující díly:</strong>

Regulátor napětí 78XX 1x

<strong>Potřebné nástroje:</strong>

Páječka a pájka

Nůžky na řezání drátu

Nejprve musíte k primární straně připojit napájecí kabel. Poté připojte sekundární vinutí k můstkovému usměrňovači. Multimetr vám pomůže zkontrolovat výstupní napětí sekundárních svorek při připojování napájecího kabelu.

(Zvýšení a snížení transformátoru).

Musíte se ujistit, že má jmenovité napětí 12-24V AC. 220 VAC však vyžaduje snižovací transformátor 10:1. Věnujte pozornost příkonu obvodu. Přiložený chladič pomáhá regulátorům napětí spotřebovávat proud 1A.

(Ilustrace zobrazující proces převodu, nazývaný také oprava.)

<strong><em>4.1 Součásti měniče AC-DC</em></strong>

Vstupní filtrační blok – Vstupní filtrační blok potlačuje elektrický šum ve spínacích součástech a zabraňuje mu ovlivňovat napájení ze sítě. Tato část také zabraňuje pronikání hluku do obvodů.

(usměrňovač diodového můstku)

Usměrnění – měniče AC-DC procházejí usměrněním, které využívá usměrňovač k přeměně AC na DC.

Korekce účiníku (PFC) – Korekce účiníku zvyšuje účinnost měniče AC-DC. Snižuje proud a jalový výkon střídavého obvodu. Některé korektory účiníku podporují režim nepřetržitého a přerušovaného vedení.

Výkonový stupeň – Výkonový stupeň řídí přenos energie z primární na sekundární stranu přes transformátor. Je vybaven spínači a výstupním filtrem, který pracuje na vysoké frekvenci.

Transformátor – Transformátory obsahují vodiče navinuté kolem základny s elektromagnetickou indukcí vytvářející spojení. Proto bude tato funkce užitečná pro vysokonapěťová připojení.

Výstupní obvody – Výstupní obvody slouží jako platforma pro ukládání energie pro každý komponent. Aby byla zajištěna vyvážená úroveň výstupního napětí, energie dodávaná do každé součásti prochází zpětnovazební regulační smyčkou.

Regulace – Regulace zajišťuje konstantní výstupní napětí pro každý spínač prostřednictvím řídicího obvodu s uzavřenou smyčkou, což umožňuje dobíjení napájecího zdroje. Nastavením tlačítka do režimu pevného zapnutí nebo vypnutí je proto efektivnější.

Režim regulace napětí – Regulační obvod určuje výstupní napětí jeho porovnáním s konkrétním napětím. V případě chyby se upraví úroveň napětí.

Režim řízení proudu – Režim řízení proudu, upravená verze režimu řízení napětí, určuje proud induktoru obvodu. Detekce nastává odporem horní strany MOSFET. Poskytuje rychlejší detekci změny ve srovnání s režimem řízení napětí.

Typy měničů – Flyback a buck-flyback, nejoblíbenější typy měničů, obsahují malý počet součástek. Navíc tyto levné topologie integrují transformátory.

<strong>5. Bezpečnostní doporučení pro AC-DC měnič</strong>

Před použitím střídače je třeba učinit zvláštní opatření k zajištění bezpečnosti. Probrali jsme několik kroků, které by vám mohly pomoci:

Kontakt s chladičem nebo krytem zvyšuje riziko popálení, proto se těchto částí nedotýkejte.

Nedotýkejte se vstupních svorek nebo vnitřních součástí. To může mít za následek úraz elektrickým proudem nebo popáleniny.

Ujistěte se, že máte ruce a obličej v bezpečné vzdálenosti, když je měnič AC-DC v provozu. V opačném případě můžete být zraněni, pokud zařízení nefunguje správně.

Instalace pojistky na vstupu měniče také zajistí jeho bezpečnost při provozu.

<strong>závěr:</strong>

AC-DC měniče jsou velmi vhodné pro každodenní elektroniku. Zajišťují správné napájení zařízení. Kromě toho činí proces převodu bezpečným a efektivním, i když se počet komponent zdá složitý. Nyní, když jste získali významné znalosti o tomto tématu, měli byste se cítit připraveni začít!

Neváhejte nás kontaktovat, pokud máte dotazy týkající se AC-DC měničů!

Ahoj, jsem Hommer, zakladatel WellPCB. Dnes máme více než 4000 klientů po celém světě. Máte-li jakékoli dotazy, můžete mě kontaktovat. předem děkuji.

Usměrňovač je elektronické zařízení určené k přeměně elektrické energie střídavého proudu na stejnosměrný proud. Základem usměrňovačů jsou polovodičová zařízení s jednosměrnou vodivostí – diody a tyristory.

Při malé zátěži (až několik stovek wattů) se přeměna střídavého proudu na stejnosměrný proud provádí pomocí jednofázových usměrňovačů. Takové usměrňovače jsou navrženy tak, aby dodávaly stejnosměrný proud různým elektronickým zařízením, budicím vinutím stejnosměrných motorů s nízkým a středním výkonem atd.

Pro zjednodušení pochopení činnosti usměrňovacích obvodů budeme předpokládat, že usměrňovač pracuje na aktivní zátěži.

Jednofázový půlvlnný (jednocyklový) usměrňovací obvod

Obrázek 1 ukazuje nejjednodušší usměrňovací obvod. Obvod obsahuje jednu usměrňovací diodu zapojenou mezi sekundární vinutí transformátoru a zátěž.

Obrázek 1 – Jednofázový půlvlnný usměrňovač: a) obvod – dioda otevřená, b) obvod – dioda zavřená, c) časová schémata činnosti

Napětí u2 se mění sinusově, tzn. obsahuje kladné a záporné půlvlny (půlcykly). Proud v zátěžovém obvodu prochází pouze v kladných půlcyklech, kdy je kladný potenciál přiveden na anodu diody VD (obr. 1, a). Při přepólování napětí u2 je dioda uzavřena, v zátěži neteče proud, ale na diodu je přivedeno zpětné napětí Urev (obr. 1, b).

Že. Na zátěži se uvolní pouze jedno půlvlnné napětí sekundárního vinutí. Proud v zátěži teče pouze jedním směrem a je to usměrněný proud, i když má pulzující charakter (obr. 1, c). Tato forma napětí (proudu) se nazývá konstantní puls.

Usměrněné napětí a proud obsahují stejnosměrnou (užitečnou) složku a střídavou složku (vlnění). Kvalitativní stránka činnosti usměrňovače se posuzuje podle vztahu mezi užitečnou složkou a zvlněním napětí a proudu. Faktor zvlnění tohoto obvodu je 1,57. Průměrná hodnota usměrněného napětí za dobu je Un = 0,45U2. Maximální hodnota zpětného napětí na diodě je Urev.max = 3,14 Un.

Výhodou tohoto zapojení je jeho jednoduchost, nevýhodami jsou: špatné využití transformátoru, vysoké zpětné napětí na diodě, vysoký činitel zvlnění usměrněného napětí.

Jednofázový můstkový usměrňovací obvod

Skládá se ze čtyř diod zapojených do můstkového obvodu. Na jednu diagonálu můstku je připojeno sekundární vinutí transformátoru a na druhou zátěž (obr. 2). Společným bodem katod diod VD2, VD4 je kladný pól usměrňovače, společným bodem anod diod VD1, VD3 je záporný pól.

Obrázek 2 – Jednofázový můstkový usměrňovač: a) obvod – usměrnění kladné půlvlny, b) usměrnění záporné půlvlny, c) časová schémata činnosti

Polarita napětí v sekundárním vinutí se mění s frekvencí napájecí sítě. Diody v tomto obvodu pracují střídavě v párech. Během kladné půlperiody napětí u2 vedou diody VD2, VD3 proud a na diody VD1, VD4 je přivedeno zpětné napětí a jsou uzavřeny. Během záporné půlperiody napětí u2 protéká proud diodami VD1, VD4 a diodami VD2, VD3 jsou uzavřeny. Proud v zátěži teče stále jedním směrem.

Obvod je celovlnný (push-pull), protože Obě půlcykly síťového napětí jsou přiděleny na zátěži: Un = 0,9U2, koeficient zvlnění je 0,67.

Použití můstkového obvodu pro připojení diod umožňuje použít jednofázový transformátor k usměrnění dvou půlcyklů. Kromě toho je zpětné napětí aplikované na diodu 2krát menší.

Stejnosměrné napájení středních a velkých spotřebičů je vyrobeno z třífázových usměrňovačů, jejichž použití snižuje proudové zatížení diod a snižuje faktor zvlnění.

Třífázový můstkový usměrňovací obvod

Obvod se skládá ze šesti diod, které jsou rozděleny do dvou skupin (obr. 2.61, a): katoda – diody VD1, VD3, VD5 a anoda VD2, VD4, VD6. Zátěž je zapojena mezi spojovací body katod a anod diod, tzn. k diagonále narovnaného mostu. Obvod je připojen do třífázové sítě.

Obrázek 3 – Třífázový můstkový usměrňovač: a) obvod, b) časová schémata činnosti

V každém okamžiku protéká zátěžový proud dvěma diodami. V katodové skupině během každé třetiny periody pracuje dioda s nejvyšším anodovým potenciálem (obr. 3, b). V anodové skupině během této části periody pracuje dioda, jejíž katoda má nejvíce záporný potenciál. Každá z diod pracuje jednu třetinu periody. Faktor zvlnění tohoto obvodu je pouze 0,057.

Řízené usměrňovače jsou usměrňovače, které spolu s usměrněním střídavého napětí (proudu) zajišťují regulaci velikosti usměrněného napětí (proudu).

Řízené usměrňovače se používají k regulaci rychlosti otáčení stejnosměrných motorů, jasu žárovek, při nabíjení baterií atd.

Řízené obvody usměrňovače jsou postaveny na tyristorech a jsou založeny na řízení otevíracího momentu tyristorů.

Obrázek 4a ukazuje schéma jednofázového řízeného usměrňovače. Aby bylo možné usměrnit dvě půlvlny síťového napětí, používá se transformátor s dvoufázovým sekundárním vinutím, ve kterém se tvoří dvě napětí s opačnými fázemi. V každé fázi je zapnutý tyristor. Kladná půlperioda napětí U2 je usměrněna tyristorem VS1 a záporná půlperioda VS2.

Řídicí obvod řídicího systému generuje impulsy k otevření tyristorů. Časování otevíracích impulsů určuje, jaká část půlvlny je přidělena zátěži. Tyristor se odblokuje za přítomnosti kladného napětí na anodě a otevíracího impulsu na řídicí elektrodě.

Pokud impuls dorazí v čase t0 (obr. 4,b), je tyristor během celého půlcyklu otevřen a na zátěž je přivedeno maximální napětí, pokud v čase t1, t2, t3, pak pouze část sítě; napětí se uvolní v zátěži.

Obrázek 4 – Jednofázový usměrňovač: a) obvod, b) časová schémata činnosti

Úhel zpoždění, počítaný od okamžiku přirozeného odblokování tyristoru, vyjádřený ve stupních, se nazývá řídicí nebo regulační úhel a označuje se písmenem α. Změnou úhlu α (fázový posun řídicích impulsů vůči napětí na anodách tyristorů) měníme dobu otevření tyristorů a podle toho i usměrněné napětí na zátěži.

Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře

Pokud se vám tento článek líbil, sdílejte odkaz na něj na sociálních sítích. Velmi to pomůže rozvoji našeho webu!

Nenechte si ujít aktualizace, přihlaste se k odběru našich sociálních sítí: