在現(xiàn)代，幾乎所有的家用電器都使用直流電(DC)，但我們通過(guò)輸電線路從發(fā)電廠獲得交流電(AC)，因?yàn)榻涣麟姳戎绷麟妭鬏斝矢?，成本更低。因此，每一個(gè)工作在直流上的器具都有一個(gè)交直流轉(zhuǎn)換電路。我們之前做了一個(gè)5v的手機(jī)充電器，里面也有一個(gè)交流-直流轉(zhuǎn)換電路。

主要有兩種類(lèi)型的轉(zhuǎn)換器廣泛用于交流-直流會(huì)話目的。

一種是傳統(tǒng)的基于變壓器的線性變換器，它使用一個(gè)簡(jiǎn)單的二極管橋、電容器、穩(wěn)壓器。簡(jiǎn)單二極管橋可以用單個(gè)半導(dǎo)體器件(如DB107)或4個(gè)獨(dú)立二極管(如1N4007)構(gòu)建。另一種類(lèi)型的轉(zhuǎn)換器是SMPS或開(kāi)關(guān)模式電源，它使用高頻小型變壓器和開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器提供直流輸出。

在這個(gè)項(xiàng)目中，我們將討論傳統(tǒng)的基于變壓器的設(shè)計(jì)，它使用簡(jiǎn)單的二極管和電容器將交流電轉(zhuǎn)換成直流電，并使用一個(gè)可選的穩(wěn)壓器來(lái)調(diào)節(jié)輸出的直流電壓。該項(xiàng)目將是一個(gè)使用變壓器的交流-直流變換器，輸入電壓為230V，輸出電壓為12V 1A。

組件的要求

1.變壓器與1A 13V額定

2.4個(gè)1N4007二極管

3.1000uF電解電容器，額定電壓25V。

4.單線少

5.電路試驗(yàn)板

6.LDO或線性穩(wěn)壓器按規(guī)格(這里使用LM2940)。

7.用萬(wàn)用表測(cè)量電壓。

電路圖及說(shuō)明

這個(gè)交流-直流轉(zhuǎn)換電路的原理圖很簡(jiǎn)單。變壓器用于將230V交流降壓到13V交流。

這里使用四個(gè)通用整流二極管1N4007來(lái)校正交流輸入。1N4007的峰值重復(fù)反向電壓為1000V，平均整流正向電流為1A。這四個(gè)二極管用于轉(zhuǎn)換變壓器上的13V交流輸出。這些二極管被用來(lái)制造橋式變換器，它是交直流轉(zhuǎn)換電路的重要組成部分。

濾波電容器C1在橋式變換器后加入，以平滑輸出電壓。

還連接LDO、IC1來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓。

交直流轉(zhuǎn)換電路的工作原理

降壓變壓器用于將高壓交流轉(zhuǎn)換為低壓交流。變壓器是PCB安裝的，它是一個(gè)1安培的13伏變壓器。然而，在負(fù)載期間，變壓器電壓下降約12.5-12.7伏。

電路的核心部分是由四個(gè)二極管組成的二極管橋。二極管是一種將交流電轉(zhuǎn)換成直流電的電子半導(dǎo)體器件。

電流在二極管橋內(nèi)的流動(dòng)可以在下圖中看到。

這里兩個(gè)二極管D2和D4阻擋了交流電的負(fù)峰，使電流向一個(gè)方向流動(dòng)。這是一個(gè)全橋整流器，意味著二極管橋整流交流信號(hào)的正峰和負(fù)峰。

大電容C1在轉(zhuǎn)換過(guò)程中充電，使輸出電壓平滑。但最終的結(jié)果是，這不是一個(gè)穩(wěn)壓輸出。這里的電壓調(diào)節(jié)是由LDO LM2940完成的，它在原理圖中是IC1。

LDO LM2940是一個(gè)3引腳器件，采用TO220封裝。LDO表示低降電壓。引腳圖如下圖所示。

一些電壓調(diào)節(jié)器對(duì)輸入電壓有限制，這需要在調(diào)節(jié)器輸出端提供有保證的電壓調(diào)節(jié)。在少數(shù)線性穩(wěn)壓器中，表示輸入電壓和輸出電壓之間至少需要2伏的差值，即對(duì)于穩(wěn)壓12伏輸出，穩(wěn)壓器至少需要14伏的輸入電壓才能保證12伏穩(wěn)壓輸出電壓。一般來(lái)說(shuō)，低壓差穩(wěn)壓器(ldo)要求輸入和輸出之間的電壓差非常小。對(duì)于LM2940數(shù)據(jù)表，輸入和輸出之間的最小差異要求為0.5伏。我們使用了德州儀器的固定電壓串聯(lián)LDO穩(wěn)壓器。LM2940的輸出額定電壓為12伏。

輸出可以在下圖中完美地看到。

基于變壓器的交直流變換器在需要高壓交直流轉(zhuǎn)換的地方是非常常見(jiàn)的。它最常見(jiàn)于放大器系統(tǒng)，各種電源適配器，焊接站，測(cè)試設(shè)備等。

基于變壓器的交直流轉(zhuǎn)換電路的局限性

基于變壓器的交流到直流轉(zhuǎn)換是需要直流的常見(jiàn)選擇，但它有一定的缺點(diǎn)。

1.在任何情況下，如果輸入交流電壓有可能波動(dòng)，或者如果交流電壓顯著下降，變壓器的輸出交流電壓也會(huì)下降。所以230V AC轉(zhuǎn)12V DC轉(zhuǎn)換器不能在110V AC線路上供電。為了解決這個(gè)問(wèn)題，為不同的輸入電壓水平提供了一個(gè)額外的設(shè)置。

2.盡管沒(méi)有通用的輸入電壓范圍，但這是一個(gè)昂貴的選擇，因?yàn)樽儔浩鞅旧淼某杀境^(guò)了轉(zhuǎn)換電路總制造成本的60%。

3.另一個(gè)限制是轉(zhuǎn)換效率低。變壓器發(fā)熱，浪費(fèi)了不必要的能源。

4.變壓器很重，這不必要地增加了產(chǎn)品的重量。

5.由于變壓器的原因，產(chǎn)品內(nèi)部需要更大的空間來(lái)容納轉(zhuǎn)換電路或至少變壓器。

為了克服這些限制，SMPS或開(kāi)關(guān)模式電源是較好的選擇。

本文編譯自circuitdigest