Ang bawat elektrikal at elektronikong aparato na ginagamit namin sa aming pang-araw-araw na buhay ay mangangailangan ng isang supply ng kuryente. Sa pangkalahatan, gumagamit kami ng isang supply ng AC na 230V 50Hz, ngunit ang kapangyarihang ito ay kailangang mabago sa kinakailangang form na may kinakailangang mga halaga o saklaw ng boltahe para sa pagbibigay ng suplay ng kuryente sa iba't ibang mga uri ng mga aparato. Mayroong iba't ibang mga uri ng power electronic converter tulad ng step-down converter, step-up converter, voltage stabilizer, AC to DC converter, DC to DC converter, DC to AC converter, at iba pa. Halimbawa, isaalang-alang ang mga microcontroller na madalas gamitin para sa pagbuo ng marami naka-embed na mga proyekto ng mga naka-embed na system at mga kit na ginamit sa mga real-time na application. Ang mga microcontroller na ito ay nangangailangan ng isang supply ng 5V DC, kaya't ang AC 230V ay kailangang mai-convert sa 5V DC gamit ang step-down converter sa kanilang power supply circuit.
Power Supply Circuit
Hakbang Down Converter Circuit
Ang circuit ng suplay ng kuryente, ang pangalan mismo ay nagpapahiwatig na ang circuit na ito ay ginagamit upang maibigay ang lakas sa iba pang mga de-koryenteng at elektronikong circuit o aparato. Mayroong iba't ibang mga uri ng supply ng kuryente mga circuit batay sa lakas na ginagamit nila upang maibigay para sa mga aparato. Halimbawa, ang mga micro-controller based circuit, karaniwang ang 5V DC na kinokontrol na mga circuit ng supply ng kuryente, ay ginagamit, na maaaring idisenyo gamit ang iba't ibang mga diskarte para sa pag-convert ng magagamit na 230V AC power sa 5V DC power. Pangkalahatan ang mga converter na may output boltahe na mas mababa sa input boltahe ay tinatawag na mga step-down converter.
4 Mga Hakbang upang I-convert ang 230V AC sa 5V DC
1. Hakbang Pababa sa Antas ng Boltahe
Ang mga step-down converter ay ginagamit para sa pag-convert ng mataas na boltahe sa mababang boltahe. Ang converter na may boltahe ng output na mas mababa kaysa sa input boltahe ay tinatawag bilang isang step-down converter, at ang converter na may output voltage na mas malaki kaysa sa input boltahe ay tinatawag na step-up converter. Mayroong mga step-up at step-down na transformer na ginagamit upang magtaas o bumaba sa mga antas ng boltahe. Ang 230V AC ay ginawang 12V AC gamit ang isang step-down transpormer. Ang 12V output ng stepdown transpormer ay isang halaga ng RMS at ang rurok na halaga ay ibinibigay ng produkto ng square root ng dalawa na may halaga ng RMS, na humigit-kumulang na 17V.
Step-down Transformer
Ang step-down transpormer ay binubuo ng dalawang paikot-ikot, lalo na ang pangunahin at pangalawang paikot-ikot na kung saan ang pangunahing ay maaaring idisenyo gamit ang isang mas maliit na gauge wire na may higit na bilang ng mga liko dahil ginagamit ito para sa pagdala ng mababang kasalukuyang lakas na boltahe na mataas, at ang pangalawang paikot-ikot na gumagamit ng high-gauge wire na may mas kaunting bilang ng mga liko dahil ginagamit ito para sa pagdala ng mataas na kasalukuyang lakas na mababang boltahe. Gumagana ang mga transformer sa prinsipyo ng mga batas ni Faraday ng electromagnetic induction.
2. I-convert ang AC sa DC
Ang 230V AC power ay na-convert sa 12V AC (12V RMS na halaga kung saan ang rurok na halaga ay nasa paligid ng 17V), ngunit ang kinakailangang lakas ay 5V DC para sa hangaring ito, ang 17V AC na kapangyarihan ay dapat na pangunahing mai-convert sa DC power pagkatapos ay maibaba ito sa 5V DC. Ngunit una at pinakamahalaga, dapat nating malaman kung paano i-convert ang AC sa DC? Ang AC power ay maaaring i-convert sa DC gamit ang isa sa kapangyarihan electronic converter tinawag bilang Rectifier. Mayroong iba't ibang mga uri ng mga rectifier, tulad ng half-wave rectifier, full-wave rectifier at tulay na tagatama. Dahil sa mga pakinabang ng tulay na tagatuwid sa kalahati at buong alon na tagapagwawasto, ang tulay na tagapagpatuwid ay madalas na ginagamit para sa pag-convert ng AC sa DC.
Tagatama ng tulay
Tagatama ng tulay binubuo ng apat na diode na konektado sa form ng isang tulay. Alam namin na ang diode ay isang hindi kontroladong tagapagtama na magsasagawa lamang ng pasulong na bias at hindi magsasagawa sa panahon ng reverse bias. Kung ang boltahe ng diode anode ay mas malaki kaysa sa boltahe ng cathode kung gayon ang diode ay sinabi na nasa pasulong na bias. Sa panahon ng positibong kalahating ikot, ang mga diode D2 at D4 ay magsasagawa at sa panahon ng negatibong kalahating cycle diodes na D1 at D3 ay magsasagawa. Sa gayon, ang AC ay ginawang DC dito ang nakuha ay hindi isang purong DC dahil binubuo ito ng mga pulso. Samakatuwid, ito ay tinawag bilang pulsating DC power. Ngunit ang pagbagsak ng boltahe sa mga diode ay (2 * 0.7V) 1.4V samakatuwid, ang pinakamataas na boltahe sa output ng retifier circuit na ito ay 15V (17-1.4) tinatayang.
3. Pag-Smoothing ng Ripples gamit ang Filter
Ang 15V DC ay maaaring makontrol sa 5V DC gamit ang isang step-down converter, ngunit bago ito, kinakailangan upang makakuha ng purong DC power. Ang output ng tulay ng diode ay isang DC na binubuo ng mga ripples na tinatawag ding pulsating DC. Ang pulsating DC na ito ay maaaring ma-filter gamit ang isang inductor filter o isang capacitor filter o isang resistor-capacitor-kaisa na filter para sa pag-alis ng mga ripples. Isaalang-alang ang isang filter ng capacitor na madalas na ginagamit sa karamihan ng mga kaso para sa pagpapakinis.
Salain
Alam namin na ang isang kapasitor ay isang elemento ng pag-iimbak ng enerhiya. Sa circuit, nag-iimbak ng enerhiya ang capacitor habang ang input ay nagdaragdag mula sa zero hanggang sa isang rurok na halaga at, habang ang supply boltahe ay bumababa mula sa rurok na halaga hanggang sa zero, nagsisimulang magpalabas ng kapasitor. Ang pagsingil at paglabas ng capacitor ay gagawing pulsating DC sa purong DC, tulad ng ipinakita sa pigura.
4. Kinokontrol ang 12V DC sa 5V DC gamit ang Voltage Regulator
15V DC boltahe ay maaaring stepped down sa 5V DC boltahe gamit ang isang DC step-down converter na tinatawag na bilang regulator ng boltahe IC7805. Ang unang dalawang digit na '78' ng IC7805 boltahe regulator ay kumakatawan sa mga positibong serye ng boltahe na mga regulator at ang huling dalawang digit na '05' ay kumakatawan sa output boltahe ng boltahe regulator.
IC7805 Voltage Regulator Panloob na Diagram ng Block
Ang diagram ng block ng IC7805 boltahe regulator ay ipinapakita sa figure na binubuo ng isang operating amplifier na gumaganap bilang error amplifier, ginagamit ang zener diode para sa pagbibigay ng sanggunian sa boltahe , tulad ng ipinakita sa pigura.
Zener Diode bilang Sanggunian ng Boltahe
Transistor bilang isang elemento ng pass ng serye na ginamit para sa pagwawaldas ng labis na enerhiya bilang proteksyon ng SOA ng init (Ligtas na Operating Area) at ang heat sink ay ginagamit para sa thermal protection sa kaso ng labis na mga voltages ng supply. Sa pangkalahatan, ang isang IC7805 regulator ay maaaring makatiis ng boltahe mula sa 7.2V hanggang 35V at nagbibigay ng maximum na kahusayan ng 7.2V boltahe at kung ang boltahe ay lumampas sa 7.2V, pagkatapos ay may pagkawala ng enerhiya sa anyo ng init. Upang maprotektahan ang regulator mula sa sobrang init, ang proteksyon ng thermal ay ibinibigay gamit ang isang heat sink. Samakatuwid, ang isang 5V DC ay nakuha mula sa 230V AC na lakas.
Maaari naming direktang baguhin ang 230V AC sa 5V DC nang hindi gumagamit ng transpormer, ngunit maaaring mangailangan kami ng mga diode na may mataas na rating at iba pang mga bahagi na nagbibigay ng hindi gaanong kahusayan. Kung mayroon kaming 230V DC power supply, maaari naming mai-convert ang 230V DC sa 5V DC gamit ang isang DC-DC buck converter.
230v hanggang 5v DC-DC Buck Converter:
Magsimula tayo sa DC na kinokontrol na circuit ng supply ng kuryente na dinisenyo gamit ang isang DC-DC buck converter. Kung mayroon kaming 230V DC power supply, maaari kaming gumamit ng DC-DC buck converter para sa pag-convert sa 230V DC sa 5V DC power supply. Ang DC-DC buck converter ay binubuo ng Capacitor, MOSFET, Pagkontrol ng PWM , Diode at Inductors. Ang pangunahing topology ng isang DC-DC buck converter ay ipinapakita sa figure sa ibaba.
DC to DC Buck Converter
Ang pagbagsak ng boltahe sa kabuuan ng inductor at ang mga pagbabago sa kasalukuyang kuryente na dumadaloy sa pamamagitan ng aparato ay proporsyonal sa bawat isa. Samakatuwid, ang buck converter ay gumagana sa prinsipyo ng enerhiya na nakaimbak sa isang inductor. Ang power semiconductor MOSFET o IGBT na ginamit bilang elemento ng paglipat ay maaaring magamit upang kahalili ang circuit ng buck converter sa pagitan ng dalawang magkakaibang estado sa pamamagitan ng pagsara o pagbubukas at pag-off o sa paggamit ng elemento ng paglipat. Kung ang switch ay nasa estado, kung gayon ang isang potensyal ay nilikha sa buong inductor dahil sa kasalukuyang in-rush na tutulan ang boltahe ng suplay, sa gayon mabawasan ang nagresultang boltahe ng output. Tulad ng diode ay baligtarin na kampi, walang kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng diode.
Kung ang switch ay bukas, kung gayon ang kasalukuyang sa pamamagitan ng inductor ay nakakagambala bigla at ang diode ay nagsisimula ng pagpapadaloy, sa gayon ang isang pabalik na landas ay ibinibigay sa kasalukuyang inductor. Ang pagbagsak ng boltahe sa kabuuan ng energized inductor ay nababaligtad, na maaaring maituring bilang pangunahing mapagkukunan ng lakas ng output sa panahon ng switching cycle na ito at dahil ito sa mabilis na pagbabago na ito sa kasalukuyang daloy. Ang nakaimbak na enerhiya ng inductor ay patuloy na naihatid sa pagkarga at sa gayon ang kasalukuyang inductor ay magsisimulang bumaba hanggang sa angat ng kasalukuyang sa dating halaga o sa susunod na estado. Ang pagpapatuloy ng paghahatid ng enerhiya sa pag-load ay humahantong sa pagbagsak ng kasalukuyang inductor hanggang sa angat ng kasalukuyang sa dating halaga. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na output ripple na maaaring mabawasan sa isang katanggap-tanggap na halaga gamit ang isang smoothing capacitor na kahanay ng output. Kaya, DC-DC converter gumaganap bilang step-down converter.
DC to DC Step-down Converter gamit ang PWM Cotrol
Ipinapakita ng figure ang nagtatrabaho prinsipyo ng DC to DC step-down converter na kinokontrol gamit ang isang PWM oscillator para sa paglipat ng mataas na dalas at ang isang feedback ay konektado sa isang amplifier ng error.
Batay ang lahat ng naka-embed na system mga proyekto sa electronics nangangailangan ng isang nakapirming o isang madaling iakma regulator ng boltahe na ginagamit para sa pagbibigay ng kinakailangang supply sa mga de-koryenteng at elektronikong circuit o kits. Mayroong maraming mga advanced na awtomatikong boltahe regulator na may kakayahang ayusin ang output boltahe awtomatikong batay sa mga pamantayan ng application. Para sa higit pang tulong na panteknikal patungkol sa power supply circuit at step down converter, mangyaring i-post ang iyong mga query bilang mga komento sa seksyon ng komento sa ibaba.
