Kõik elektri- ja elektroonikaseadmed, mida igapäevaselt kasutame, vajavad toiteallikat. Üldiselt kasutame 230 V 50Hz vahelduvvoolu toiteallikat, kuid see toit tuleb eri tüüpi seadmetele toiteallikaks pakkumiseks muuta vajalikuks vormiks nõutavate väärtuste või pingevahemikuga. Elektroonilisi muundureid on mitmesuguseid, näiteks astmelüliti, astmelüliti, pinge stabilisaator, vahelduvvoolu muundur, alalisvoolu muundur, alalisvoolu muundur jne. Mõelgem näiteks mikrokontrolleritele, mida kasutatakse paljude arendamiseks sageli manustatud süsteemide põhised projektid ja reaalajas rakendustes kasutatavad komplektid. Need mikrokontrollerid vajavad 5 V alalisvoolu, nii et vahelduvvoolu 230 V tuleb muuta 5 V alalisvooluks, kasutades nende toiteallikas olevat astmelülitit.
Toiteallikas
Astuge muunduri ahelast alla
Toiteallikas, nimetus ise näitab, et seda vooluahelat kasutatakse teiste elektriliste ja elektrooniliste vooluahelate või seadmete toiteks. Neid on erinevaid toiteallika tüübid vooluahelad, mis põhinevad võimsusel, mida neid kasutatakse seadmete pakkumiseks. Näiteks kasutatakse mikrokontrolleril põhinevaid vooluringe, tavaliselt 5 V alalisvooluga reguleeritud toiteallikaid, mida saab kavandada erinevate tehnikate abil olemasoleva 230 V vahelduvvoolu muundamiseks 5 V alalisvooluks. Üldiselt nimetatakse muundureid, mille väljundpinge on väiksem kui sisendpinge, astmelise muundurina.
4 sammu 230 V vahelduvvoolu muundamiseks 5 V alalisvooluks
1. Astuge pingetasemelt alla
Astmelisi muundureid kasutatakse kõrgepinge muundamiseks madalpingeks. Muundurit, mille väljundpinge on väiksem kui sisendpinge, nimetatakse astmelülitiks ja muundurit, mille väljundpinge on suurem kui sisendpinge, nimetatakse astmeliseks muunduriks. Seal on astmelised ja vähendavad trafod, mida kasutatakse pingetaseme tõstmiseks või vähendamiseks. 230 V vahelduvvoolu muundatakse 12 V vahelduvvoolutrafo abil. Astmelise trafo 12 V väljund on RMS väärtus ja selle tippväärtuse annab RMS väärtusega kahe ruutjuure korrutis, mis on umbes 17 V.
Astuge alla trafo
Astmelülitrafo koosneb kahest mähisest, nimelt primaarmähistest ja sekundaarmähistest, kus primaarset saab projekteerida väiksema gabariidiga traadiga, millel on rohkem pöördeid, kui seda kasutatakse madalpinge kõrgepinge toiteks, ja sekundaarmähist kasutades suure gabariidiga traat, millel on vähem pöördeid, kui seda kasutatakse suure vooluga madalpinge toiteks. Trafod töötavad Faraday elektromagnetilise induktsiooni seaduste põhimõttel.
2. Teisendage vahelduvvool alalisvooluks
230 V vahelduvvoolutugevus muundatakse 12 V vahelduvvooluks (12 V RMS väärtus, mille tippväärtus on umbes 17 V), kuid selleks vajalik võimsus on 5 V alalisvoolu, 17 V vahelduvvool tuleb muundada peamiselt alalisvooluks, seejärel saab seda vähendada 5 V alalisvool. Kuid ennekõike peame teadma, kuidas muundada vahelduvvool alalisvooluks? Vahelduvvoolu saab muuta alalisvooluks, kasutades ühte elektrilised muundurid nimetatakse alaldiks. Alaldeid on erinevat tüüpi, näiteks poollaine alaldi, täislaine alaldi ja sillalaldi. Tänu silla alaldi eelistele pool- ja täislainealaldi ees kasutatakse silla alaldit sageli vahelduvvoolu muundamiseks alalisvooluks.
Silla alaldi
Silla alaldi koosneb neljast dioodist, mis on ühendatud sillana. Me teame, et diood on kontrollimatu alaldi, mis teostab ainult ettepoole suunatud kallutamist ja ei toimi vastupidise eelsoojuse ajal. Kui dioodanoodi pinge on suurem kui katoodi pinge, siis dioodi väidetakse olevat ettepoole suunatud. Positiivse pooltsükli ajal juhivad dioodid D2 ja D4 ning negatiivse poolperioodi jooksul D1 ja D3. Seega muundatakse vahelduvvool siin alalisvooluks. Seega ei ole saadud puhas alalisvool, kuna see koosneb impulssidest. Seega nimetatakse seda pulseerivaks alalisvooluks. Kuid dioodide pingelangus on (2 * 0,7 V) 1,4 V, seetõttu on selle pinge vooluahela väljundis tipppinge umbes 15 V (17–1,4).
3. Ripplettide silumine filtri abil
15 V alalisvoolu saab reguleerida 5 V alalisvooluks vähendusmuunduri abil, kuid enne seda on vaja puhta alalisvoolu saamiseks. Dioodsilla väljund on alalisvool, mis koosneb lainetustest, mida nimetatakse ka pulseerivaks alalisvooluks. Seda pulseerivat alalisvoolu saab pulsatsioonide eemaldamiseks filtreerida induktorfiltri või kondensaatorfiltri või takisti-kondensaatoriga ühendatud filtri abil. Mõelgem kondensaatori filtrile, mida enamasti kasutatakse silumiseks.
Filtreeri
Me teame, et kondensaator on energiat salvestav element. Ringkonnas kondensaator salvestab energiat samal ajal kui sisend suureneb nullist tippväärtuseni ja kui toitepinge langeb tippväärtusest nulli, hakkab kondensaator tühjenema. See kondensaatori laadimine ja tühjendamine muudab pulseeriva alalisvoolu puhtaks alalisvooluks, nagu joonisel näidatud.
4. 12 V alalisvoolu reguleerimine 5 V alalisvooluks pinge regulaatori abil
15 V alalisvoolu pinget saab alandada 5 V alalispingele, kasutades alalisvoolu vähendusmuundurit nimega pinge regulaator IC7805. IC7805 pingeregulaatori kaks esimest numbrit ‘78’ tähistavad positiivse rea pingeregulaatoreid ja viimased kaks numbrit ‘05’ tähistavad pingeregulaatori väljundpinget.
IC7805 Pinge regulaatori sisemine plokkskeem
IC7805 pingeregulaatori plokkskeem on näidatud joonisel. See koosneb töövõimendist, mis toimib vea võimendina, zener-diood, mida kasutatakse pinge võrdluse andmiseks , nagu on näidatud joonisel.
Zeneri diood pinge referentsina
Transistor - seeriapääselemendina, mida kasutatakse lisaenergia hajutamiseks soojuskaitsena (ohutu tööpiirkond) ja termokaitseks kasutatakse jahutusradiaatorit ülemäärase toitepinge korral. Üldiselt suudab IC7805 regulaator taluda pinget vahemikus 7,2 V kuni 35 V ja annab maksimaalse efektiivsuse 7,2 V pingele ning kui pinge ületab 7,2 V, siis on energiakadu soojuse kujul. Regulaatori kaitsmiseks ülekuumenemise eest pakutakse termokaitset jahutusradiaatori abil. Seega saadakse 5 V alalisvool 230 V vahelduvvoolu abil.
Saame 230V vahelduvvoolu otse muundada 5V alalisvooluks ilma trafot kasutamata, kuid võime nõuda kõrge reitinguga dioode ja muid komponente, mis annavad vähem efektiivsust. Kui meil on 230 V alalisvoolu toiteallikas, siis saame alalisvoolu alalisvoolu muunduri abil muuta 230 V alalisvoolu 5 V alalisvooluks.
230v kuni 5v alalisvoolu-alalisvoolu muundur:
Alustame alalisvooluga reguleeritud toiteallikast, mis on loodud alalisvoolu-alalisvoolu muunduri abil. Kui meil on 230 V alalisvoolu toiteallikas, saame 230 V alalisvoolu 5 V alalisvoolu muundamiseks kasutada alalisvoolu alalisvoolu muundurit. Alalisvoolu-alalisvoolu muundur koosneb kondensaatorist, MOSFETist, PWM juhtimine , Dioodid ja induktiivpoolid. Alalisvoolu-alalisvoolu muunduri põhitopoloogia on toodud alloleval joonisel.
Alalisvoolu alalisvoolu muundur
Induktori pingelangus ja seadet läbiva elektrivoolu muutused on üksteisega proportsionaalsed. Seega töötab buck-muundur induktorisse salvestatud energia põhimõttel. The võimsusega pooljuht MOSFET või lülituselemendina kasutatavat IGBT-d saab kasutada vahelduvvoolu muunduri vooluahela vaheldumiseks kahe erineva oleku vahel, lülituselementi kasutades sulgemise, avamise ja väljalülitamise või sisselülitamise teel. Kui lüliti on sisselülitatud olekus, tekib sisselülitusvoolu tõttu üle induktori potentsiaal, mis vastandub toitepingele, vähendades seeläbi saadud väljundpinget. Kuna diood on vastupidiselt kallutatud, ei voola dioodi kaudu voolu.
Kui lüliti on avatud, siis induktori kaudu vool katkeb ootamatult ja diood hakkab juhtima, seega tagastatakse induktiivvoolule tagasitee. Pinge langus pingestatud induktiivpoolil muutub vastupidiseks, mida võib pidada selle lülitustsükli ajal peamiseks väljundvõimsuse allikaks ja see on tingitud voolu voolu kiirest muutumisest. Induktiivpooli salvestatud energia edastatakse pidevalt koormusele ja seega hakkab induktiivvool langema, kuni vool tõuseb eelmisele või järgmisele olekule. Energia edastamine koormusele viib induktiivvoolu languseni, kuni vool tõuseb oma eelmise väärtuseni. Seda nähtust nimetatakse väljundi pulsatsiooniks, mida saab väljundiga paralleelselt tasanduskondensaatori abil vähendada vastuvõetava väärtuseni. Seega DC-DC muundur toimib astmelise muundurina.
Alalisvoolu DC alalisvoolu muundur PWM Cotroli abil
Joonisel on näidatud alalisvoolu alalisvoolu alalisvoolu muunduri tööpõhimõte, mida juhitakse PWM-ostsillaatori abil kõrgsageduslikuks lülitamiseks ja tagasiside on ühendatud veavõimendiga.
Kogu sisseehitatud süsteemipõhine elektroonika projektid vajavad fikseeritud või reguleeritavat pingeregulaatorit, mida kasutatakse elektri- ja elektrooniliste vooluahelate või komplektide vajaliku varustamise tagamiseks. Seal on palju täiustatud automaatseid pinge regulaatoreid, mis suudavad väljundpinget rakenduskriteeriumide alusel automaatselt reguleerida. Toiteallika ja muunduri muunduri kohta tehnilise abi saamiseks saatke oma päringud kommentaaridena allpool kommentaaride jaotises.
