Circuito convertidor de ca a cc

En la era moderna, casi todos los aparatos electrónicos domésticos funcionan con corriente continua (CC), pero obtenemos corriente alterna (CA) de las plantas de generación de energía a través de líneas de transmisión porque la CA se puede transmitir de manera más eficiente que la CC a un costo menor. Entonces, cada aparato que funciona con CC tiene un circuito convertidor de CA a CC. Anteriormente construimos un cargador de teléfono celular de 5v que también tiene un circuito convertidor AC-DC.

Existen principalmente dos tipos de convertidores ampliamente utilizados para fines de conversación AC-DC.

Uno es el convertidor lineal tradicional basado en transformador que utiliza un simple puente de diodos, condensador y regulador de voltaje. El puente de diodos simple se puede construir con un solo dispositivo semiconductor como DB107 o con 4 diodos independientes como 1N4007. El otro tipo de convertidor es SMPS o fuente de alimentación conmutada que utiliza un pequeño transformador de alta frecuencia y un regulador de conmutación para proporcionar salida de CC.

En este proyecto, analizaremos el diseño tradicional basado en transformadores que utilizan diodos y condensadores simples para convertir la corriente alterna en corriente continua y un regulador de voltaje opcional para regular el voltaje de CC de salida. El proyecto será un convertidor AC-DC usando Transformador con un voltaje de entrada de 230V y salida de 12V 1A.

Componentes requeridos

1.Transformador con clasificación 1A 13V

2,4 piezas 1N4007 diodos

3.Un condensador electrolítico de 1000uF con una clasificación de 25V.

4.Pocos cables de una sola hebra

5.pastilla

6.LDO o un regulador de voltaje lineal según la especificación (aquí se utiliza LM2940).

7.Un multímetro para medir el voltaje.

Diagrama de circuito y explicación

El esquema de este circuito convertidor AC-DC es simple. El transformador se utiliza para reducir la CA de 230 V a 13 V CA.

Aquí se utilizan cuatro diodos rectificadores de propósito general 1N4007 para retificar la entrada de CA. 1N4007 tiene un voltaje inverso repetitivo pico de 1000 V con una corriente directa rectificada promedio de 1 A. Estos cuatro diodos se utilizan para convertir la salida de 13 V CA a través del transformador. Los diodos se utilizan para hacer un convertidor de puente que es una parte esencial del circuito de conversión de CA a CC. Para obtener más información sobre el circuito rectificador de puente, siga el enlace.

El condensador de filtro, C1 se agrega después del convertidor de puente para suavizar el voltaje de salida.

El LDO, IC1 también está conectado para regular el voltaje de salida.

Funcionamiento del circuito convertidor de CA a CC

Se utiliza un transformador reductor para convertir la CA de alto voltaje en CA de bajo voltaje. El transformador está montado en PCB y es un transformador de 1 amperio y 13 voltios. Sin embargo, durante la carga, la tensión del transformador cae aproximadamente entre 12,5 y 12,7 voltios.

La parte esencial del circuito es un puente de diodos que consta de cuatro diodos. El diodo es un dispositivo semiconductor electrónico que convierte la corriente alterna en corriente continua.

El flujo de corriente dentro del puente de diodos se puede ver en la imagen de abajo.

Aquí dos diodos D2 y D4 bloquean el pico negativo de la corriente alterna y hacen que la corriente fluya en una dirección. Este es un puente rectificador completo, lo que significa que el puente de diodos rectifica tanto el pico positivo como el negativo de la señal de CA.

El gran condensador C1 se carga durante la conversión y suaviza el voltaje de salida. Pero al final, esta no es una salida de voltaje regulada. Aquí la regulación de voltaje la realiza el LDO, LM2940, que es IC1 en el esquema.

El LDO, LM2940 es un dispositivo de 3 pines en el paquete TO220. LDO significa voltaje de caída bajo. El diagrama de pines se puede mostrar en la siguiente imagen.

Algunos reguladores de voltaje tienen limitaciones en el voltaje de entrada que se requiere para proporcionar una regulación de voltaje garantizada en la salida del regulador. En algunos reguladores lineales, se indica que requiere una diferencia mínima de 2 voltios entre el voltaje de entrada y el voltaje de salida, lo que significa que para una salida regulada de 12 voltios, el regulador requiere al menos 14 voltios de voltaje de entrada para un voltaje de salida regulado garantizado de 12 voltios. En general, los reguladores de voltaje de baja caída (LDO) requieren diferencias de voltaje muy mínimas entre la entrada y la salida. Para la hoja de datos del LM2940, se requiere una diferencia mínima de 0.5 voltios entre la entrada y la salida. Usamos un regulador LDO serie de voltaje fijo de Texas Instruments. El LM2940, que tiene una potencia de salida de 12 voltios.

La salida se puede ver perfectamente en la imagen de abajo.

Verifique el trabajo completo en el video que se entrega al final.

El convertidor de CA a CC basado en transformador es muy común cuando se requiere la conversión de CA a CC de alto voltaje. Es más común en sistemas de amplificación, varios adaptadores de energía, estaciones de soldadura, equipos de prueba, etc.

Limitaciones del circuito convertidor AC-DC basado en transformador

La conversión de CA a CC basada en transformador es una opción común cuando se requiere CC, pero tiene ciertos inconvenientes.

1.Cualquier situación en la que el voltaje de CA de entrada tenga posibilidades de fluctuar o si el voltaje de CA cae significativamente, el voltaje de CA de salida a través del transformador también se cae. Por lo tanto, un convertidor de 230 V CA a 12 V CC no se puede alimentar en una línea de 110 V CA. Para abordar este problema, se proporciona una configuración adicional para diferentes niveles de voltaje de entrada.

2.A pesar de no tener un rango de voltaje de entrada universal, es una opción costosa, ya que el transformador en sí cuesta más del 60% del costo total de fabricación del circuito del convertidor.

3. Otra limitación es la baja eficiencia de conversión. El transformador se calienta y desperdicia energía innecesaria.

4. El transformador es un material pesado que aumenta innecesariamente el peso del producto.

5.Debido al transformador, se requiere mayor espacio dentro del producto para adaptarse al circuito del convertidor o al menos al transformador.

Para superar estas limitaciones, la fuente de alimentación SMPS o conmutada es una opción preferible.