Come convertire AC in DC

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Sto progettando un circuito che deve emettere 5VDC @ 1A. Sto cercando di utilizzare un trasformatore a parete per ridurre la tensione a 12VAC. Il prossimo passo è il ponte a diodi e il condensatore a ondulazione.

L'equazione della tensione di ondulazione è:

V_{r i p p l e} = \frac{I}{2 f C}

$V_{ripple} = \frac{I}{2fC}$

I = load current (1A)
f = AC frequency (60Hz)
C = Filter Capacitor (? uF)

Se scelgo una C di 1000 uF, la tensione di ondulazione è di 8,3 V! Devo davvero mettere più capacità per abbassare la tensione di ondulazione? Esiste un altro metodo per convertire AC in DC?

— Roberto
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Potresti risparmiare il ponte a diodi e la rettifica se utilizzassi un trasformatore a parete CC anziché un trasformatore a parete CA. Avresti comunque bisogno di un regolatore di tensione per ottenere un 5V stabile, quasi tutti i trasformatori a parete NON sono regolati in tensione e un trasformatore a parete '5V' ti darà probabilmente da qualche parte tra 5V e 9V.

— dav

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Uso 2000

F / A come regola empirica (a volte di più, dipende dall'applicazione)

μ

$\mu$

— stevenvh,

Perché non comprarne solo uno? Perché reinventare la ruota?

— Tim Spriggs,

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1000 µF a questa tensione non sono tremendamente grandi. Sei limitato da dimensioni o qualcosa del genere?

Per eliminare completamente l'ondulazione e produrre 5 V, è necessario aggiungere un regolatore di tensione dopo il condensatore.

12 V _RMS = 17 V _Peak , che, meno le due cadute di diodi, è la tensione CC di picco che vedrai all'uscita dei raddrizzatori: 17 - 1.1 - 1.1 = 14.8 V. Quindi non c'è alcuna minaccia di superare i limiti di ingresso del regolatore (ingresso 35 V).

Se l'ondulazione è di 8,3 V, la tensione CC varierà da 6,5 V a 15 V. Questo è appena abbastanza alto da alimentare il regolatore senza uscire dalla regolazione, poiché il 7805 ha un calo di circa 1,5 V a 1 A ( a seconda della temperatura). Quindi sì, dovresti usare un condensatore leggermente più alto (o più condensatori in parallelo, se lo spazio è un problema).

inserisci qui la descrizione dell'immagine ( Fonte: Alan Marshall )

Ecco una guida per ogni fase del circuito di alimentazione.

Anche:

Le tensioni della linea di alimentazione reale variano da una presa all'altra e la frequenza varia in base al paese. È necessario calcolare la condizione di linea bassa / carico elevato per assicurarsi che non scenda al di sotto della regolazione, nonché la condizione di linea alta / carico basso per assicurarsi che non superi il limite di tensione di ingresso del regolatore. Questi sono i valori generalmente consigliati:

JP: da 85 V CA a 110 V CA (+ 10%, -15%), 50 e 60 Hz
Stati Uniti: da 105 V CA a 132 V CA (+ 10%), 60 Hz
UE: da 215 V CA a 264 V CA (+ 10%), 50 Hz

— endolith
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La tensione di picco osservata all'uscita del raddrizzatore sarà di 2 cadute di diodi (2,2 V in totale) in meno rispetto alla tensione di picco in ingresso.

— Robert,

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Endolith ha un approccio eccezionale. Vorrei sottolineare una cosa, UTILIZZARE UN LAVELLO DI CALORE. Se hai intenzione di mettere 1 ampere attraverso un regolatore lineare, usa un dissipatore di calore, è molto più energia da dissipare di quanto si pensi.

— Kortuk,

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Punto rapido: 2 gocce di diodi non sono necessariamente 2,2 v. La caduta di tensione di una giunzione PN dipende molto dalla sua costruzione e dal tipo di semiconduttori coinvolti. Varia anche tra i dispositivi dello stesso tipo. Ricorda, inoltre, che il 7805 va bene fintanto che ha più di due o tre volt di spazio per la testa in cui regolare. Più alto è l'ingresso, più potenza deve dissipare. I regolatori di commutazione, sebbene un po 'più complessi, sono enormemente più efficienti.

— Wackyvorlon,

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1N4004 elenchi di schede 1.1 V drop per 1 A di corrente e KBP005 elenchi di raddrizzatori a ponte 1.0 V per 1.0 A, quindi è un valore tipico.

— endolith

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a volte vedi anche un diodo attraverso il 7805, anodo all'ingresso, in modo da bloccare l'uscita andando (molto) più in alto dell'input - quanto sarebbe necessario / non necessario?

— JustJeff,

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Il fatto è che oggigiorno gli adattatori per alimentatori a commutazione sono un prodotto di questo genere che a meno che tu non voglia davvero entrare nel design a scopo di apprendimento, basta acquistarne uno. Digikey ne ha alcuni che costano meno di $ 10 in singole quantità ( eccone uno da CUI ) e ti fornirà un'uscita DC regolata, ad alta efficienza, completa di tutte le certificazioni di sicurezza e EMI / RFI.

— Jason S
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Uso sempre CUI! Ci sono anche versioni per montaggio su PCB, se hai già AC sulla tua scheda.

— Kevin Vermeer,

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Se il tuo condensatore è abbastanza grande da far cadere l'ondulazione, il tuo Vdc sarà di circa 15 V, come mostrato da Endolith. Consideriamo che cade un po 'sotto carico e usiamo 12V come esempio. Se l'uscita deve essere di 5 V, il regolatore dovrebbe assumere 7 V a 1 A, il che significa che dovrebbe essere in grado di dissipare continuamente 7 W di potenza. A seconda dell'applicazione, questo potrebbe essere o meno un problema.

Perché non usi semplicemente un alimentatore a commutazione? In questi giorni ci sono molti router, switch / hub di rete, custodie per hard disk, ecc. Che usano 5V. I loro alimentatori di solito non sono più grandi di un normale trasformatore a parete, sono più efficienti e la tensione di uscita è ben regolata.

— icabrindus
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Un altro metodo è quello di aggiungere uno starter (induttore) in serie prima del tappo del filtro finale. Qualcosa come 100 uH farebbe un mondo di bene. Una bobina resiste alle variazioni di corrente, proprio come un cappuccio resiste alle variazioni di tensione. Metti insieme i due e otterrai un filtro molto più efficace.

Hai un errore nell'equazione di Vripple. Dato che stai usando un bridge full wave, la tua frequenza non è di 60 hz, ma di 120.

— bobdole369
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Ho avuto un "2 *" per compensare l'intero ponte.

— Robert,

Hai un sito web che descrive il metodo choke?

— Robert,

Cerca cose come i filtri passa-alto, sfruttano il fatto che la reattanza induttiva aumenta con la frequenza, mentre la reattanza capacitiva diminuisce.

— Wackyvorlon,

Un induttore resiste ai cambiamenti di corrente, ma tieni presente che il tuo circuito potrebbe voler cambiare corrente rapidamente. Quando si cambia la corrente necessaria per il circuito, l'induttore dovrà scaricare la corrente da qualche parte.

— Kellenjb,

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L'induttore deve essere posizionato prima del ponte del diodo, non dopo il regolatore. Se abbastanza grande, può aumentare l'angolo di conduzione del PTX a 360 gradi e ridurre i picchi e le valli della corrente di uscita in piano. Ma perdi un po 'di tensione. Vedi il Manuale di Radio Designer pagg. 1162, 1182 e segg.

— user207421

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L'equazione di Vripple è solo un'approssimazione, ed è valida solo per piccole quantità di ondulazione.

Trova un'equazione migliore o risolvila graficamente e vedrai che la tua ondulazione non è tanto quanto pensi.

— SiliconFarmer
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Un buon punto sui limiti di tale equazione!

— Robert,

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Ecco un'equazione leggermente migliore per i casi in cui Vripple è grande. Questo è meno pessimista di Vripple = I / (2fC), ma è ancora pessimista per valori di Vripple <1/2 * Vpeak. Invece di supporre che non vi sia un'onda sinusoidale crescente in t = 1/2 * f, approssimare l'uscita del raddrizzatore con triangoli anziché con un'onda sinusoidale (per semplificare la matematica). Risolvere le due equazioni per vedere quando la tensione di caduta del condensatore intercetta l'onda triangolare in aumento, per ottenere: Vt = Vp * (4fCVp / I -1) / (4fCVp / I +1) f = 60, C = 1000, Vp = 14,8 , I = 1 Vt = 8,3 volt Che è ben al di sopra di 7805 tensione di interruzione di 5v + 1,5v.

— SiliconFarmer,

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Se non si desidera seguire il percorso di commutazione, un trasformatore da 5 o 6 volt con un sacco di protezione. e un regolatore di abbandono basso aiuterebbe molto l'efficienza. Devi fare alcuni calcoli per ottenere i valori e vedere se sono ragionevoli.

— russ_hensel
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