Günlük yaşamımızda kullandığımız her elektrikli ve elektronik cihaz bir güç kaynağına ihtiyaç duyacaktır. Genel olarak, 230V 50Hz'lik bir AC kaynağı kullanıyoruz, ancak bu gücün, farklı cihaz türlerine güç beslemesi sağlamak için gerekli değerler veya voltaj aralığı ile gerekli forma dönüştürülmesi gerekiyor. Kademeli dönüştürücü, yükseltici dönüştürücü, voltaj dengeleyici, AC'den DC'ye dönüştürücü, DC'den DC'ye dönüştürücü, DC'den AC'ye dönüştürücü vb. Gibi çeşitli güç elektroniği dönüştürücüleri vardır. Örneğin, çok sayıda yazılım geliştirmek için sıklıkla kullanılan mikro denetleyicileri düşünün. gömülü sistemlerin tabanlı projeleri ve gerçek zamanlı uygulamalarda kullanılan kitler. Bu mikro denetleyiciler 5V DC besleme gerektirir, bu nedenle AC 230V'nin güç kaynağı devrelerinde düşürücü dönüştürücü kullanılarak 5V DC'ye dönüştürülmesi gerekir.
Güç Kaynağı Devresi
Dönüştürücü Devresini Aşağı Adım
Güç kaynağı devresi, adı kendisi bu devrenin diğer elektrik ve elektronik devrelere veya cihazlara güç sağlamak için kullanıldığını gösterir. Farklı var güç kaynağı türleri cihazları sağlamak için kullandıkları güce dayalı devreler. Örneğin, mevcut 230V AC gücü 5V DC güce dönüştürmek için farklı teknikler kullanılarak tasarlanabilen mikro denetleyici tabanlı devreler, genellikle 5V DC regüle güç kaynağı devreleri kullanılır. Genellikle, çıkış voltajı giriş voltajından daha düşük olan dönüştürücüler, düşürücü dönüştürücüler olarak adlandırılır.
230V AC'yi 5V DC'ye Dönüştürmek için 4 Adım
1. Voltaj Düzeyini Düşürün
Düşürücü dönüştürücüler, yüksek voltajı düşük voltaja dönüştürmek için kullanılır. Çıkış voltajı giriş voltajından daha düşük olan dönüştürücü, düşürücü dönüştürücü olarak adlandırılır ve çıkış voltajı giriş voltajından daha büyük olan dönüştürücü, yükseltici dönüştürücü olarak adlandırılır. Gerilim seviyelerini yükseltmek veya düşürmek için kullanılan yükseltici ve düşürücü transformatörler vardır. 230V AC, düşürücü bir transformatör kullanılarak 12V AC'ye dönüştürülür. Düşüş trafosunun 12V çıkışı bir RMS değeridir ve tepe değeri RMS değeri yaklaşık 17V olan ikinin karekökünün çarpımı ile verilir.
Düşürücü Transformatör
Düşük akım trafosu, düşük akımlı yüksek voltaj gücünü taşımak için kullanıldığı için daha fazla sayıda dönüşe sahip daha az kalınlıkta bir tel kullanılarak birincil ve ikincil sargı kullanılarak tasarlanabilen birincil ve ikincil sargılar olmak üzere iki sargıdan oluşur. yüksek akımlı düşük voltajlı güç taşımak için kullanıldığından, daha az dönüşlü yüksek kalibreli tel. Transformatörler, Faraday’in elektromanyetik indüksiyon yasalarına göre çalışır.
2. AC'yi DC'ye dönüştürün
230V AC güç, 12V AC'ye dönüştürülür (tepe değeri 17V civarında olan 12V RMS değeri), ancak gerekli güç bu amaç için 5V DC'dir, 17V AC gücü öncelikle DC güce dönüştürülmeli ve daha sonra düşürülebilir. 5V DC. Ama her şeyden önce, AC'yi DC'ye nasıl dönüştüreceğimizi bilmeliyiz? AC gücü, aşağıdakilerden biri kullanılarak DC'ye dönüştürülebilir: güç elektroniği dönüştürücüler Doğrultucu olarak adlandırılır. Yarım dalga doğrultucu, tam dalga doğrultucu ve köprü doğrultucu gibi farklı tipte doğrultucular vardır. Köprü doğrultucunun yarım ve tam dalga doğrultucu üzerindeki avantajları nedeniyle, köprü doğrultucu sıklıkla AC'yi DC'ye dönüştürmek için kullanılır.
Köprü Doğrultucu
Köprü doğrultucu köprü şeklinde birbirine bağlanan dört diyottan oluşur. Diyotun kontrolsüz bir doğrultucu olduğunu biliyoruz, sadece ileri sapma yapacak ve ters önyargı sırasında hareket etmeyecek. Diyot anot voltajı, katot voltajından daha büyükse, diyotun ileri öngerilimde olduğu söylenir. Pozitif yarı döngü sırasında, D2 ve D4 diyotları iletilir ve negatif yarı döngü sırasında D1 ve D3 diyotlar iletilir. Böylece, burada AC DC'ye dönüştürülür, elde edilen, darbelerden oluştuğu için saf bir DC değildir. Bu nedenle, darbeli DC gücü olarak adlandırılır. Ancak diyotlar boyunca voltaj düşüşü (2 * 0.7V) 1.4V'dur, bu nedenle bu retifier devresinin çıkışındaki tepe voltajı yaklaşık 15V (17-1.4) 'dir.
3. Filtreyi Kullanarak Dalgaları Düzeltme
15V DC, bir düşürücü dönüştürücü kullanılarak 5V DC'ye düzenlenebilir, ancak bundan önce saf DC gücü elde etmek gerekir. Diyot köprüsünün çıkışı, titreşimli DC olarak da adlandırılan dalgacıklardan oluşan bir DC'dir. Bu titreşimli DC, dalgalanmaları gidermek için bir indüktör filtresi veya bir kapasitör filtresi veya bir direnç-kapasitör-bağlı filtre kullanılarak filtrelenebilir. Düzleştirme için çoğu durumda sıklıkla kullanılan bir kapasitör filtresi düşünün.
Filtrele
Bir kondansatörün enerji depolama elemanı olduğunu biliyoruz. Devrede, kapasitör enerji depolar giriş sıfırdan tepe değerine yükselirken besleme gerilimi tepe değerden sıfıra düşerken kapasitör boşalmaya başlar. Kapasitörün bu şekilde şarj edilmesi ve boşaltılması, şekilde gösterildiği gibi, darbeli DC'yi saf DC haline getirecektir.
4. Voltaj Regülatörü kullanarak 12V DC'yi 5V DC'ye düzenleme
15V DC voltaj, olarak adlandırılan bir DC düşürücü dönüştürücü kullanılarak 5V DC voltajına düşürülebilir. Voltaj regülatörü IC7805. IC7805 voltaj regülatörünün ilk iki rakamı '78', pozitif seri voltaj regülatörlerini temsil eder ve son iki rakam '05' voltaj regülatörünün çıkış voltajını temsil eder.
IC7805 Voltaj Regülatörü İç Blok Şeması
Şekilde gösterilen IC7805 voltaj regülatörünün blok şeması, hata amplifikatörü olarak görev yapan bir işletim amplifikatöründen oluşur, voltaj referansı sağlamak için kullanılan zener diyot , şekilde gösterildiği gibi.
Voltaj Referansı olarak Zener Diyot
Transistör Ekstra enerjiyi ısı SOA koruması (Güvenli Çalışma Alanı) olarak dağıtmak için kullanılan seri geçiş elemanı olarak ve ısı emici termal koruma için kullanılır aşırı besleme voltajı durumunda. Genel olarak, bir IC7805 regülatörü 7,2V ile 35V arasında değişen gerilime dayanabilir ve maksimum 7,2V gerilim verimliliği sağlar ve eğer gerilim 7,2V'u aşarsa, o zaman ısı şeklinde enerji kaybı olur. Regülatörü aşırı ısınmadan korumak için, bir ısı emici kullanılarak termal koruma sağlanır. Böylece 230V AC güçten 5V DC elde edilir.
Transformatör kullanmadan doğrudan 230V AC'yi 5V DC'ye dönüştürebiliriz, ancak yüksek dereceli diyotlara ve daha az verim veren diğer bileşenlere ihtiyaç duyabiliriz. 230V DC güç kaynağımız varsa, bir DC-DC buck dönüştürücü kullanarak 230V DC'yi 5V DC'ye dönüştürebiliriz.
230v ila 5v DC-DC Buck Dönüştürücü:
Bir DC-DC buck dönüştürücü kullanılarak tasarlanmış DC regüle güç kaynağı devresiyle başlayalım. 230V DC güç kaynağımız varsa, 230V DC'yi 5V DC güç kaynağına dönüştürmek için bir DC-DC buck dönüştürücü kullanabiliriz. DC-DC buck dönüştürücü, Kapasitör, MOSFET, PWM kontrolü , Diyotlar ve İndüktörler. Bir DC-DC buck dönüştürücünün temel topolojisi aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.
DC to DC Buck Dönüştürücü
İndüktör boyunca voltaj düşüşü ve cihazdan geçen elektrik akımındaki değişiklikler birbiriyle orantılıdır. Bu nedenle, kova dönüştürücü, bir indüktörde depolanan enerji prensibine göre çalışır. güç yarı iletken MOSFET veya anahtarlama elemanı olarak kullanılan IGBT, anahtarlama elemanını kullanarak kapama veya açma ve kapama veya açma yoluyla kova dönüştürücü devresini iki farklı durum arasında değiştirmek için kullanılabilir. Anahtar açık durumdaysa, besleme gerilimine karşı çıkan ve böylece ortaya çıkan çıkış gerilimini düşüren ani akım nedeniyle indüktör boyunca bir potansiyel yaratılır. Diyot ters eğimli olduğundan, diyottan akım geçmez.
Anahtar açıksa, indüktörden geçen akım aniden kesilir ve diyot iletimi başlatır, böylece indüktör akımına bir dönüş yolu sağlanır. Enerjili indüktördeki voltaj düşüşü tersine çevrilir, bu anahtarlama döngüsü sırasında birincil çıkış gücü kaynağı olarak düşünülebilir ve bunun nedeni akım akışındaki bu hızlı değişikliktir. İndüktörün depolanan enerjisi sürekli olarak yüke iletilir ve bu nedenle indüktör akımı, akım önceki değerine veya sonraki durumuna yükselene kadar düşmeye başlayacaktır. Yüke enerji verilmesinin devam etmesi, akım önceki değerine yükselene kadar indüktör akımında düşüşe neden olur. Bu fenomen, çıkışa paralel olarak bir yumuşatma kapasitörü kullanılarak kabul edilebilir bir değere indirilebilen çıkış dalgası olarak adlandırılır. Böylece, DC / DC çevirici aşağı inen dönüştürücü görevi görür.
PWM Cotrol kullanarak DC'den DC'ye Kademeli Dönüştürücü
Şekil, yüksek frekanslı anahtarlama için bir PWM osilatörü kullanılarak kontrol edilen DC'den DC'ye düşürücü dönüştürücünün çalışma prensibini gösterir ve bir hata amplifikatörüne bir geri besleme bağlanır.
Tüm gömülü sistem tabanlı elektronik projeler elektrik ve elektronik devrelere veya kitlere gerekli beslemeyi sağlamak için kullanılan sabit veya ayarlanabilir bir voltaj regülatörü gerektirir. Uygulama kriterlerine göre çıkış voltajını otomatik olarak ayarlayabilen birçok gelişmiş otomatik voltaj regülatörü vardır. Güç kaynağı devresi ve düşürücü dönüştürücü ile ilgili daha fazla teknik yardım için, lütfen sorularınızı aşağıdaki yorum bölümüne yorum olarak gönderin.
