Circuit convertisseur AC-DC

À l'ère moderne, presque tous les appareils électroniques domestiques fonctionnent au courant continu (CC), mais nous obtenons le courant alternatif (CA) des centrales électriques via des lignes de transmission, car le courant alternatif peut être transmis plus efficacement que le courant continu à un coût inférieur. Ainsi, chaque appareil qui fonctionne sur DC a un circuit de conversion AC à DC. Nous avons précédemment construit un chargeur de téléphone portable 5v qui contient également un circuit de conversion AC-DC.

Il existe principalement deux types de convertisseurs largement utilisés à des fins de conversation AC-DC.

L'un est le convertisseur linéaire traditionnel basé sur un transformateur qui utilise un simple pont de diodes, un condensateur et un régulateur de tension. Le pont de diodes simple peut être construit soit avec un seul dispositif à semi-conducteur comme DB107, soit avec 4 diodes indépendantes comme 1N4007. L' autre type de convertisseur est une alimentation SMPS ou à découpage qui utilise un petit transformateur haute fréquence et un régulateur de commutation pour fournir une sortie CC.

Dans ce projet, nous discuterons de la conception traditionnelle basée sur un transformateur qui utilise de simples diodes et un condensateur pour convertir le courant alternatif en courant continu et un régulateur de tension en option pour réguler la tension CC de sortie. Le projet sera un convertisseur AC-DC utilisant Transformer avec une tension d'entrée de 230V et une sortie de 12V 1A.

Composants requis

1.Transformateur avec 1A 13V Rating

2,4 pcs 1N4007 Diodes

3.Un condensateur électrolytique de 1000 uF avec une valeur nominale de 25 V.

4. peu de fils monobrin

5. planche à pain

6.LDO ou un régulateur de tension linéaire selon les spécifications (ici LM2940 utilisé).

7.Un multimètre pour mesurer la tension.

Schéma de circuit et explication

Le schéma de ce circuit convertisseur AC-DC est simple. Le transformateur est utilisé pour abaisser le 230V AC à 13V AC.

Quatre diodes de redressement à usage général 1N4007 sont utilisées ici pour retifier l'entrée CA. 1N4007 a une tension inverse répétitive de crête de 1000V avec un courant direct redressé moyen de 1A. Ces quatre diodes sont utilisées pour convertir la sortie 13 V CA à travers le transformateur. Les diodes sont utilisées pour fabriquer un convertisseur de pont qui est une partie essentielle du circuit de conversion AC-DC. Pour en savoir plus sur le circuit redresseur en pont, suivez le lien.

Le condensateur de filtre, C1 est ajouté après le convertisseur de pont pour lisser la tension de sortie.

Le LDO, IC1 est également connecté pour réguler la tension de sortie.

Fonctionnement du circuit de convertisseur CA / CC

Un transformateur abaisseur est utilisé pour convertir le courant alternatif haute tension en courant alternatif basse tension. Le transformateur est monté sur circuit imprimé et il s'agit d'un transformateur de 1 ampère 13 volts. Cependant, pendant la charge, la tension du transformateur chute d'environ 12,5 à 12,7 volts.

La partie essentielle du circuit est un pont de diodes qui se compose de quatre diodes. La diode est un dispositif électronique à semi-conducteur qui convertit le courant alternatif en courant continu.

Le flux de courant à l'intérieur du pont de diodes peut être vu dans l'image ci-dessous.

Ici, deux diodes D2 et D4 bloquent le pic négatif du courant alternatif et font circuler le courant dans un sens. Il s'agit d'un redresseur en pont complet qui signifie que le pont de diodes redresse à la fois la crête positive et négative du signal CA.

Le grand condensateur C1 se charge pendant la conversion et adoucit la tension de sortie. Mais au final, ce n'est pas une sortie de tension régulée. Ici, la régulation de tension est effectuée par le LDO, LM2940, qui est IC1 dans le schéma.

Le LDO, LM2940 est un appareil à 3 broches dans un boîtier TO220. LDO signifie faible tension de décrochage. Le diagramme des broches peut être montré dans l'image ci-dessous.

Certains régulateurs de tension ont des limitations de tension d'entrée qui sont nécessaires pour fournir une régulation de tension garantie à travers la sortie du régulateur. Dans quelques régulateurs linéaires, il est indiqué qu'il nécessite une différence minimale de 2 volts entre la tension d'entrée et la tension de sortie, ce qui signifie que pour une sortie régulée de 12 volts, le régulateur nécessite une tension d'entrée d'au moins 14 volts pour une tension de sortie régulée de 12 volts garantie. En général, les régulateurs de tension à faible chute (LDO) nécessitent des différences de tension très minimales entre l'entrée et la sortie. Pour la fiche technique LM2940, la différence minimale de 0,5 volts entre l'entrée et la sortie est requise. Nous avons utilisé un régulateur LDO série à tension fixe de Texas Instruments. Le LM2940, qui a une puissance de sortie de 12 volts.

La sortie peut être parfaitement vue dans l'image ci-dessous.

Vérifiez le fonctionnement complet dans la vidéo donnée à la fin.

Le convertisseur CA / CC basé sur un transformateur est très courant lorsque la conversion CA / CC haute tension est requise. C'est le plus souvent dans les systèmes d'amplification, divers adaptateurs d'alimentation, stations de soudage, équipements de test, etc.

Limitations du circuit convertisseur CA-CC basé sur un transformateur

La conversion CA / CC basée sur un transformateur est un choix courant lorsque le CC est nécessaire, mais elle présente certains inconvénients.

1.Toutes les situations où la tension alternative d'entrée a des possibilités de fluctuer ou si la tension alternative chute de manière significative, la tension alternative de sortie aux bornes du transformateur chute également. Ainsi, un convertisseur 230V AC à 12V DC ne peut pas être alimenté en ligne 110V AC. Pour résoudre ce problème, un paramètre supplémentaire est fourni pour différents niveaux de tension d'entrée.

Bien que n'ayant pas de plage de tension d'entrée universelle, c'est un choix coûteux, car le transformateur lui-même coûte plus de 60% du coût de fabrication total du circuit convertisseur.

3. Une autre limitation est la faible efficacité de conversion. Le transformateur chauffe et gaspille de l'énergie inutile.

4.Le transformateur est un objet lourd qui augmente inutilement le poids du produit.

5.En raison du transformateur, l'espace plus grand est nécessaire à l'intérieur du produit pour s'adapter au circuit du convertisseur ou au moins au transformateur.

Pour surmonter ces limitations, une alimentation SMPS ou à découpage est un choix préférable.