在現(xiàn)代，幾乎所有的家用電器都使用直流電(DC)，但我們通過輸電線路從發(fā)電廠獲得交流電(AC)，因為交流電比直流電傳輸效率更高，成本更低。因此，每一個工作在直流上的器具都有一個交直流轉換電路。我們之前做了一個5v的手機充電器，里面也有一個交流-直流轉換電路。

主要有兩種類型的轉換器廣泛用于交流-直流會話目的。

一種是傳統(tǒng)的基于變壓器的線性變換器，它使用一個簡單的二極管橋、電容器、穩(wěn)壓器。簡單二極管橋可以用單個半導體器件(如DB107)或4個獨立二極管(如1N4007)構建。另一種類型的轉換器是SMPS或開關模式電源，它使用高頻小型變壓器和開關穩(wěn)壓器提供直流輸出。

在這個項目中，我們將討論傳統(tǒng)的基于變壓器的設計，它使用簡單的二極管和電容器將交流電轉換成直流電，并使用一個可選的穩(wěn)壓器來調(diào)節(jié)輸出的直流電壓。該項目將是一個使用變壓器的交流-直流變換器，輸入電壓為230V，輸出電壓為12V 1A。

組件的要求

1.變壓器與1A 13V額定

2.4個1N4007二極管

3.1000uF電解電容器，額定電壓25V。

4.單線少

5.電路試驗板

6.LDO或線性穩(wěn)壓器按規(guī)格(這里使用LM2940)。

7.用萬用表測量電壓。

電路圖及說明

這個交流-直流轉換電路的原理圖很簡單。變壓器用于將230V交流降壓到13V交流。

這里使用四個通用整流二極管1N4007來校正交流輸入。1N4007的峰值重復反向電壓為1000V，平均整流正向電流為1A。這四個二極管用于轉換變壓器上的13V交流輸出。這些二極管被用來制造橋式變換器，它是交直流轉換電路的重要組成部分。

濾波電容器C1在橋式變換器后加入，以平滑輸出電壓。

還連接LDO、IC1來調(diào)節(jié)輸出電壓。

交直流轉換電路的工作原理

降壓變壓器用于將高壓交流轉換為低壓交流。變壓器是PCB安裝的，它是一個1安培的13伏變壓器。然而，在負載期間，變壓器電壓下降約12.5-12.7伏。

電路的核心部分是由四個二極管組成的二極管橋。二極管是一種將交流電轉換成直流電的電子半導體器件。

電流在二極管橋內(nèi)的流動可以在下圖中看到。

這里兩個二極管D2和D4阻擋了交流電的負峰，使電流向一個方向流動。這是一個全橋整流器，意味著二極管橋整流交流信號的正峰和負峰。

大電容C1在轉換過程中充電，使輸出電壓平滑。但最終的結果是，這不是一個穩(wěn)壓輸出。這里的電壓調(diào)節(jié)是由LDO LM2940完成的，它在原理圖中是IC1。

LDO LM2940是一個3引腳器件，采用TO220封裝。LDO表示低降電壓。引腳圖如下圖所示。

一些電壓調(diào)節(jié)器對輸入電壓有限制，這需要在調(diào)節(jié)器輸出端提供有保證的電壓調(diào)節(jié)。在少數(shù)線性穩(wěn)壓器中，表示輸入電壓和輸出電壓之間至少需要2伏的差值，即對于穩(wěn)壓12伏輸出，穩(wěn)壓器至少需要14伏的輸入電壓才能保證12伏穩(wěn)壓輸出電壓。一般來說，低壓差穩(wěn)壓器(ldo)要求輸入和輸出之間的電壓差非常小。對于LM2940數(shù)據(jù)表，輸入和輸出之間的最小差異要求為0.5伏。我們使用了德州儀器的固定電壓串聯(lián)LDO穩(wěn)壓器。LM2940的輸出額定電壓為12伏。

輸出可以在下圖中完美地看到。

基于變壓器的交直流變換器在需要高壓交直流轉換的地方是非常常見的。它最常見于放大器系統(tǒng)，各種電源適配器，焊接站，測試設備等。

基于變壓器的交直流轉換電路的局限性

基于變壓器的交流到直流轉換是需要直流的常見選擇，但它有一定的缺點。

1.在任何情況下，如果輸入交流電壓有可能波動，或者如果交流電壓顯著下降，變壓器的輸出交流電壓也會下降。所以230V AC轉12V DC轉換器不能在110V AC線路上供電。為了解決這個問題，為不同的輸入電壓水平提供了一個額外的設置。

2.盡管沒有通用的輸入電壓范圍，但這是一個昂貴的選擇，因為變壓器本身的成本超過了轉換電路總制造成本的60%。

3.另一個限制是轉換效率低。變壓器發(fā)熱，浪費了不必要的能源。

4.變壓器很重，這不必要地增加了產(chǎn)品的重量。

5.由于變壓器的原因，產(chǎn)品內(nèi)部需要更大的空間來容納轉換電路或至少變壓器。

為了克服這些限制，SMPS或開關模式電源是較好的選擇。

本文編譯自circuitdigest