ACをDCに変換する方法


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5VDC @ 1Aを出力する必要がある回路を設計しています。壁の変圧器を使用して電圧を12VACに下げようとしています。次のステップは、ダイオードブリッジとリップルコンデンサです。

リップル電圧の式は次のとおりです。

Vripple=I2fC
I = load current (1A)
f = AC frequency (60Hz)
C = Filter Capacitor (? uF)

1000 uFのCを選択した場合、リップル電圧は8.3 Vです!リップル電圧を下げるために、もっと容量を増やす必要が本当にありますか?ACをDCに変換する別の方法はありますか?


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ACウォールトランスの代わりにDCウォールトランスを使用した場合、ダイオードブリッジと整流を節約できます。ただし、安定した5Vを得るには電圧レギュレータが必要ですが、ほとんどすべての壁用変圧器は電圧調整されていません。「5V」壁用変圧器は5Vから9Vの間のどこかになります。
davr

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私は2000を使用経験則として、F / A(時々より、アプリケーションによって異なります)μ
stevenvh

なぜ購入しないのですか?なぜ車輪を再発明するのですか?
ティムスプリッグ

回答:


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この電圧で1000 µFはそれほど大きくありません。サイズなどで制限されていますか?

リップルを完全に取り除き、5 Vを生成するには、コンデンサの後に電圧レギュレータを追加する必要があります。

12 V RMS = 17 V Peak(2つのダイオードドロップを差し引いた値)は、整流器の出力に表示されるピークDC電圧です:17-1.1-1.1 = 14.8V。したがって、入力制限を超える恐れはありません。レギュレータの(35 V入力)。

リップルが8.3 Vの場合、DC電圧は6.5 Vから15 Vに変化します。これは、レギュレーションを落とすことなくレギュレーターに供給するのに十分なだけです。7805には1 Aで約1.5 Vのドロップアウトがあります(温度に応じて)。そのため、わずかに高いコンデンサ(またはスペースが問題になる場合は複数のコンデンサを並列に使用)を使用する必要があります。

ここに画像の説明を入力してくださいソース:アランマーシャル

ここに、電源回路の各ステージのガイドがあります。

また:

実際の電源電圧は、コンセントごとに異なり、周波数は国によって異なります。低ライン/高負荷条件を計算してレギュレーションを下回らないことを確認し、高ライン/低負荷条件を調整してレギュレータの入力電圧制限を超えないことを確認する必要があります。一般的に推奨される値は次のとおりです。

  • JP:85 VACから110 VAC(+10%、-15%)、50および60 Hz
  • 米国:105 VACから132 VAC(+10%)、60 Hz
  • EU:215 VACから264 VAC(+10%)、50 Hz

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整流器の出力で見られるピーク電圧は、入力ピーク電圧よりも2ダイオード降下(合計2.2 V)低くなります。
ロバート

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Endolithには例外的なアプローチがあります。私は一つのことに注意したい、ヒートシンクを使用してください。リニアレギュレータに1アンペアを入力する場合、ヒートシンクを使用します。消費する電力は、人々が気づくよりもはるかに多くなります。
Kortuk

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クイックポイント:2ダイオードドロップは必ずしも2.2vではありません。PN接合の電圧降下は、その構造と関連する半導体の種類に大きく依存します。同じタイプのデバイス間でも異なります。また、7805は2〜3ボルト以上のヘッドルームを調整できる限り問題ありません。ただし、入力が大きいほど、消費する電力が大きくなります。スイッチングレギュレータはやや複雑ですが、非常に効率的です。
wackyvorlon

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1N4004データシートには1 Aの電流に対して1.1 Vの電圧降下が記載されており、KBP005ブリッジ整流器には1.0 Aの1.0 Vが記載されているため、これは一般的な値です。
エンドリス

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また、入力よりもはるかに高くなるように出力をクランプするために、入力へのアノードに7805をまたがるダイオードが表示されることもあります。これはどの程度必要/不要ですか。
ジャストジェフ

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問題は、最近の電源アダプターの切り替えは、学習目的で実際に設計に取り掛かりたい場合を除き、購入するだけの商品アイテムであるということです。Digikeyには、単一の量で10ドル未満のものここではCUIのもの)がいくつかあり、すべての安全性とEMI / RFI認証を備えた高効率の安定化DC出力を提供します。


私はいつもCUIを使用しています!ボードにすでにACがある場合は、PCBマウントバージョンもあります。
ケビンフェルメール

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コンデンサがリップルを抑えるのに十分な大きさである場合、Endolithが示すように、Vdcは約15Vになります。負荷がかかると少し低下することを考慮し、例として12Vを使用します。出力を5Vにする必要がある場合、レギュレータは1Aで7Vを取る必要があります。つまり、レギュレータは7Wの電力を連続して消費できる必要があります。アプリケーションによっては、これが問題になる場合とそうでない場合があります。

スイッチング電源アダプタを使用しないのはなぜですか?最近では、5Vを使用するルーター、ネットワークスイッチ/ハブ、ハードドライブエンクロージャなどが多数あります。それらの電源は通常、通常のウォールトランスより大きくなく、より効率的で、出力電圧は適切に調整されています。


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もう1つの方法は、最終フィルターキャップの前にチョーク(インダクタ)を直列に追加することです。100 uHのようなものが良い世界を作ります。キャップが電圧の変化に抵抗するように、コイルは電流の変化に抵抗します。2つを組み合わせると、より効果的なフィルターが得られます。

Vripple方程式にエラーがあります。全波ブリッジを使用しているため、周波数は60 Hzではなく120です。


ブリッジ全体を補うために「2 *」がありました。
ロバート

チョーク方法を説明するWebサイトはありますか?
ロバート

ハイパスフィルターのようなものを調べると、誘導性リアクタンスが周波数とともに増加し、容量性リアクタンスが減少するという事実を利用します。
wackyvorlon

インダクタは電流の変化に抵抗しますが、回路が電流を急速に変化させたい場合があることに留意してください。回路に必要な電流を変更すると、インダクタは電流をどこかにダンプする必要があります。
ケレンブ

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インダクタは、レギュレータの後ではなく、ダイオードブリッジの前に配置する必要があります。十分に大きい場合、PTXの導通角を360度に増加させ、出力電流のピークと谷を平坦に減らすことができます。しかし、電圧がいくらか失われます。Radio Designer's Handbook pp。1162、1182&ffを参照してください。
user207421

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Vripple方程式は近似値にすぎず、少量のリップルに対してのみ有効です。

より良い方程式を見つけるか、グラフィカルに解くと、リップルが思ったほど大きくないことがわかります。


その方程式の制限についての良い点!
ロバート

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Vrippleが大きい場合のより良い方程式を次に示します。これはVripple = I /(2fC)よりも悲観的ではありませんが、Vripple <1/2 * Vpeakの値については依然として悲観的です。t = 1/2 * fで上昇する正弦波がないと仮定する代わりに、正弦波の代わりに三角形で整流器出力を近似します(計算を容易にするため)。2つの方程式を解いて、コンデンサの下降電圧が上昇する三角波と交差するタイミングを確認して、Vt = Vp *(4fCVp / I -1)/(4fCVp / I +1)f = 60、C = 1000、Vp = 14.8を取得します。 、I = 1 Vt = 8.3ボルトこれは5805 + 1.5vの7805ドロップアウト電圧を上回っています。
SiliconFarmer 2009年

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スイッチングルートに行きたくない場合は、多くの容量を持つ5ボルトまたは6ボルトのトランスを使用してください。低ドロップアウトレギュレーターは効率性を大いに助けます。値を取得して妥当かどうかを確認するには、いくつかの計算を行う必要があります。

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