Cómo convertir AC a DC

Question

Estoy diseñando un circuito que necesita producir 5VDC a 1A. Estoy tratando de usar un transformador de pared para reducir la tensión a 12VAC. El siguiente paso es el puente de diodos y el capacitor de filtro de ondulación.

La ecuación del voltaje de ondulación es:

$$V_{ondulación} = \frac{I}{2fC}$$

I = corriente de carga (1A)
f = frecuencia de CA (60Hz)
C = Capacitor de filtro (? uF)

¡Si elijo un C de 1000 uF, el voltaje de ondulación es de 8.3 V! ¿Realmente necesito agregar más capacitancia para reducir el voltaje de ondulación? ¿Hay otro método para convertir CA a CC?

Answer 1

1000 µF a este voltaje no es terriblemente grande. ¿Estás limitado por el tamaño o algo?

Para eliminar por completo la ondulación y producir 5 V, necesitas agregar un regulador de voltaje después del capacitor.

12 V_RMS = 17 V_Peak, que, menos las dos caídas de diodo, es el voltaje de CC pico que verás en la salida de los rectificadores: 17 - 1.1 - 1.1 = 14.8 V. Por lo tanto, no hay amenaza de exceder los límites de entrada del regulador (35 V de entrada).

Si la ondulación es de 8.3 V, entonces el voltaje de CC variará de 6.5 V a 15 V. Esto es apenas lo suficientemente alto como para alimentar el regulador sin salirse de la regulación, ya que el 7805 tiene aproximadamente 1.5 V de caída a 1 A (dependiendo de la temperatura). Entonces sí, deberías usar un capacitor ligeramente mayor (o varios capacitores en paralelo, si el espacio es un problema).

(Fuente: Alan Marshall)

Aquí hay una guía para cada etapa del circuito de la fuente de alimentación.

También:

Las tensiones de línea de corriente en la vida real varían de un enchufe a otro, y la frecuencia varía según el país. Necesitas calcular la condición de línea baja/carga alta para asegurarte de que no caiga por debajo de la regulación, así como la condición de línea alta/carga baja para asegurarte de que no exceda el límite de voltaje de entrada del regulador. Estos son los valores generalmente recomendados:

• JP: 85 VAC a 110 VAC (+10%, -15%), 50 y 60 Hz
• US: 105 VAC a 132 VAC (+10%), 60 Hz
• EU: 215 VAC a 264 VAC (+10%), 50 Hz

Answer 2

La cuestión es que hoy en día los adaptadores de corriente conmutada son un artículo tan común que a menos que realmente quieras meterte en el diseño con fines de aprendizaje, simplemente compra uno. Digikey tiene algunos que cuestan menos de $10 en cantidades individuales (aquí tienes uno de CUI) y te proporcionará una salida de corriente continua regulada, con alta eficiencia, completo con todas las certificaciones de seguridad y EMI/RFI.

Answer 3

Si tu capacitor es lo suficientemente grande para reducir la ondulación, tu Vdc será alrededor de 15V como se muestra por Endolith. Consideremos que disminuye un poco bajo carga, y usemos 12V como ejemplo. Si la salida necesita ser de 5V, el regulador debería tomar 7V a 1A, lo cual significa que debería ser capaz de disipar continuamente 7W de potencia. Dependiendo de tu aplicación, esto puede ser o no un problema.

¿Por qué no utilizas simplemente un adaptador de corriente conmutado? Hoy en día hay muchos routers, switches/hubs de red, carcasas de discos duros, etc. que utilizan 5V. Sus fuentes de alimentación generalmente no son más grandes que un transformador de pared normal, son más eficientes y la tensión de salida está bien regulada.

Answer 4

Otro método es agregar un estrangulador (inductor) en serie antes del capacitor final del filtro. Algo como 100 uH haría maravillas. Una bobina se opone a cambios en la corriente, al igual que un capacitor se opone a cambios en el voltaje. Al juntar los dos, obtienes un filtro mucho más efectivo.

Tienes un error en tu ecuación de Vripple. Como estás utilizando un puente de onda completa, tu frecuencia no es de 60 Hz, sino de 120.

Answer 5

Su ecuación Vripple es solo una aproximación, y solo es buena para pequeñas cantidades de rizado.

Encuentre una ecuación mejor, o resuélvala gráficamente, y verá que su rizado no es tanto como cree.