Мобильные телефоны обычно заряжаются от регулируемого источника постоянного тока 5 В, поэтому в основном мы собираемся создать регулируемый источник постоянного тока 5 В от 220 переменного тока. Этот источник постоянного тока может использоваться для зарядки мобильных устройств, а также в качестве источника питания для цифровых схем, макетных схем, микросхем, микроконтроллеров и т. Д.
Вы также можете построить 6 В постоянного тока, 9 В, 12 В, 15 В и т. Д., Используя соответствующий трансформатор, конденсатор и регулятор напряжения. Основная концепция остается прежней, вам просто нужно устроить радиатор для более высокого напряжения и тока.
Эта схема в основном состоит из понижающего трансформатора, двухполупериодного мостового выпрямителя и микросхемы стабилизатора напряжения 5 В (7805). Мы можем разделить эту схему на четыре части: (1) понижающее напряжение переменного тока (2) выпрямление (3) фильтрация (4) регулирование напряжения.
1. Понизьте напряжение переменного тока.
Поскольку мы преобразуем 220 В переменного тока в 5 В постоянного тока, сначала нам понадобится понижающий трансформатор для снижения такого высокого напряжения. Здесь мы использовали понижающий трансформатор 9-0-9 1А, который преобразует 220В переменного тока в 9В переменного тока. В трансформаторе есть первичная и вторичная катушки, которые повышают или понижают напряжение в зависимости от количества витков в катушках.
Выбор подходящего трансформатора очень важен. Номинальный ток зависит от требований к току цепи нагрузки (цепи, которая будет использовать генерацию постоянного тока). Номинальное напряжение должно быть больше требуемого напряжения. Это означает, что если нам нужно 5 В постоянного тока, трансформатор должен иметь номинальное значение не менее 7 В, потому что регулятору напряжения IC 7805 нужно как минимум на 2 В больше, то есть 7 В для обеспечения напряжения 5 В.
2. Исправление
Выпрямление - это процесс удаления отрицательной части переменного тока (AC), следовательно, создания частичного постоянного тока. Этого можно добиться, используя 4 диода. Диоды позволяют току течь только в одном направлении. В первом полупериоде переменного тока диоды D2 и D3 смещены в прямом направлении, а D1 и D4 смещены в обратном направлении, а во втором полупериоде (отрицательная половина) диоды D1 и D4 смещены в прямом направлении, а D2 и D3 смещены в обратном направлении. Эта комбинация преобразует отрицательный полупериод в положительный.
На рынке доступен двухполупериодный мостовой выпрямитель, который состоит из 4 внутренних диодов. Здесь мы использовали этот компонент.
3. Фильтрация
Выход после выпрямления не является правильным постоянным током, это выход колебаний и имеет очень высокий коэффициент пульсации. Нам не нужен этот пульсирующий выход, для этого мы используем конденсатор. Конденсатор заряжается до тех пор, пока форма волны не достигнет своего пика, и разряжается в цепи нагрузки, когда форма волны становится низкой. Таким образом, когда выходная мощность становится низкой, конденсатор поддерживает правильное напряжение в цепи нагрузки, тем самым создавая постоянный ток. Теперь, как рассчитать значение этого конденсатора фильтра. Вот формулы:
С = I * т / В
C = рассчитываемая емкость
I = максимальный выходной ток (допустим, 500 мА)
t = 10 мс, Мы получим волну с частотой 100 Гц после преобразования переменного тока 50 Гц в постоянный через двухполупериодный мостовой выпрямитель. Поскольку отрицательная часть импульса преобразуется в положительную, один импульс будет считаться двумя. Таким образом, период времени будет 1/100 = 0,01 секунды = 10 мс.
V = Пиковое напряжение - напряжение, подаваемое на IC регулятора напряжения (+2 больше номинального значения 5 + 2 = 7)
9-0-9 - это среднеквадратичное значение преобразований, поэтому пиковое напряжение составляет Vrms * 1,414 = 9 * 1,414 = 12,73 В.
Теперь 1,4 В будет падать на 2 диода (0,7 на диод), поскольку 2 будут смещены вперед для полуволны.
Итак, 12,73 - 1,4 = 11,33 В
Когда конденсатор разряжается в цепи нагрузки, он должен обеспечивать работу 7805 IC напряжением 7В, поэтому в итоге V будет:
V = 11,33 - 7 = 4,33 В
Итак, теперь C = I * t / V
C = 500 мА * 10 мс / 4,33 = 0,5 * 0,01 / 4,33 = 1154 мкФ ~ 1000 мкФ
4. Регулировка напряжения
Стабилизатор напряжения IC 7805 используется для обеспечения регулируемого 5 В постоянного тока. Входное напряжение должно быть на 2 В больше, чем номинальное выходное напряжение для правильной работы ИС, это означает, что необходимо как минимум 7 В, хотя он может работать в диапазоне входного напряжения 7-20 В. В регуляторах напряжения есть все схемы, обеспечивающие надлежащий регулируемый постоянный ток. К выходу 7805 следует подключить конденсатор емкостью 0,01 мкФ, чтобы устранить шум, возникающий при переходных изменениях напряжения.
Вот полная принципиальная схема зарядного устройства для сотового телефона:
Вы должны быть очень осторожны при построении этой схемы, так как здесь задействована сеть переменного тока 220 В.