כל מכשיר חשמלי ואלקטרוני בו אנו משתמשים בחיי היום יום שלנו ידרוש ספק כוח. באופן כללי, אנו משתמשים באספקת AC של 230 וולט 50 הרץ, אך יש לשנות את הכוח הזה בצורה הנדרשת עם ערכים נדרשים או טווח מתח לספק אספקת חשמל לסוגים שונים של מכשירים. ישנם סוגים שונים של ממירים אלקטרוניים חשמליים כגון ממיר מדורג, ממיר מעלה, מייצב מתח, ממיר זרם זרם זרם, ממיר זרם זרם זרם, ממיר זרם זרם זרם וכו '. לדוגמה, שקול את המיקרו-בקרים המשמשים לעתים קרובות לפיתוח רבים פרויקטים מבוססי מערכות משובצות וערכות המשמשות ביישומים בזמן אמת. מיקרו-בקרים אלה דורשים אספקת DC 5V, ולכן יש להמיר את 230V AC ל -5V DC באמצעות הממיר הנמוך במעגל אספקת החשמל שלהם.

מעגל אספקת חשמל

השבת מעגל ממיר

מעגל ספק כוח, השם עצמו מציין כי מעגל זה משמש לאספקת החשמל למעגלים חשמליים ואלקטרוניים אחרים. יש הבדל סוגי אספקת חשמל מעגלים המבוססים על הכוח שהם משמשים לספק מכשירים. לדוגמא, משתמשים במעגלים מבוססי מיקרו-בקר, בדרך כלל מעגלי אספקת החשמל המווסתים 5 וולט-DC, שניתן לתכנן באמצעות טכניקות שונות להמרת הספק הזרם של 230 וולט להספק של 5 וולט-DC. בדרך כלל הממירים עם מתח יציאה נמוך ממתח הכניסה נקראים ממירים מדורגים.

4 שלבים להמרת 230 וולט AC ל 5 וולט DC

1. הורידו את רמת המתח

הממירים המורדים משמשים להמרת המתח הגבוה למתח נמוך. הממיר עם מתח המוצא הנמוך ממתח הכניסה נקרא כממיר צעד למטה, והממיר עם מתח היציאה הגדול ממתח הכניסה נקרא כממיר שלב. ישנם שנאים מדורגים ומדרגים המשמשים לעלייה או למטה של רמות המתח. 230V AC מומרת ל- 12V AC באמצעות שנאי מדרגות. פלט 12V של שנאי הצעדה הוא ערך RMS וערך השיא שלו ניתן על ידי תוצר של שורש ריבועי של שניים עם ערך RMS, שהוא בערך 17V.

שנאי מדורג

שנאי מדרגות מורכב משני פיתולים, כלומר פיתולים ראשוניים ומשניים בהם ניתן לתכנן ראשוני באמצעות חוט בעל פחות מד עם מספר סיבובים רב יותר מכיוון שהוא משמש לנשיאת מתח מתח גבוה בזרם נמוך, והסלילה המשנית באמצעות חוט בעל מד גבוה עם פחות סיבובים שכן הוא משמש לנשיאת כוח מתח נמוך זרם גבוה. רובוטריקים עובדים על עקרון חוקי האינדוקציה האלקטרומגנטית של פאראדיי.

2. להמיר AC ל DC

הספק 230 וולט מתח מומר ל 12 וולט זרם (ערך RMS 12 וולט שבו ערך השיא הוא בסביבות 17 וולט), אך ההספק הנדרש הוא 5 וולט DC למטרה זו, יש להמיר את הספק החשמל 17 וולט בעיקר להספק זרם ואז ניתן לרדת למטה 5 וולט DC. אך בראש ובראשונה, עלינו לדעת כיצד להמיר AC ל DC? ניתן להמיר מתח זרם זרם זרם חילופין באמצעות אחד מה- ממירים אלקטרוניים חשמליים נקרא כמיישר. ישנם סוגים שונים של מיישרים, כמו מיישר חצי גל, מיישר גל מלא ומיישר גשר. בשל היתרונות של מיישר הגשר על פני מיישר החצי והגל המלא, מיישר הגשר משמש לעתים קרובות להמרת זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם.

מיישר גשר

מיישר גשר מורכב מארבע דיודות המחוברות בצורה של גשר. אנו יודעים שהדיודה היא מיישר לא מבוקר אשר יוליך הטיה קדימה בלבד ולא יתנהל במהלך ההטיה ההפוכה. אם מתח האנודה של הדיודה גדול ממתח הקתודה, נאמר שהדיודה היא בהטיה קדימה. במהלך מחצית מחזור חיובית, הדיודות D2 ו- D4 יתנהלו ובמהלך דיודות חצי מחזור שליליות D1 ו- D3 יתנהלו. לפיכך, AC מומר ל DC כאן המתקבל אינו DC טהור מכיוון שהוא מורכב מפולסים. לפיכך, זה נקרא כמו כוח DC פועם. אך ירידת המתח על פני הדיודות היא (2 * 0.7 וולט) 1.4 וולט ולכן מתח השיא ביציאה של מעגל מייצר זה הוא 15 וולט (17-1.4) כ.

3. החלקת אדוות באמצעות פילטר

ניתן לווסת 15 וולט DC ל -5 וולט DC באמצעות ממיר למטה, אך לפני כן, נדרש להשיג כוח DC טהור. הפלט של גשר הדיודה הוא DC המורכב מאדוות המכונות גם כ- DC פועמים. ניתן לסנן את DC הפועם הזה באמצעות פילטר משרן או מסנן קבלים או מסנן מצמידים נגד קבלים להסרת אדוות. שקול מסנן קבלים המשמש לעתים קרובות לרוב להחלקה.

לְסַנֵן

אנו יודעים שקבל הוא אלמנט לאחסון אנרגיה. במעגל, קבלים מאחסן אנרגיה בעוד שהקלט עולה מאפס לערך שיא ובעוד מתח האספקה יורד מערך שיא לאפס, הקבל מתחיל להתפרק. טעינה ופריקה זו של הקבל יהפכו את זרם הדם הפועם לזרם זרם טהור, כפי שמוצג באיור.

4. ויסות 12V DC לתוך 5V DC באמצעות רגולטור מתח

ניתן להוריד את מתח הוולט 15 וולט למתח 5 וולט DC באמצעות ממיר זרם DC הנקרא בשם וסת מתח IC7805. שתי הספרות הראשונות '78' של ויסות המתח IC7805 מייצגות ויסות מתח בסדרה חיובית ושתי הספרות האחרונות '05' מייצגות את מתח המוצא של ויסות המתח.

תרשים חסימות פנימי של ויסות המתח IC7805

דיאגרמת החסימה של ויסות המתח IC7805 מוצגת באיור מורכבת ממגבר הפעלה הפועל כמגבר שגיאה, דיודת זנר המשמשת למתן הפניה למתח , כפי שמוצג באיור.

דיודת זנר כנקודת התייחסות למתח

טרָנזִיסטוֹר כאלמנט מעבר סדרתי המשמש להפצת אנרגיה נוספת כהגנה על SOA בחום (Safe Operation Area) ו- גוף קירור משמש להגנה תרמית במקרה של מתח אספקה מוגזם. באופן כללי, ויסות IC7805 יכול לעמוד במתח שנע בין 7.2 וולט ל 35 וולט ונותן יעילות מרבית של מתח 7.2 וולט ואם המתח עולה על 7.2 וולט, אז יש אובדן אנרגיה בצורת חום. כדי להגן על הרגולטור מפני חום יתר, הגנה תרמית ניתנת באמצעות גוף קירור. לפיכך, 5 וולט DC מתקבל מהספק 230 וולט.

אנו יכולים להמיר ישירות 230 וולט AC ל -5 וולט DC ללא שימוש בשנאי, אך אנו עשויים לדרוש דיודות בעלות דירוג גבוה ורכיבים אחרים המעניקים פחות יעילות. אם יש לנו ספק כוח 230 וולט DC, נוכל להמיר את וולט 230 וולט ל 5 וולט DC באמצעות ממיר באק DC-DC.

ממיר 230 ווק ל- 5 וולט DC-DC באק:

נתחיל במעגל אספקת החשמל המווסת DC המתוכנן באמצעות ממיר DC-DC. אם יש לנו ספק כוח 230V DC, נוכל להשתמש בממיר DC-DC להמרה של 230V DC לאספקת חשמל 5V DC. ממיר ה- DC-DC באק מורכב מקבל, MOSFET, בקרת PWM , דיודות ומשרנים. הטופולוגיה הבסיסית של ממיר באק DC-DC מוצגת באיור שלהלן.

ממיר באק DC ל- DC

ירידת מתח על פני המשרן והשינויים בזרם החשמלי הזורם דרך המכשיר הם פרופורציונליים זה לזה. לפיכך ממיר באק עובד על עקרון האנרגיה המאוחסנת במשרן. ה מוליך למחצה כוח MOSFET או IGBT המשמש כאלמנט מיתוג יכול לשמש לסירוגין של מעגל הממיר באק בין שני מצבים שונים על ידי סגירה או פתיחה וכיבוי או הפעלה באמצעות אלמנט המיתוג. אם המתג במצב פועל, נוצר פוטנציאל על פני המשרן עקב זרם עומס אשר יתנגד למתח האספקה, ובכך להפחית את מתח המוצא שהתקבל. מכיוון שדיודה מוטה לאחור, שום זרם לא יזרום דרך הדיודה.

אם המתג פתוח, אז הזרם דרך המשרן נקטע פתאום והדיודה מתחילה הולכה, ובכך ניתנת דרך חזרה לזרם המשרן. ירידת המתח על פני המשרן המופעל מתהפכת, מה שיכול להיחשב כמקור עיקרי ליציאה במהלך מחזור מיתוג זה וזאת בגלל השינוי המהיר הזה בזרימה הנוכחית. האנרגיה המאוחסנת של המשרן מועברת ברציפות לעומס וכך זרם המשרן יתחיל לרדת עד שהזרם יעלה לערכו הקודם או למצב הבא. המשך אספקת האנרגיה לעומס מוביל לירידה בזרם המשרן עד שהזרם עולה לערכו הקודם. תופעה זו נקראת אדווה פלט אשר ניתן להפחית לערך מקובל באמצעות קבל החלקה במקביל לפלט. לכן, ממיר DC-DC משמש כממיר מדורג.

“טכנולוגיית יישומים וחכמות רשת ”

ממיר למורד DC ל- DC באמצעות PWM Cotrol

האיור מציג את עקרון העבודה של ממיר הצורה למטה DC ל- DC הנשלט באמצעות מתנד PWM למיתוג בתדרים גבוהים ומשוב מחובר עם מגבר שגיאה.

כל המערכת המשובצת מבוססת פרויקטים אלקטרוניים דורשים ווסת מתח קבוע או מתכוונן המשמש לספק את האספקה הנדרשת למעגלים חשמליים ואלקטרוניים. ישנם ויסות מתח אוטומטי מתקדמות רבות המסוגלות להתאים את מתח המוצא באופן אוטומטי על פי קריטריוני היישום. לקבלת עזרה טכנית נוספת בנוגע למעגל אספקת החשמל ולממיר למטה, אנא פרסם את שאילתותיך כהערות בסעיף ההערות שלהלן.