基于变压器设计的AC－DC转换器

作者：Sourav Gupta

在现代，几乎每个家用电子产品都使用直流电 （DC），但我们通过传输线从发电厂获得交流电 （AC） ，因为交流电可以比直流电更有效地传输，成本更低。因此，每个在直流上工作的电器都有交流到直流的转换器电路。

主要有两种类型的转换器广泛用于 AC-DC 对话目的。

一种是传统的基于变压器的线性转换器，它使用简单的二极管电桥、电容器、稳压器。简单的二极管桥可以由单个半导体器件（如 DB107）或 4 个独立二极管（如 1N4007）构成。另一种转换器是 SMPS 或开关模式电源，它使用高频小型变压器和开关稳压器提供直流输出。

在这个项目中，我们将讨论基于变压器的传统设计，该设计使用简单的二极管和电容器将交流电转换为直流电，并使用可选的稳压器来调节输出直流电压。该项目将是一个使用变压器的AC-DC转换器，输入电压为230V，输出为12V 1A。

所需组件

1.变压器1A 13V额定
2.4个1N4007二极管
3.A 1000uF 25V 电解电容。
4.单股线少
5.面包板
6.LDO 或按规格的线性稳压器（此处使用 LM2940）。
7.万用表测量电压。

电路图及说明

该AC-DC 转换器电路的原理图很简单。变压器用于将230V AC 降压至 13V AC。

此处使用四个通用整流二极管 1N4007 来整流交流输入。1N4007 的峰值重复反向电压为 1000V，平均整流正向电流为 1A。这四个二极管用于转换变压器两端的 13V AC 输出。二极管用于制作桥式转换器，它是交流到直流转换电路的重要组成部分。要了解有关桥式整流器电路的更多信息，请点击链接。

滤波电容C1加在桥式变换器后，使输出电压平滑。

LDO、IC1也被 连接以调节输出电压。

AC到DC转换器电路的工作

降压变压器用于将高压交流电转换为低压交流电。变压器安装在 PCB 上，它是一个 1 安培 13 伏变压器。然而，在负载期间，变压器电压下降大约 12.5-12.7 伏。

电路的基本部分是由四个二极管组成的二极管桥。二极管是将交流电转换为直流电的电子半导体器件。

下图可以看到二极管电桥内的电流流动。

这里两个二极管D2和D4阻挡了交流电的负峰值，使电流单向流动。这是一个全桥整流器，意味着二极管桥对交流信号的正负峰值进行整流。

大电容 C1 在转换过程中被充电并平滑输出电压。但最终结果是，这不是稳压输出。这里的电压调节是由 LDO LM2940 完成的，它是原理图中的 IC1。

LDO， LM2940是采用 TO220 封装的 3 引脚器件。LDO 代表低压差电压。引脚图如下图所示。

一些稳压器对输入电压有限制，这是在稳压器输出上提供有保证的电压调节所必需的。在少数线性稳压器中，表示它要求输入电压和输出电压之间至少有 2 伏的差异，这意味着对于 12 伏的稳压输出，稳压器需要至少 14 伏的输入电压才能保证 12 伏的稳压输出电压。通常，低压差稳压器 （LDO） 要求输入和输出之间的电压差非常小。对于 LM2940 数据表，输入和输出之间需要最小 0.5 伏的差异。我们使用了德州仪器 （TI） 的固定电压串联 LDO 稳压器。LM2940，具有 12 伏输出额定值。

输出可以在下图中完美地看到。

检查最后给出的视频中的完整工作。

基于变压器的 AC 到 DC 转换器在需要高压 AC 到 DC 转换的地方非常常见。它最常见于放大器系统、各种电源适配器、焊台、测试设备等。

基于变压器的 AC-DC 转换器电路的局限性

基于变压器的交流到直流转换是需要直流的常见选择，但它具有某些缺点。

1.输入交流电压有可能波动或交流电压明显下降的任何情况下，变压器两端的输出交流电压也会下降。因此，230V AC 到 12V DC 转换器不能在 110V AC 线路中供电。为了解决这个问题，为不同的输入电压电平提供了额外的设置。
2.尽管没有通用的输入电压范围，但它是一个昂贵的选择，因为变压器本身的成本超过了转换器电路总制造成本的60%。
3.另一个限制是转换效率低。变压器变热并浪费不必要的能量。
4.变压器是重物，不必要地增加了产品的重量。
5.由于变压器，产品内部需要更大的空间来安装转换器电路或至少是变压器。

为了克服这些限制，SMPS 或开关模式电源是一个更好的选择。