مبدل AC به DC
مبدل های AC به DC یکی از مهمترین عناصر در الکترونیک قدرت هستند. این به این دلیل است که بسیاری از برنامه های کاربردی واقعی وجود دارد که بر اساس این تبدیل ها ساخته شده اند. مدارهای الکتریکی که ورودی جریان متناوب (AC) را به خروجی جریان مستقیم (DC) تبدیل می‌کنند به عنوان مبدل AC-DC شناخته می‌شوند. آنها در برنامه های الکترونیکی قدرت استفاده می شوند که در آن ورودی برق یک ولتاژ AC موج سینوسی 50 هرتز یا 60 هرتز است که نیاز به تبدیل توان برای خروجی DC دارد.
فرآیند تبدیل جریان AC به جریان dc به عنوان یکسو سازی شناخته می شود. یکسو کننده منبع AC را به منبع DC در اتصال انتهای بار تبدیل می کند. به طور مشابه، ترانسفورماتورها معمولاً برای تنظیم منبع AC برای کاهش سطح ولتاژ استفاده می‌شوند تا محدوده عملکرد بهتری برای منبع DC داشته باشند.
مفهوم جریان متناوب (AC) و جریان مستقیم (DC)
جریان متناوب
در جریان متناوب، جریان تغییر جهت می دهد و به جلو و عقب جریان می یابد. جریانی که جهت آن به طور متناوب تغییر می کند، جریان متناوب (AC) نامیده می شود. فرکانس غیر صفر دارد. توسط ژنراتور AC، دینام و غیره تولید می شود.
جریان مستقیم
در جریان مستقیم، جریان مقدار و قطبیت خود را تغییر نمی دهد. اگر جریان در یک هادی همیشه در یک جهت جریان داشته باشد، جریان مستقیم نامیده می شود. فرکانسش صفره توسط سلول، باتری، ژنراتور DC و غیره تولید می شود.
مراحل ساده برای تبدیل AC به DC
اکنون در مورد مبدل AC به DC بحث می کنیم. اجازه دهید مبدل پر استفاده در مدار منبع تغذیه، مبدل 230 ولت AC به 5 ولت DC را در نظر بگیریم.
کاهش سطح ولتاژ
گاهی اوقات نیاز به افزایش ولتاژ در هنگام ارسال برق به فواصل طولانی است. به طور مشابه، ولتاژها برای تجهیزاتی که از توان کمتری استفاده می کنند باید کاهش یابد. ترانسفورماتورهای افزایش دهنده برای افزایش سطوح ولتاژ و ترانسفورماتورهای کاهنده برای پایین آوردن سطوح ولتاژ استفاده می شوند.
یک ترانسفورماتور با خروجی 12 ولت را در نظر بگیرید. منبع تغذیه 230 ولت AC با استفاده از ترانسفورماتور پله پایین به 12 ولت AC تبدیل می شود. مقدار RMS و مقدار پیک آن را می توان از حاصل ضرب جذر دو و مقدار RMS بدست آورد و تقریباً برابر با 17 ولت است که خروجی ترانسفورماتور کاهنده است.
مدار مبدل برق AC به DC
یکسو کننده منبع AC را به منبع DC در اتصال انتهای بار تبدیل می کند. رکتیفایرها انواع مختلفی دارند مانند رکتیفایرهای نیم موج، تمام موج و پل.
یکسو کننده پل کامل که از چهار دیود تشکیل شده است به صورت یک پل به هم متصل می شوند. دیود فقط در یک جهت هدایت می کند، یعنی در هنگام بایاس رو به جلو. در یک جهت دیگر، یعنی در حین بایاس معکوس، در حالت خاموش باقی می ماند.
در مدار فوق، در طول نیم سیکل مثبت، دیودهای D2 و D4 هدایت می شوند. و در طول نیم سیکل منفی منبع تغذیه، دیودهای D1 و D3 هدایت می شوند. بنابراین، در این روش برق AC ورودی به برق DC خروجی یکسو می شود. اما مشکل این است که توان خروجی DC از پالس تشکیل شده است و DC خالص نیست.
شکل موج DC خالص
ما باید DC ضربان دار را به DC خالص تبدیل کنیم. برای انجام این کار، بیشتر مدار از یک خازن استفاده می کند. خازن برای ذخیره انرژی استفاده می شود در حالی که ولتاژ ورودی از صفر به مقدار اوج خود افزایش می یابد. انرژی خازن را می توان در حالی که ولتاژ ورودی از مقدار پیک خود به صفر کاهش می دهد تخلیه کرد.
بنابراین، به این ترتیب، ما می توانیم DC ضربان دار را با استفاده از این فرآیند شارژ و دشارژ خازن به DC خالص تبدیل کن
تنظیم ولتاژ DC ثابت
برای اینکه ولتاژ خروجی را به مقدار ثابت مورد نظر ثابت کنیم، در نهایت از آی سی تنظیم کننده ولتاژ استفاده می کنیم. آی سی تنظیم کننده ولتاژ DC با نام 78XX عرضه می شود. دو رقم آخر XX نشان دهنده مقدار ولتاژ خروجی است. به عنوان مثال، برای محدود کردن ولتاژ خروجی به 5 ولت، از آی سی تنظیم کننده ولتاژ 7805 استفاده می کنیم . و برای محدود کردن ولتاژ به 9 ولت، از آی سی تنظیم کننده ولتاژ 7809 استفاده می کنیم .
کاربردها
مبدل های AC به DC تقریباً در تمام وسایل الکترونیکی و الکتریکی استفاده می شود. آنها به عنوان مدارهای منبع تغذیه برای کاربردهای خانگی مانند جاروبرقی، ماشین لباسشویی، یخچال، پلوپز برقی استفاده می شوند. برای زندگی روزمره، محصولات قابل استفاده مانند کامپیوتر، تلویزیون، شارژر تلفن همراه و غیره مبدل های AC به DC نقش بسیار مهمی دارند.
اکثر سنسورها و ماژول های الکترونیکی فقط با منبع DC کار می کنند و از این رو از مبدل های AC به DC استفاده می کنند. آنها همچنین در تجهیزات پزشکی، اتوماسیون کارخانه، اتوماسیون ساختمان، سیستم های کنترل فرآیند، نمایشگرهای علائم و مخابرات استفاده می شوند.
