Einfaches Schaltbild für Handy-Ladegeräte – 5 V von 230 V Wechselstrom

Wie man ein einfaches Handy-Ladegerät herstellt – Schaltplan von 5 V DC aus 230 V AC

Haben Sie schon einmal darüber nachgedacht, wie ein Handy-Ladegerät funktioniert oder wie ein kleines Gerät 220 – 230 Volt Wechselstrom in 5 Volt oder gewünschte Spannungen umwandeln kann? In diesem Projekt erklären wir die Schaltung, die zum sicheren Aufladen Ihrer Telefongeräte verwendet wird, indem 220 Volt Wechselstrom in die Nennspannung Ihres Mobiltelefons umgewandelt werden.

Heutzutage kommen Handyladegeräte mit unterschiedlichen Netzteilen auf den Markt. In diesem Projekt werden wir eine Schaltung herstellen, die verwendet wird, um eine geregelte 5-Volt-Gleichstromversorgung aus einer 220-Volt-Wechselstromversorgung zu erhalten. Diese Schaltung kann auch als Stromversorgung für andere Geräte, Steckbretter, Mikrocontroller und ICs verwendet werden.

Es gibt im Grunde vier Schritte, um ein Handy-Ladegerät herzustellen. Der erste Schritt besteht darin, die 220-Volt-Wechselstromversorgung auf eine kleine Spannung herunterzuwandeln. Der zweite Schritt beinhaltet die Gleichrichtung von Wechselstrom in Gleichstrom unter Verwendung eines Vollweg-Brückengleichrichters. Da die im zweiten Schritt erhaltene Gleichspannung Wechselstromwelligkeit enthält, die durch einen Filterprozess entfernt wird. Der letzte Schritt ist die Spannungsregelung, bei der IC 7805 verwendet wird, um eine geregelte 5-Volt-Gleichstromversorgung bereitzustellen.

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Handy-Ladeschaltung

Erforderliche Komponenten

• 9-0-9 1 A Abwärtstransformator
• Dioden
• Kondensatoren – 1000 µF und 0,01 µF
• Spannungsregler IC 7805

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9-0-9 Step down Transformer

9-0-9 ist ein Abwärtstransformator mit Mittelanzapfung. Bei einem Mittelanzapfungstransformator wird ein Draht genau am Mittelpunkt der Sekundärwicklung des Transformators angeschlossen und durch Verbinden mit dem Neutralstrom auf Null Volt gehalten. Dieser 9-0-9-Transformator wandelt eine 220-Volt-Wechselstromversorgung in 9-Volt-Wechselstrom um.

Diese Technik hilft dem Transformator, zwei getrennte Ausgangsspannungen gleicher Größe, aber entgegengesetzter Polarität bereitzustellen. Der Betrieb in diesem Transformator ist dem normalen Transformator (Primär- und Sekundärwicklung) sehr ähnlich. Die Primärspannung induziert die Spannung aufgrund der magnetischen Induktion in der Sekundärwicklung, aber aufgrund eines Drahtes in der Mitte der Sekundärwicklung können wir zwei Spannungen erhalten.

Diese Art von Abwärtstransformator wird hauptsächlich in Gleichrichterschaltungen verwendet, indem er AC-Versorgungsspannung in DC-Spannung umwandelt.

Aus dem obigen Diagramm ist ersichtlich, dass wir zwei Spannungen V_A erhalten und V_B aus drei Leitern und der Neutralleiter ist mit Erde verbunden, daher wird dieser Transformator auch als Zweiphasen-Dreileitertransformator bezeichnet.

Eine Spannung erhalten wir, indem wir die Last zwischen Leitung 1 und zwischen Leitung 2 an den Neutralleiter anschließen. Wenn die Last direkt zwischen Leitung 1 und Leitung 2 angeschlossen wird, erhalten wir die Gesamtspannung, die die Summe zweier Spannungen ist.

Lassen Sie Np, Na und N_B sei die Anzahl der Windungen in der Primärspule, der ersten Hälfte der Sekundärspule bzw. der zweiten Hälfte der Sekundärspule. Sei V_P sei die Spannung über der Primärspule, wohingegen V_A und V_B sei die Spannung über der ersten Hälfte der Sekundärspule bzw. der zweiten Hälfte der Sekundärspule. Wir können Spannungen V_A berechnen und V_B mit der Formel:

• V_A =(N_A / N_P ) x V_P
• V_B =(N_B / N_P ) x V_P
• V_Gesamt =V_A + V_B

Der Hauptunterschied zwischen einem normalen und einem Mittelanzapfungstransformator besteht darin, dass wir bei einem normalen Transformator nur eine Spannung erhalten, während wir bei einem Mittelanzapfungstransformator zwei Spannungen haben.

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Vollweg-Brückengleichrichter

Ein Vollweg-Brückengleichrichter ist ein Setup, das Wechselstrom (AC) als Eingang verwendet und beide Perioden in Gleichstrom (DC) umwandelt. Es besteht aus vier Dioden, die wie im Schaltplan als Brücke geschaltet sind. Dieser Vorgang der Umwandlung von Wechselstromhalbwellen in Gleichstrom wird als Gleichrichtung bezeichnet.

Betrieb der Brückenschaltung:

Betrachten wir einen Zeitraum (T) der AC-Welle. Die erste Hälfte des Eingangswechselstromzyklus (0 bis T/2) ist positiv, während die zweite Hälfte negativ ist (T/2 bis T). Wir wollen die negative Hälfte in die positive Hälfte umwandeln.

Also behalten wir die erste Hälfte des Zyklus bei und wandeln die zweite Hälfte in eine positive Hälfte um, indem wir vier Dioden verwenden (D₁ , D₂ , D₃ und D₄ ) wie im Schaltplan dargestellt. Die Dioden leiten nur in Vorwärtsrichtung und nicht in Sperrrichtung.

Während der ersten positiven Halbwelle Dioden D₂ und D₃ kommt in Vorwärtsrichtung und leitet, wodurch wir den gleichen positiven Zyklus wie der Ausgang erhalten. Während der negativen Halbwelle Dioden D₁ und D₄ kommt in Vorwärtsrichtung und leitet, was die positive Halbwelle ähnlich der ersten Halbwelle als Ausgang ergibt. So wird also jede negative Halbwelle in eine positive Halbwelle gleichgerichtet. Dieser Output wird weiter einem Filter für den Filtrationsprozess zugeführt.

Dieser Vollwellen-Brückengleichrichter hat verschiedene Anwendungen. Es wird hauptsächlich in Schaltkreisen wie der Stromversorgung von Motoren oder LEDs verwendet. Es wird auch zur Bereitstellung einer konstanten und polarisierten Gleichspannung beim Elektroschweißen verwendet. Es wird auch zum Erfassen der Amplitude der modulierenden Funksignale verwendet.

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Filterung

Nach der Gleichrichtung von AC ist die von uns erzielte Ausgabe kein richtiger DC. Es handelt sich um einen pulsierenden DC-Ausgang mit hohem Welligkeitsfaktor. Wir können diesen Ausgang nicht in unser Mobiltelefon einspeisen, da er unser Gerät leicht beschädigen kann, da es sich nicht um eine stationäre Gleichstromversorgung handelt.

Der pulsierende DC-Ausgang nach der Gleichrichtung hat die doppelte Frequenz als der AC-Versorgungseingang. Dieser pulsierende DC-Ausgang mit hoher Welligkeit kann mithilfe von Glättungskondensatoren in einen geeigneten DC-Ausgang umgewandelt werden. Indem ein Kondensator parallel zur Last geschaltet wird, werden die Welligkeiten verringert und der durchschnittliche DC-Ausgangspegel erhöht.

Funktion und Betrieb des Handy-Ladeschaltkreises:

Wenn der pulsierende DC-Ausgang mit hoher Welligkeit über den Kondensator geleitet wird, lädt er sich auf, bis die Welle ihre Spitzenposition erreicht. Wenn die Welle beginnt, von ihrer Spitzenposition abzunehmen, entlädt sich der Kondensator und versucht, den Spannungspegel des Ausgangs konstant zu halten, und die Ausgangswelle geht nicht auf den niedrigsten Pegel und erzeugt daher eine geeignete DC-Versorgungsspannung.

Lassen Sie uns den Kapazitätswert berechnen, der für die Filterung verwendet werden sollte.

Die Kapazität kann mit folgender Formel berechnet werden:C =(I*t)/V, wobei

• C =zu berechnende Kapazität
• I =Maximaler Ausgangsstrom (angenommen 500mA)
• t =Zeitraum
• V =Spitzenausgangsspannung nach Filterung.

Da die Eingangswechselspannung 50 Hertz beträgt, hat die Ausgangswellenform nach der Gleichrichtung die doppelte Frequenz der Eingangswechselspannung. Daher beträgt die Frequenz (f) der Welligkeit 100 Hz.

Zeitraum (t) =1/f =1/100 =0,01 =10 ms.

Der dem Spannungsregler zuzuführende Ausgang beträgt 7 Volt (5 Volt DC-Ausgang + 2 Volt mehr als erforderlich), was von der Spitzenausgangsspannung abgezogen werden muss. Der 9-0-9-Transformator gibt den 9-Volt-RMS-Wert an, sodass der Spitzenwert √2 x RMS-Spannung beträgt. In einem Zyklus verwenden wir zwei Dioden. Der Spannungsabfall an einer Diode beträgt 0,7 Volt, also 1,4 Volt an 2 Dioden. Also endlich

Spitzenausgangsspannung (V) =9 V x 1,414 V – 1,4 V – 7 V =4,33 Volt.

Daher

C =Q / V … (wobei Q =I x t)

C =(0,5 A x 0,01 ms) / 4,33 V =1154 µF (was ungefähr 1000 µF entspricht).

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Spannungsregelung IC 7805

IC 7805 ist ein Spannungsregler, der einen geregelten 5-Volt-Gleichstromausgang liefert. Die Betriebsspannung des IC 7805 beträgt 7 Volt bis 35 Volt. Daher sollte die minimal zugeführte Eingangsspannung mindestens 7 Volt betragen. Der Ausgangsspannungsbereich beträgt 4,8 Volt bis 5,2 Volt und der Nennstrom beträgt 1 Ampere.

Da die Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung 2 Volt beträgt, ist dies ein signifikanter Unterschied. Diese Spannungsdifferenz zwischen Eingang und Ausgang wird als Wärme freigesetzt, und je größer die Differenz ist, desto mehr Wärme wird abgeführt. Daher muss ein geeigneter Kühlkörper an den Spannungsregler angeschlossen werden, um Fehlfunktionen zu vermeiden.

Erzeugte Wärme =(Eingangsspannung – Ausgangsspannung) x Ausgangsstrom

Zum Beispiel, wenn die Eingangsspannung 12 Volt und die Ausgangsspannung 5 Volt beträgt, mit einem Ausgangsstrom von 500 mAmpere. Dann ist die erzeugte Wärme (12 V – 5 V) x 0,5 mA =3,5 Watt. So kann ein Kühlkörper angebracht werden, der eine Wärmeleistung von 3,5 Watt aufnehmen kann, um Schäden am IC zu vermeiden.

Der Spannungsregler-IC 7805 hat zwei Bedeutungen:„78“ bedeutet positiv und „05“ bedeutet 5 Volt, daher wird dieser IC verwendet, um eine positive 5-Volt-Gleichstromversorgung zu liefern. Dieser IC hat nur 3 Pins:einen für den Eingang, einen zweiten für Masse und einen dritten für den Ausgang. Eine Kapazität von 0,01 µF ist über den Ausgang dieses 7805-Spannungsreglers geschaltet, um das aufgrund der transienten Spannungsänderungen erzeugte Rauschen zu beseitigen.

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Fazit

Indem Sie die obigen Verfahren verstehen, können Sie Ihr eigenes Handy-Ladegerät entwerfen der gewünschten Ausgabe. Notwendige Änderungen sind bei den Transformatornennwerten erforderlich, z. B. müssen Sie einen Transformator auswählen, der auf die entsprechende Spannung heruntertransformieren kann.

Der Berichtigungsprozess ist ähnlich, da er nur die negative Hälfte in die positive Hälfte umwandelt. Die Berechnung des für den Filtrationsprozess erforderlichen Kondensators muss insbesondere für Handyladegeräte richtig berechnet werden. Die Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung des Spannungsreglers 7805 muss berücksichtigt und der Kühlkörper entsprechend ausgelegt werden.