Schaltplan für duale Stromversorgung – 230 VAC bis ±12 VDC

230 VAC bis ±12 VDC Dual-Stromversorgungsschaltung

Wie der Name schon sagt, ist diese Schaltung dafür ausgelegt, die Netzversorgungsspannung von etwa 220 V AC in zwei Spannungen von +12 V und -12 V DC-Werten umzuwandeln. Das Besondere an dieser Schaltung ist, dass wir beide Spannungen gleichzeitig erhalten.

Es gibt einige spezielle Anwendungen, bei denen eine Schaltung gleichzeitig eine positive und eine negative Spannung der gleichen Größe benötigt, bei denen die duale Stromversorgungsschaltung ins Bild kommt. Dies ist erforderlich und unerlässlich, damit der Stromkreis funktioniert und die Geräte nicht beschädigt werden, wenn eine doppelte Versorgung erforderlich ist. Eine einfache Schaltung löst dieses Problem, und hier in diesem Bericht werden wir eine duale Stromversorgungsschaltung entwerfen und konstruieren.

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Schaltplan für zwei Netzteile

Schließen Sie die Komponenten genau wie im Schaltplan unten gezeigt an, damit die Schaltung richtig funktioniert.

Erforderliche Materialien

1. Transformator mit Mittelanzapfung
2. Leistungsdioden
3. Kondensatoren
4. Spannungsregler-ICs (IC7812 und 7912)
5. Kippschalter
6. DC-Last oder Motor

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Transformer

Es handelt sich um einen Allzweck-Netztransformator zur Chassismontage. Der Transformator hat 240-V-Primärwicklungen und zweite Wicklungen mit Mittelanzapfung. Der Transformator fungiert als Abwärtstransformator, der AC 240 V auf DC 12 V reduziert.

Ein Transformator ist ein elektrisches Gerät, das zur Regulierung von Wechselspannungen verwendet wird. Ein Transformator kann so ausgelegt werden, dass er eine Spannung entweder herauf- oder heruntersetzt, daher die Regelfunktion. Die Funktionsweise eines Transformators ist einfach, es gibt zwei Wicklungen, die geschlossen zueinander angeordnet sind.

Aufgrund des durch sie fließenden Wechselstroms erzeugen sie um sich herum ein Magnetfeld. Die gegenseitige Induktionsinteraktion zwischen den beiden Spulen ist der Grund, warum die Leistungsübertragung in einem Transformator möglich ist. Dieser variierende Magnetfluss induziert eine variierende elektromagnetische Kraft oder Spannung in der Sekundärwicklung. Einer der am häufigsten verwendeten Kerne für Transformatoren ist Siliziumstahl mit hoher Permeabilität. Ein schematisches Diagramm des Transformators ist unten angegeben.

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1N4007-Diode

1N4007 ist eine Gleichrichterdiode mit PN-Übergang. Diese Diodenarten lassen den elektrischen Strom nur in eine Richtung fließen. 1N4007 hat verschiedene reale Anwendungen, z. Anwendungen mit Freilaufdioden, universelle Gleichrichtung von Stromversorgungen, Wechselrichtern, Konvertern usw.

1N4007 Dioden-Pinbelegung
Pin-Nr.	Pin-Name	Gebühr
1	Anode	+V
2	Kathode	-Ve

Das obige Diagramm zeigt das symbolische und das tatsächliche Bild des 1N4007. Das Verständnis jeder Komponente eines elektrischen Schaltkreises wird erheblich verbessert, wenn die elektrischen Eigenschaften dieses Geräts bekannt sind.

1N4007 Elektrische Eigenschaften
Parameter	Werte	Einheiten
Durchlassspannung bei 1,0 A	1.1	V
Rückstrom bei 25°C	5	uA
Gesamtkapazität bei 1,0 MHz	15	pF
Maximaler Rückstrom bei Volllast bei 75°	30	uA
Durchschnittlicher gleichgerichteter Durchlassstrom	1	A
Wiederkehrende Spitzensperrspannung	1000	V

Die Merkmale der Diode 1N4007 sind wie folgt:

• Niedriger Leckstrom
• Niedriger Durchlassspannungsabfall
• Hohe Vorwärtsstoßfähigkeit

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Diese Diode hat viele reale Anwendungen in eingebetteten Systemen, einige der wichtigsten Anwendungen, die mit der jeweiligen Diode verbunden sind, sind unten aufgeführt:

1. Konverter
2. Für Vermittlungszwecke in eingebetteten Systemen
3. Anwendungen von Freilaufdioden
4. Wechselrichter
5. Allgemeine Leistungsgleichrichtung von Netzteilen
6. Zur Vermeidung von Rückströmen und zum Schutz von Mikrocontrollern wie Arduino oder PIC-Mikrocontrollern.

IC 7812 Spannungsregler

Von den beiden Typen von Spannungsreglern ist IC 7812 der Typ, der eine positive Spannung am Ausgang in Bezug auf die gemeinsame Masse erzeugt. Ein ähnlicher IC existiert aus der 78**-Familie, nämlich 7912, mit dem wir eine negative Spannung in Bezug auf die gemeinsame Masse erzeugen können.

Obwohl es viele Arten von Verpackungen gibt, in denen dieser Regler verkauft wird, wie TO-3, TO-92 und oberflächenmontierte Verpackungen, ist er am häufigsten in der Variante erhältlich mit TO-220 Verpackung. Es gibt einen Schwellenwert für den Eingabewert, damit der IC ordnungsgemäß funktioniert.

Die Eingangsspannung, die als Eingang an den IC angelegt wird, sollte höher sein als die geschätzte Ausgangsspannung. Dieser Wert sollte größer als 2,5 V sein. Da es einen Schwellenwert für die Spannung gibt, gibt es auch einen Schwellenwert für den Strom, in diesem Fall sollte der Strom etwa 1 Ampere höher sein als der Ausgangsstrom.

Vorteile von IC 7812

• 7812 benötigt keine andere Komponente, um ihren Ausgang auszugleichen oder zu sättigen.
• Es gibt eine Funktion, die in den IC eingebaut ist, um ihn vor hohen Stromstößen zu schützen.
• Es gibt auch einen eingebauten Kühlkörper, der verhindert, dass der IC überhitzt und möglicherweise den gesamten Schaltkreis kurzschließt.

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Pin aus IC 7812

Der IC hat drei Pins. Der Pin, der als „in“ angezeigt wird, ist der positive Eingang zum IC. Der Pin, der sich zeigt, ist, wo der IC einen positiven Ausgang erzeugt. Es gibt auch einen dritten Pin, der zwischen Eingang und Ausgang gemeinsam ist.

IC 7912 Spannungsregler

Im Gegensatz zum 7812 IC hat der 7912 eine Regelfunktion zur Begrenzung der Ausgangsspannung auf konstante -12 V statt +12 V. Von allen Spannungsreglern mit negativem Wert ist der 7912 der gebräuchlichste. IC 7912 stammt aus einer großen Serie von Spannungsregler-ICs namens 79**. Da dies ein Regler mit der Zahl 12 am Ende ist, handelt es sich um einen Spannungsregler, der am Ausgang -12 V liefert.

Es gibt viele Funktionen, die denen von IC 7812 ähneln. Einige davon sind unten aufgeführt:

• Die Mindestspannung, die am Eingang angelegt werden kann, kann etwa -14,5 Volt betragen.
• Der zulässige Spitzenstrom liegt bei etwa 2 A.
• Der durchschnittliche Ausgangsstrom beträgt bis zu 1A.
• Eingebaute Sicherheitsmechanismen zum Schutz vor Überlastung und Kurzschluss.
• Ähnlich wie 7812 ist auch der IC 7912 nur im TO-220-Gehäuse erhältlich.

Ein schematisches Diagramm des IC, das seine drei Pins zeigt, ist unten angegeben.

Einige der Anwendungen für dieses IC sind unten aufgeführt.

• Schaltungen, die einen konstanten Ausgang von -12 V benötigen, kann auch als Referenzspannung für analoge und digitale Schaltungen verwendet werden.
• Da er an seinem Ausgang nur eine bestimmte Strommenge durchlässt, kann er als Strombegrenzer für diese Art von Anwendungen verwendet werden.
• Es kann in Kombination mit einem positiven Spannungsregler-IC verwendet werden, um Schaltkreise mit doppelter Versorgung herzustellen.
• Da sie mit inhärenten Mechanismen ausgestattet sind, um Überspannungs- und Kurzschlussproblemen zu widerstehen, können sie als Ausgangsverpolungsschutzschaltung verwendet werden.

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Arbeitsweise des dualen Stromversorgungskreises

Die Funktionsweise einer doppelten Versorgungsschaltung kann in vier Schritten erklärt werden:

1. Umwandeln der 220-V-Netzversorgung in eine 12-V-Wechselstromversorgung mit einem geeigneten Abwärtstransformator.

Da der Eingang für unsere Schaltung von der Versorgung kommt, müssen wir zuerst die Spannung auf einen vernünftig nahen Wert zum gewünschten Ausgang bringen. In diesem Fall haben wir den Ausgang des Transformators betrachtet, mit dem wir die Spannung auf etwa 12 V herabsetzen.

Die Primärseite des Transformators mit Mittelanzapfung ist mit dem Netz verbunden, und der Ausgang, der von der anderen Seite genommen wird, beträgt etwa 24 V. Das ist weil; Wir verwenden in diesem Fall einen Mittelanzapfungstransformator. Ein Transformator mit Mittelanzapfung erzeugt eine Spannung von 24 V, gemessen an den äußeren Wicklungsenden der Sekundärseite.

Aber jeder der Anschlüsse zeigt, wenn er in Bezug auf den Mittelabgriff gemessen wird, eine Spannung von 12 V an. Und jede Seite des Abgriffs erzeugt eine Spannung mit demselben Wert, aber unterschiedlicher Polarität. In unserem ersten Teil haben wir also zwei Wechselspannungen erzeugt, die in der Größenordnung gleich sind, dh 12 V, aber um 180 Grad nacheilen.

2. Wandlung von 12 V Wechselspannung in 12 V Gleichspannung mit Vollbrückengleichrichter .

Die beiden äußeren Anschlüsse, die 12 V mit entgegengesetzter Polarität erzeugen, sind mit einer Brückengleichrichterschaltung verbunden, in diesem Fall einem Vollbrückengleichrichter. Der Gleichrichter wandelt dann die Wechselspannung in Gleichspannung um. Dies ist eine Art Konverterschaltung, die aus Dioden besteht.

Bei dieser speziellen Schaltung, der dualen Stromversorgungsschaltung, besteht die Diodenbrücke aus Dioden mit einem Nennstrom von 6 A. Und die Nennspannung beträgt 400 V. Diese Werte werden unter Berücksichtigung dessen gewählt, dass der Eingang der Schaltung von der Stromversorgung stammt.

3. Herausfiltern der Welligkeiten aus dem Ausgang des Gleichrichters

Gleichrichterschaltungen erzeugen von Natur aus Welligkeiten am Ausgang. Der Ausgang mit diesen Welligkeiten kann einen Schaltkreis nicht richtig mit Strom versorgen. Die Wellen müssen also herausgefiltert werden. Diese Aufgabe wird durch die Verwendung von Kondensatoren gelöst, die als Filter fungieren. Die Werte der in der Schaltung verwendeten Kondensatoren betragen 2200 µF und eine Nennspannung von 25 V. Dadurch wird eine 12-V-Gleichspannung mit sehr geringer Restwelligkeit erzeugt.

4. Regeln Sie die 12-V-DC-Stromversorgung

Die Ausgänge der Kondensatoren sollten nicht an einen Stromkreis angeschlossen werden, der mit Strom versorgt werden muss. Denn die Kondensatoren werden auf einen Wert von 12 V aufgeladen, da sie nur mit dem Filterkreis verbunden sind. Sobald eine andere Schaltung ebenfalls angeschlossen ist, werden sie entsprechend modifiziert und geben keine korrekte Ausgabe.

Dafür brauchen wir einen Regler. Die in dieser Schaltung verwendeten Spannungsregler sind 7812 und 7912. Dies sind die Spannungsregler, die sowohl positive als auch negative Gleichspannungen von 12 V erzeugen.

Anwendungen der dualen Stromversorgungsschaltung

• Operationsverstärker benötigen zwei Stromquellen, eine positiv und die andere negativ. Eine Operationsverstärkerschaltung kann mit einer dualen Stromversorgungsschaltung betrieben werden.
• Wenn Gleichstrommotoren als Last verwendet werden, funktionieren sie in jeder Polarität für die Hälfte der Zeit, um ein ähnliches Verhalten zu simulieren, kann stattdessen eine duale Stromversorgungsschaltung verwendet werden.