一个使用变压器的交流-直流变换器

在现代，几乎所有的家用电器都使用直流电(DC)，但我们通过输电线路从发电厂获得交流电(AC)，因为交流电比直流电传输效率更高，成本更低。因此，每一个工作在直流上的器具都有一个交直流转换电路。我们之前做了一个5v的手机充电器，里面也有一个交流-直流转换电路。

主要有两种类型的转换器广泛用于交流-直流会话目的。

一种是传统的基于变压器的线性变换器，它使用一个简单的二极管桥、电容器、稳压器。简单二极管桥可以用单个半导体器件(如DB107)或4个独立二极管(如1N4007)构建。另一种类型的转换器是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，我们将讨论传统的基于变压器的设计，它使用简单的二极管和电容器将交流电转换成直流电，并使用一个可选的稳压器来调节输出的直流电压。该项目将是一个使用变压器的交流-直流变换器，输入电压为230V，输出电压为12V 1A。

组件的要求

1.变压器与1A 13V额定

2.4个1N4007二极管

3.1000uF电解电容器，额定电压25V。

4.单线少

5.电路试验板

6.LDO或线性稳压器按规格(这里使用LM2940)。

7.用万用表测量电压。

电路图及说明

这个交流-直流转换电路的原理图很简单。变压器用于将230V交流降压到13V交流。

这里使用四个通用整流二极管1N4007来校正交流输入。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上的13V交流输出。这些二极管被用来制造桥式变换器，它是交直流转换电路的重要组成部分。

滤波电容器C1在桥式变换器后加入，以平滑输出电压。

还连接LDO、IC1来调节输出电压。

交直流转换电路的工作原理

降压变压器用于将高压交流转换为低压交流。变压器是PCB安装的，它是一个1安培的13伏变压器。然而，在负载期间，变压器电压下降约12.5-12.7伏。

电路的核心部分是由四个二极管组成的二极管桥。二极管是一种将交流电转换成直流电的电子半导体器件。

电流在二极管桥内的流动可以在下图中看到。

这里两个二极管D2和D4阻挡了交流电的负峰，使电流向一个方向流动。这是一个全桥整流器，意味着二极管桥整流交流信号的正峰和负峰。

大电容C1在转换过程中充电，使输出电压平滑。但最终的结果是，这不是一个稳压输出。这里的电压调节是由LDO LM2940完成的，它在原理图中是IC1。

LDO LM2940是一个3引脚器件，采用TO220封装。LDO表示低降电压。引脚图如下图所示。

一些电压调节器对输入电压有限制，这需要在调节器输出端提供有保证的电压调节。在少数线性稳压器中，表示输入电压和输出电压之间至少需要2伏的差值，即对于稳压12伏输出，稳压器至少需要14伏的输入电压才能保证12伏稳压输出电压。一般来说，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，输入和输出之间的最小差异要求为0.5伏。我们使用了德州仪器的固定电压串联LDO稳压器。LM2940的输出额定电压为12伏。

输出可以在下图中完美地看到。

基于变压器的交直流变换器在需要高压交直流转换的地方是非常常见的。它最常见于放大器系统，各种电源适配器，焊接站，测试设备等。

基于变压器的交直流转换电路的局限性

基于变压器的交流到直流转换是需要直流的常见选择，但它有一定的缺点。

1.在任何情况下，如果输入交流电压有可能波动，或者如果交流电压显著下降，变压器的输出交流电压也会下降。所以230V AC转12V DC转换器不能在110V AC线路上供电。为了解决这个问题，为不同的输入电压水平提供了一个额外的设置。

2.尽管没有通用的输入电压范围，但这是一个昂贵的选择，因为变压器本身的成本超过了转换电路总制造成本的60%。

3.另一个限制是转换效率低。变压器发热，浪费了不必要的能源。

4.变压器很重，这不必要地增加了产品的重量。

5.由于变压器的原因，产品内部需要更大的空间来容纳转换电路或至少变压器。

为了克服这些限制，SMPS或开关模式电源是较好的选择。

本文编译自circuitdigest