Dingen die nodig zijn

• Transformator
• Diodebruggelijkrichter
• Elektrolytische condensator
• Spanningsregelaar
• Rekenmachine
• Potlood
• Papier

Er kan een gereguleerde voeding worden gebouwd om hoogspanningswisselstroom (AC) om te zetten in stabiele gelijkstroom (DC). De conversie vindt plaats in vier fasen:het verhogen van de spanning, het gelijkrichten ervan, het gladstrijken van de rimpel en het regelen van de uiteindelijke uitvoer. Het begrijpen van de elektrische relaties achter elke fase is essentieel voor het ontwerpen van een betrouwbare voeding.

AC-spanning elektrisch omzetten in gelijkstroom

Stap 1:Spanningstransformatie

Begin met een step-up- of step-down-transformator om de binnenkomende wisselspanning op het gewenste niveau te brengen. De output van de transformator wordt bepaald door de windingsverhouding van de primaire en secundaire wikkelingen.

Stap 2:Rectificatie

Sluit een bruggelijkrichter met vier dioden aan op de transformatoruitgang. De brug zet de afwisselende positieve en negatieve cycli om in een unidirectionele gepulseerde gelijkspanning, terwijl paren diodes afwisselend geleiden.

Stap 3:Gladmaken

Gebruik een reservoircondensator om de rimpel in de gepulseerde gelijkstroom te verminderen. De condensator laadt op tijdens spanningspieken en ontlaadt tijdens spanningsdalingen, waardoor een vrijwel constante spanning ontstaat met minimale fluctuaties.

Stap 4:Regulatie

Sluit een spanningsregelaar aan die het uiteindelijke DC-niveau instelt. De ingangsspanning van de regelaar moet de doeluitgang een paar volt overschrijden om rimpel- en spanningsval over de brug op te vangen.

Wiskundige AC- naar DC-spanning omzetten

Stap 1:Berekening van de piekspanning

Vermenigvuldig de AC root-mean-square (RMS)-waarde met 1,414 (de vierkantswortel van twee) om de piekspanning te vinden. 10VRMS wordt bijvoorbeeld 14V piek.

Stap 2:Equivalente gelijkspanning

Deel de piekspanning door 1,414 om de gelijkgerichte gelijkspanning te schatten. Een piek van 14V levert grofweg 10V DC op.

Stap 3:Praktische overwegingen

De werkelijke DC-uitgang zal iets lager zijn dan de RMS-waarde als gevolg van de voorwaartse daling van de diode, transformatorverliezen en resterende rimpel. Een juiste componentselectie en afvlakking zal deze discrepantie minimaliseren.

TL;DR

Wisselspanning wordt gerapporteerd als een RMS-waarde (~71% van de piek). Het omzetten naar gelijkstroom omvat stappen, corrigeren, afvlakken en reguleren. De uiteindelijke DC-spanning is afhankelijk van componentverliezen en rimpelonderdrukking.

Veiligheidswaarschuwing

Werken met elektrische energie brengt inherente risico's met zich mee. Volg de juiste veiligheidsprotocollen om letsel of overlijden te voorkomen.