Wie verwendet man einen Transformator, um einen 5-V-Chip (einen Atmega328) mit Strom zu versorgen?

(Beachten Sie, dass fertige Netzteile, die Ihren Anforderungen entsprechen, fast überall erhältlich sind. Diese beseitigen Sicherheitsrisiken im Zusammenhang mit der Netzspannung und sind daher für Anfänger sehr zu empfehlen.)

Hier ist eine zufällige lineare Stromversorgungsschaltung:

Ihr Transformator gibt Wechselstrom aus, also müssen Sie ihn 1) mit einer Diodenbrücke gleichrichten und 2) mit einem Linearregler auf geregelte 5 V herunterbringen. Der Transformator sollte mit einem gewissen Spielraum für den Strom ausgelegt sein, den Sie benötigen.

Die Ausgangsspannung Ihres Transformators sollte etwas größer als die gewünschte Spannung sein, um den Abfall des linearen Reglers und den Diodenabfall zu berücksichtigen, aber nicht zu groß, da überschüssige Leistung vom Regler als Wärme abgeführt werden muss.

Dioden sollten sowohl Durchlassstrom als auch Sperrspannung standhalten können (dies ist bei Leistungsdioden im Wesentlichen automatisch gewährleistet). Ein 1N4007 (für 1A ausgelegt) wird wahrscheinlich passen. Wenn nicht, sind billige 5A-Dioden erhältlich. Eine Diodenbrücke ist bequemer als 4 einzelne Dioden.

Der Regler (7805, LM1117-5.0 oder eine beliebige Anzahl anderer ICs) sollte auch für den benötigten Strom ausgelegt sein. Beachten Sie, dass möglicherweise ein Kühlkörper erforderlich ist.

Die Wahl der Kondensatoren wird normalerweise durch das Datenblatt des Linearreglers vorgegeben. Normalerweise ist ein Mindestwert für die Stabilität erforderlich. Die Kondensatoren sollten für Spannungen ausgelegt sein, unter denen sie liegen. Beachten Sie, dass die Spannung für C1 > 5 V beträgt und auch pulsiert, stellen Sie also sicher, dass Sie einen großen Sicherheitsspielraum vorsehen.

Beachten Sie, dass Sie wirklich einen Netzschalter und eine Sicherung vor dem Transformator wünschen (in der Schaltung nicht gezeigt). Beachten Sie auch, dass Netzstrom Sie töten kann, also informieren Sie sich über elektrische Sicherheit, bevor Sie irgendetwas tun, falls Sie dies noch nicht getan haben.

Alles, was an das Stromnetz angeschlossen ist, wird parallel geschaltet, damit für jedes Gerät die volle Netzspannung und die niedrigstmögliche Quellimpedanz zur Verfügung stehen.

Erstens ist mein Rat, wenn Sie relativ neu in der Elektronik / Transformatoren sind / mit Netzspannungen arbeiten, dann tun Sie es nicht - kaufen Sie einfach ein fertiges 5-VDC-Steckerpaket oder ein Modul, das das erreicht, was Sie tun möchten.

Wie dem auch sei, hier ist die Grundidee für eine lineare Versorgung:
Alle normalen Transformatoren geben Wechselstrom aus, der dann für die Verwendung in einer typischen Schaltung in Gleichstrom umgewandelt werden muss. Es gibt keine direkte Verbindung, ein Transformator arbeitet mit wechselnden Magnetfeldern, also ist DC keine Option.

Wenn Sie am Ende 5 VDC haben möchten, wählen Sie die Option 6-0-6 (250 mA). Das 6-0-6 bedeutet, dass die Sekundärseite einen Mittelabgriff mit 2 6-VAC-Abgriffen relativ zu diesem mit entgegengesetzter Phase hat. Mit einem Diagramm lässt sich das besser erklären:

Beachten Sie, dass der mit "Rspice" gekennzeichnete Widerstand nur zu Simulationszwecken dient, um zu verhindern, dass sich SPICE beschwert. Sie möchten ihn nicht in Ihrem Schaltkreis (Sie müssen die Sekundärseite von der Primärseite isoliert halten). L1, L2 und L3 repräsentieren Ihre 230 VAC in, 6 VAC -0-6VAC Ausgangstransformator.

Simulation:

Beachten Sie, dass die Eingangsspannung ~325 V Spitze-Spitze beträgt, da die Wechselspannung im Allgemeinen als RMS-Wert (Root Mean Square) angegeben wird, der einer Gleichspannung des gleichen Pegels entspricht. Dies ist das 0,707-fache des Spitze-zu-Spitze-Werts, also 325 V * 0,707 = 230 V

Dies funktioniert genauso für die 6-VAC-Abgriffe, sie betragen 6 V * 1,414 = ~ 8,5 V relativ zum Mittelabgriff, wie Sie sehen können. Die Abgriffe sind zueinander um 180 Grad phasenverschoben.

Verwandeln Sie dies in 5VDC

Zuerst müssen Sie den 6VAC-Ausgang gleichrichten. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, dies zu tun, aber im Allgemeinen wird ein Vollbrückengleichrichter verwendet. Sie können einen fertigen Brückengleichrichter als einzelne Komponente kaufen, die für diese Aufgabe entwickelt wurde (dh Rollen D1-D4 in einem Paket).

Mit diesem und einer großen Filterkappe erhalten wir so etwas:

Beachten Sie auch hier, dass der mit "Rspice" gekennzeichnete Widerstand nur zu Simulationszwecken dient und nicht in Ihrer Schaltung enthalten sein soll.

Simulation:

Die oberen beiden roten und grünen Spuren sind die Eingänge zu den Reglern - Sie können sehen, dass der Gleichrichter + Kondensator den Wechselstrom mit einer leichten Welligkeit in Gleichstrom umgewandelt hat. Das untere Diagramm zeigt die +5-V- und -5-V-Ausgänge der Regler.

Das obige hat +5V- und -5V-Schienen, aber Sie können die negative Seite auf Wunsch einfach weglassen. Die Komponenten sind keine Vorschläge, sondern nur passend aus der LTSpices-Bibliothek ausgewählt. Ein anständiger LDO und einige Standard-1N400x-Dioden sowie ein oder zwei Filterkappen guter Qualität (idealerweise für die doppelte erwartete Spannung) sollten gut funktionieren.

Nur um es noch einmal zu erwähnen, ich empfehle Ihnen nicht zu versuchen, Ihre eigene Versorgung zu bauen, bis Sie weitere Niederspannungsarbeiten durchgeführt haben und äußerst zuversichtlich sind, dass Sie über die erforderlichen Kenntnisse verfügen. Mains kann sofort tödlich sein, also um etwas länger zu warten und das Fehlerrisiko zu verringern, würde ich sagen, dass das derzeit der richtige Weg ist.

Denken Sie daran, dass es sich bei den oben genannten Schaltungen um grundlegende Konzepte handelt, nicht um vollständig entworfene Versorgungen (z. B. ist keine Sicherung oder anderer Schutz vorhanden, Hinweise zur Konstruktion, empfohlene Leiterbahn-/Drahtdicke, Luft-/Kriechstrecken usw., es gibt viel zu beachten, um sie herzustellen sogar ein einfacher Netzsafe)