Konverter AC-DC: Sumber Daya DC Konsisten yang Andalkan

Konverter AC DC menyediakan daya untuk perangkat elektronik yang memerlukan proses konversi dari AC ke DC. Berbagai aplikasi perangkat ini mungkin bermanfaat jika Anda tidak dapat mengakses stopkontak DC di dekat Anda.  Namun, memahami teknologi ini dapat membingungkan dan memberatkan karena sifatnya yang kompleks. Dengan artikel mendalam ini, Anda akan mempelajari lebih banyak tentang apa yang dicapai oleh perangkat ini dan cara kerjanya. Di WellPCB, kami memberikan informasi tentang aplikasi ideal untuk konverter AC-DC. Oleh karena itu, Anda akan memahami cara kerja konverter ini dan cara menggunakannya dengan aman.  Semua yang disediakan di sini memastikan Anda berada di jalur yang benar, jadi terus membaca!

1. Apa itu Konverter AC DC?

AC-DC electronic power supplies menarik tegangan AC dari sumber daya dan mentransformasikannya menjadi output tegangan DC untuk perangkat yang didukung baterai. Selain itu, perangkat ini mengonversi nilai tegangan rendah, ideal untuk elektronik sehari-hari yang membutuhkan output tegangan AC atau DC. Setiap konverter memiliki desain yang berbeda tetapi biasanya dilengkapi dengan satu atau beberapa transformers, filter, dan rectifier. Selain itu, beberapa konverter AC-DC menawarkan efisiensi active-mode, yang berarti mereka mengonsumsi energi lebih sedikit.

(DC power adapter)

Penting untuk tidak meragukannya dengan DC power adapter. Itu karena DC power supply menyediakan perangkat, seperti papan sirkuit, dengan arus konstan. Ini tidak mengonversi AC ke volt DC. Insinyur biasanya menggunakan DC power adapter untuk tujuan pengujian. DC-DC power supply juga berbeda dari ini karena ini menarik daya dari baterai dan mengonversinya ke tingkat tegangan lain.

Secara umum, Anda akan menemukan bahwa ada dua jenis konverter AC-DC yang ada di pasar saat ini, linear dan switching. Linear, solusi yang terjangkau dan sederhana, kehilangan energi tambahan sebagai panas, yang menciptakan masalah untuk aplikasi yang tidak dapat bekerja baik di suhu tinggi. Switching power supplies, perangkat yang lebih kompleks, mengurangi kehilangan energi dengan kemampuannya untuk beralih antara full-on dan full-off. Ini juga menyediakan densitas daya yang lebih tinggi untuk aplikasi data center, jaringan, dan server.

Sementara ringan, efisien, dan lebih kecil, ini menghasilkan derau listrik tanpa suppressi. Desain sederhana juga dapat memberikan power factor yang terbatas. Karena alasan ini, power factor correctors membantu memecahkan masalah tersebut.

(Switching power supply, perangkat kompleks yang beralih dari full-on ke full-off.)

2. Cara Kerja Konverter AC DC

Transformers terintegrasi mengubah tegangan AC, mengurangi/meningkatkan tingkat tegangan untuk fungsionalitas supply DC yang lebih baik ke perangkat yang terhubung. Proses konversi, disebut rectification, melibatkan penggunaan rectifier di ujung koneksi beban, mengonversi daya AC menjadi daya DC. Akhirnya, filter menghilangkan derau pada gelombang daya AC, menghasilkan energi yang lebih halus untuk sirkuit sumber DC. 

Secara umum, sirkuit mengambil berbagai bentuk tetapi berisi bagian yang diperlukan. Selain itu, ini menyediakan satu atau beberapa tahap konversi.

Beberapa perangkat mungkin juga menyertakan cooling fan jika heat sink tidak dapat secara efisien menurunkan suhu unit. Namun, beberapa kipas mengambil ruang, jadi Anda harus memilih ukuran yang ideal. Menggunakan cooling fan yang berputar cepat akan memastikan bahwa ini memberikan efek yang lebih baik pada pengedapan panas.

3. Aplikasi Konverter AC-DC

(Chargers contain an AC-DC converter)

Pada dasarnya, perangkat ini mengonversi AC menjadi volt DC untuk elektronik yang ada dalam berbagai aplikasi. Mereka datang dalam berbagai bentuk, termasuk adapter eksternal dan internal. Adapter internal terdiri dari elektronik seperti pemutar Blu-ray, peralatan medis (650W AC-DC power supplies), dll. Sementara itu, adapter eksternal terdiri dari perangkat seperti laptop. 

(Television and mobile phones have an AC-DC converter)

Contoh aplikasi lainnya termasuk pemanas air, kipas, vacuum, televisi, ponsel, charger, dan lebih banyak.  Selain itu, peralatan militer dan telekomunikasi, mesin industri (250W AC-DC power supplies), dan peralatan dapur dengan motor DC memanfaatkan sumber daya listrik AC-DC.

Selain itu, perangkat ini dilengkapi dengan perlindungan overvoltage, overcurrent, dan short-circuit untuk menjaga Anda dan perangkat tetap aman.

A DC power converter also provides amplitude modulated radio signal detection capabilities.

(AC-DC converter for a laptop)

4. Cara Merancang Konverter AC DC?

(An AC-DC converter circuit board with a transformer and electronic components.)

Sebelum memulai, Anda harus mempertimbangkan bahwa output tegangan AC berbahaya. Jadi Anda harus membangun konverter AC-DC Anda dengan hati-hati ekstrim dan mengambil waktu Anda. Anda harus memastikan lokasi setiap kabel yang terpapar dan memastikan bahwa area kerja terisolasi tetap aman. Lalu, periksa kembali koneksi Anda sebelum mencolokkan DC converter Anda. Jika tidak, ini akan membahayakan Anda dan perangkat.

Untuk merancang DC power adapter ini, Anda akan membutuhkan bagian-bagian berikut:

•       Transformer
•       Diodes 5x
•       Capacitors 4x
•       78XX voltage regulator 1x
•       Wires
•       Heat sink 

(Heat sink radiation)

Alat yang diperlukan:

•       Solderless breadboard
•       Soldering iron and solder
•       Printed circuit board
•       Wire cutters

(Printed circuit board)

Untuk memulai, Anda perlu menghubungkan kabel daya AC ke sisi primary winding. Lalu, hubungkan sisi secondary winding ke bridge rectifier. Sebuah multi-meter membantu memverifikasi output tegangan pin secondary saat menghubungkan kabel daya. 

(Step-up and step-down transformer)

Anda harus memastikan bahwa ini memiliki rating 12-24VAC. Namun, 220VAC mains memerlukan transformer step-down 10:1. Perhatikan konsumsi daya sirkuit.  Heat sink yang terpasang membantu voltage regulators menyediakan 1A daya.

(An illustration showing the conversion process, also called rectification.)

4.1 Komponen Konverter AC-DC

• Input Filtering Block – Sebuah blok filtering input menahan derau listrik pada komponen switching, mencegahnya mempengaruhi pasokan daya utama. Bagian ini juga mencegah derau menembus sirkuit. 

(Diode bridge rectifier)

• Rectification – Konverter AC-DC mengalami rectification, yang menggunakan rectifier untuk mengonversi AC menjadi DC.

(Power Factor Correction)

• Power Factor Correction (PFC) – Sebuah power factor correction membuat konverter AC-DC lebih efisien. Ini mengurangi arus dan komponen reaktif sirkuit AC. Beberapa power factor correctors mendukung continuous conduction mode dan discontinuous conduction mode.
  
• Power Stage – Sebuah power stage mengatur energi dari sisi utama ke sisi sekunder melalui transformer. Ini dilengkapi dengan switch dan output filter yang bertransisi pada frekuensi tinggi.
  
• Transformer – Transformers berisi kabel yang dilipat di sekitar fondasi dengan induksi elektromagnetik membentuk koneksi. Oleh karena itu, koneksi tegangan tinggi akan mendapat manfaat dari fitur ini.
  
• Output Circuits – Sirkuit output berfungsi sebagai platform penyimpanan energi untuk setiap komponen. Untuk menyediakan tingkat tegangan output yang seimbang, energi yang dikirim ke setiap bagian melewati loop kontrol feedback.
  
• Regulation – Regulation menyediakan output tegangan konstan ke setiap switch melalui sirkuit kontrol feedback, memastikan sumber daya yang terisi ulang. Oleh karena itu, mengatur tombol ke hard ON atau hard OFF membuatnya lebih efisien. 
  

• Voltage Control Mode – Sebuah sirkuit regulation mendeteksi output voltage, membandingkannya dengan tegangan tertentu. Ini menghasilkan penyesuaian tingkat tegangan jika terjadi kesalahan.
  
  
• Current Control Mode – Current control mode, versi yang diubah dari voltage control mode, mendeteksi arus induktor sirkuit. Deteksi terjadi dari resistensi high-side MOSFET. Dan, ini menyediakan solusi deteksi perubahan yang lebih cepat dibandingkan dengan voltage control mode.
  

Converter Types – Flyback dan buck-flyback, tipe konverter yang paling populer, berisi sejumlah kecil komponen. Selain itu, topologi murah ini menggabungkan transformers.  

5. Pedoman Keamanan Konverter AC-DC

Sebelum menggunakan konverter, Anda harus mengambil perhatian khusus untuk memastikan keamanan. Kami telah membahas beberapa langkah yang dapat Anda ambil yang akan terbukti bermanfaat:

• Mentahani heat sink atau case meningkatkan risiko luka bakar, jadi Anda harus menghindari menyentuh bagian-bagian ini.
• Jangan menyentuh input terminals dan komponen internal. Melakukan ini dapat mengakibatkan kehambatan listrik atau luka bakar.
• Saat menjalankan konverter AC-DC, pastikan Anda menjaga tangan dan wajah Anda pada jarak yang aman. Jika tidak, Anda dapat mengalami cedera jika perangkat malfungsi.
• Memasang slow blow fuse di input konverter juga akan menjaganya tetap aman selama operasi.

Kesimpulan:

Konverter AC-DC sangat berguna untuk elektronik sehari-hari. Mereka menjamin bahwa perangkat akan menerima jenis daya yang benar. Selain itu, mesin membuat proses konversi aman dan efisien meskipun jumlah komponen tampak kompleks. Sekarang setelah Anda memperoleh pengetahuan yang cukup tentang topik ini, Anda harus merasa siap untuk memulai!

Jangan ragu untuk menghubungi kami jika Anda memiliki pertanyaan terkait konverter AC-DC!