회로 란 무엇이며 왜 회로를 구축해야합니까?

회로 설계 방법에 대해 자세히 알아보기 전에 먼저 회로가 무엇인지, 왜 회로를 만들어야하는지 알려주세요.

회로는 물질이 전달되는 모든 루프입니다. 전자 회로의 경우 운반되는 물질은 전자 장치에 의한 전하이며 이러한 전자의 소스는 전압 소스의 양극 단자입니다. 이 전하가 양극 단자에서 루프를 통해 흐르고 음극 단자에 도달하면 회로가 완료되었다고합니다. 그러나이 회로는 여러 가지 방식으로 전하의 흐름에 영향을 미치는 여러 구성 요소로 구성됩니다. 일부는 전하의 흐름을 방해하거나 일부는 단순 저장하거나 전하를 분산시킬 수 있습니다. 일부는 외부 에너지 원을 필요로하고 일부는 에너지를 공급해야합니다.

회로를 구축해야하는 이유는 여러 가지가 있습니다. 때때로 우리는 램프를 켜고 모터를 가동해야 할 수도 있습니다. 램프, 모터, LED 등 모든 장치를 부하라고합니다. 각 부하는 작동을 시작하기 위해 특정 전류 또는 전압이 필요합니다. 이 전압은 일정한 DC 전압 또는 AC 전압 일 수 있습니다. 그러나 소스와 부하만으로 회로를 구축하는 것은 불가능합니다. 적절한 충전 흐름을 돕고 적절한 양의 충전이 부하로 흐르도록 소스에서 공급하는 충전을 처리하는 데 도움이되는 몇 가지 구성 요소가 더 필요합니다.

기본 예 – LED를 실행하기위한 조정 된 DC 전원 공급 장치

회로 구축의 기본 예와 단계별 규칙을 살펴 보겠습니다.

문제 설명 : AC 전압을 입력으로 사용하여 LED를 실행하는 데 사용할 수있는 5V의 조정 된 DC 전원 공급 장치를 설계합니다.

해결책 : 규제 된 DC 전원 공급 장치를 모두 알고 있어야합니다. 그렇지 않다면 간단한 아이디어를 드리겠습니다. 대부분의 회로 또는 전자 장치 작동을 위해 DC 전압이 필요합니다. 간단한 배터리를 사용하여 전압을 제공 할 수 있지만 배터리의 주요 문제는 수명이 제한된다는 것입니다. 이러한 이유로 우리가 할 수있는 유일한 방법은 가정의 AC 전압 공급을 필요한 DC 전압으로 변환하는 것입니다.

우리에게 필요한 것은이 AC 전압을 DC 전압으로 변환하는 것입니다. 그러나 그것은 보이는 것처럼 간단하지 않습니다. 따라서 AC 전압이 조정 된 DC 전압으로 어떻게 변환되는지에 대한 간단한 이론적 아이디어를 갖습니다.

블록 다이어그램 ElProCus

회로 뒤에있는 이론

230V에서 공급되는 AC 전압은 먼저 강압 변압기를 사용하여 저전압 AC로 강압됩니다. 변압기는 2 개의 권선 (1 차 및 2 차)이있는 장치로, 1 차 권선에 적용되는 전압은 유도 결합 덕분에 2 차 권선에 나타납니다. 2 차 코일의 권선 수가 적기 때문에 2 차측 전압은 강압 변압기의 1 차측 전압보다 적습니다.
이 낮은 AC 전압은 브리지 정류기를 사용하여 맥동 DC 전압으로 변환됩니다. 브리지 정류기는 브리지 형태로 배치 된 4 개의 다이오드 배열로, 한 다이오드의 양극과 다른 다이오드의 음극이 전압 소스의 양극 단자에 연결되고 동일한 방식으로 다른 두 다이오드의 양극과 음극이 연결됩니다. 전압 소스의 음극 단자에 연결됩니다. 또한 두 다이오드의 음극은 전압의 양극에 연결되고 두 다이오드의 양극은 출력 전압의 음극에 연결됩니다. 각 반주기에 대해 반대 쌍의 다이오드가 전도되고 맥동하는 DC 전압이 브리지 정류기에서 얻어집니다.
이렇게 얻은 맥동 DC 전압은 AC 전압 형태의 리플을 포함합니다. 이러한 리플을 제거하려면 DC 전압에서 리플을 필터링하는 필터가 필요합니다. 커패시터는 임피던스로 인해 고주파 AC 신호가 접지로 우회되고 저주파 또는 DC 신호가 차단되도록 커패시터가 출력에 병렬로 배치됩니다. 따라서 커패시터는 저역 통과 필터 역할을합니다.
커패시터 필터에서 생성되는 출력은 조정되지 않은 DC 전압입니다. 조정 된 DC 전압을 생성하기 위해 일정한 DC 전압을 발생시키는 조정기가 사용됩니다.

이제 LED를 구동하기위한 간단한 AC-DC 조정 전원 공급 장치 회로를 설계 해 보겠습니다.

회로 구축 단계

1 단계 : 회로 설계

회로를 설계하려면 회로에 필요한 각 구성 요소의 값에 대한 아이디어가 필요합니다. 이제 조정 된 DC 전원 공급 회로를 설계하는 방법을 살펴 보겠습니다.

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1. 사용할 레귤레이터와 입력 전압을 결정합니다.

여기서 우리는 출력 전압의 양극성으로 20mA에서 5V의 정전압을 가져야합니다. 이러한 이유로 5V 출력을 제공하는 레귤레이터가 필요합니다. 이상적이고 효율적인 선택은 레귤레이터 IC LM7805입니다. 다음 요구 사항은 레귤레이터의 입력 전압 요구 사항을 계산하는 것입니다. 레귤레이터의 경우 최소 입력 전압은 출력 전압에 3을 더한 값이어야합니다. 이 경우 여기에서 5V의 전압을 가지려면 최소 입력 전압 8V가 필요합니다. 12V의 입력에 대해 정착합시다.

7805 레귤레이터 Flickr

2. 사용할 변압기 결정

이제 생성 된 조정되지 않은 전압은 12V의 전압입니다. 변압기에 필요한 2 차 전압의 RMS 값입니다. 1 차 전압이 230V RMS이므로 권선비를 계산할 때 19의 값을 얻습니다. 따라서 230V / 12V의 변압기, 즉 12V, 20mA 변압기를 가져와야합니다.

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변압기 강압 위키

3. 필터 커패시터의 값을 결정

필터 커패시터의 값은 부하에서 끌어온 전류량, 레귤레이터의 대기 전류 (이상 전류), DC 출력의 허용 리플 양 및 기간에 따라 달라집니다.

트랜스포머 1 차측의 피크 전압이 17V (12 * sqrt2)이고 다이오드의 총 강하가 (2 * 0.7V) 1.4V가 되려면 커패시터의 피크 전압은 약 15V입니다. 아래 공식으로 허용 가능한 리플의 양을 계산할 수 있습니다.

∆V = VpeakCap- Vmin

계산 된대로 Vpeakcap = 15V이고 Vmin은 레귤레이터의 최소 전압 입력입니다. 따라서 ∆V는 (15-7) = 8V입니다.

이제 커패시턴스, C = (I * ∆t) / ∆V,

이제 나는 부하 전류와 레귤레이터의 대기 전류를 더한 값이고 I = 24mA (대기 전류는 약 4mA이고 부하 전류는 20mA)입니다. 또한 ∆t = 1 / 100Hz = 10ms. ∆t의 값은 입력 신호의 주파수에 따라 달라지며 여기서 입력 주파수는 50Hz입니다.

따라서 모든 값을 대체하면 C 값은 약 30microFarad가됩니다. 따라서 20microFarad의 값을 선택하겠습니다.

전해액 콘덴서 위키

4. 사용되는 다이오드의 PIV (피크 역 전압)를 결정합니다.

트랜스포머 2 차측의 피크 전압은 17V이므로 다이오드 브리지의 총 PIV는 약 (4 * 17), 즉 68V입니다. 따라서 우리는 각각 100V의 PIV 정격을 갖는 다이오드를 결정해야합니다. PIV는 항복을 일으키지 않고 역 바이어스 상태에서 다이오드에 적용될 수있는 최대 전압입니다.

PN 접합 다이오드 Nojavanha

2 단계. 회로 도면 및 시뮬레이션

“네트워크 인터페이스 카드의 기능 ”

이제 각 구성 요소의 값과 전체 회로 다이어그램에 대한 아이디어를 얻었으므로 회로 구축 소프트웨어를 사용하여 회로를 그리고 시뮬레이션 해 보겠습니다.

여기서 우리가 선택한 소프트웨어는 Multisim입니다.

Multisim 창

다음은 Multisim을 사용하여 회로를 그리고 시뮬레이션하는 주어진 단계입니다.

Windows 패널에서 다음 링크를 클릭하십시오. 시작 >>> 프로그램 –> National –> Instruments –> Circuit design suite 11.0 –> multisim 11.0.
회로를 그리기 위해 메뉴 표시 줄과 브레드 보드와 유사한 빈 공간이있는 multisim 소프트웨어 창이 나타납니다.
메뉴 표시 줄에서 장소 –> 구성 요소를 선택하십시오.
'구성 요소 선택'이라는 제목의 창이 나타납니다.
‘데이터베이스’제목 아래 – 드롭 다운 메뉴에서‘마스터 데이터베이스’를 선택합니다.
'그룹'제목 아래에서 필요한 그룹을 선택합니다. 전압 또는 전류 소스 또는 접지로 이동하려는 경우. 저항, 커패시터 등과 같은 기본 구성 요소를 사용하려면 먼저 입력 AC 공급 소스를 배치해야합니다. 따라서 소스 –> 전원 소스 –> AC_power를 선택합니다. 컴포넌트를 배치 한 후 ( 'ok'버튼 클릭) RMS 전압 값을 230V로, 주파수를 50Hz로 설정합니다.
이제 다시 구성 요소 창에서 기본, 변압기, TS_ideal을 차례로 선택합니다. 이상적인 변압기의 경우 두 코일의 인덕턴스가 동일하므로 출력을 얻기 위해 2 차 코일 인덕턴스를 변경합니다. 이제 우리는 변압기 코일의 인덕턴스 비율이 권선 비율의 제곱과 같습니다. 이 경우에 필요한 권선비는 19이므로 2 차 코일 인덕턴스를 0.27mH로 설정해야합니다. (1 차 코일 인덕턴스는 100mH).
구성 요소 창에서 기본, 다이오드를 선택한 다음 다이오드 IN4003을 선택합니다. 이러한 다이오드 4 개를 선택하고 브리지 정류기 배열에 배치합니다.
구성 요소 창에서 기본, Cap _Electrolytic 순으로 선택하고 커패시터 값을 20microFarad로 선택합니다.
구성 요소 창에서 전원, 전압 _ 레귤레이터를 선택한 다음 드롭 다운 메뉴에서 'LM7805'를 선택합니다.
구성 요소 창에서 다이오드를 선택한 다음 LED를 선택하고 드롭 다운 메뉴에서 LED_green을 선택합니다.
동일한 절차를 사용하여 값이 100 Ohms 인 저항을 선택합니다.
이제 모든 구성 요소를 가지고 회로도에 대한 아이디어를 얻었으므로 다중 시뮬레이션 플랫폼에서 회로도를 그려 보겠습니다.
회로를 그리려면 와이어를 사용하여 구성 요소를 적절하게 연결해야합니다. 와이어를 선택하려면 배치로 이동 한 다음 와이어를 선택합니다. 연결 지점이 나타날 때만 구성 요소를 연결해야합니다. multisim에서 연결 와이어는 빨간색으로 표시됩니다.
출력 양단의 전압 표시를 얻으려면 주어진 단계를 따르십시오. Place, 'Components', 'indicator', 'Voltmeter'순으로 이동 한 다음 첫 번째 구성 요소를 선택합니다.
이제 회로를 시뮬레이션 할 준비가되었습니다.
이제 '시뮬레이션'을 클릭 한 다음 '실행'을 선택하십시오.
이제 출력에서 LED가 깜박이고 녹색으로 변하는 화살표로 표시됩니다.
전압계를 병렬로 배치하여 각 구성 요소에서 올바른 전압 값을 얻고 있는지 확인할 수 있습니다.

완전한 시뮬레이션 회로 다이어그램 ElProCus

이제 일정한 DC 전압이 필요한 부하에 대해 조정 된 전원 공급 장치를 설계하는 방법에 대한 아이디어를 얻었지만 가변 DC 전압이 필요한 부하는 어떻습니까? 나는 당신에게이 임무를 맡깁니다. 또한이 개념 또는 전기 및 전자 프로젝트 아래 댓글 섹션에 아이디어를 제공하십시오.

5 in 1 솔더리스 프로젝트에 대해서는 아래 링크를 따르십시오.