Ein geregeltes Stromversorgungssystem kann aufgebaut werden, um Hochspannungswechselstrom (AC) in einer Reihe von Schritten elektrisch in einen festen Gleichstrom (DC) umzuwandeln. Bei diesem Vorgang wird zunächst die sich ändernde Wechselspannung in eine gepulste, einseitig gerichtete Gleichspannung umgewandelt. Der gepulste Strom wird dann geglättet und geregelt, um einen festen Gleichstromausgang zu erzeugen. Mathematisch erfordert die Umwandlung von Wechselspannung in die äquivalente Gleichspannung nur das Verständnis der Beziehung zwischen den beiden elektrischen Prozessen.
Beginnen Sie mit einem Aufwärts- oder Abwärtstransformator, um die eingehende Wechselspannung nach Bedarf zu erhöhen oder zu verringern. Der Transformator besteht aus zwei parallelen Spulen, die durch das in einem Eisenkern erzeugte Magnetfeld überbrückt werden. Die Spannungsregelung wird durch die Windungszahl der Spulen bestimmt.
Fügen Sie einen Gleichrichter hinzu, um die erhöhte oder verringerte Wechselspannung in eine Gleichspannung umzuwandeln. Ein Brückengleichrichter mit vier Dioden wandelt die Wechselspannung (negative und positive) Wechselspannung in eine Gleichspannung in eine Richtung um, während abwechselnde Diodenpaare leiten.
Glätten Sie den gepulsten Gleichstromausgang mit einem "Reservoir" oder Glättungskondensator, so dass die Gleichstromspannung nur geringfügig variiert. Dieser Kondensator, der sich beim Anstieg und Abfall der Wellenspitzen lädt und entlädt, erzeugt einen modulierten, "welligen" Gleichstromausgang.
Beseitigen Sie die "Welligkeit" des Gleichstroms, indem Sie einen Spannungsregler hinzufügen, der den Gleichstromausgang auf die gewünschte Spannung einstellt. Die Eingangsgleichspannung muss einige Volt höher sein als die gewünschte feste Ausgangsspannung, um Schwankungen aufgrund der Welligkeit zu berücksichtigen.
Berechnen Sie die "Spitze"-Spannungsausgabe, indem Sie den gegebenen "rms"-Spannungswert (root mean square) mit 1,4 oder der Quadratwurzel von zwei multiplizieren. Zum Beispiel hat eine Wechselspannung von 10 Volt (rms) eine Spitzenspannung von 14 Volt.
Vergleichen Sie die erhaltene äquivalente Gleichspannung mit dem ursprünglichen Effektivwert – die Gleichspannung entspricht der Effektivspannung oder dem "effektiven" Wert des Wechselstroms mit geglätteten Spitzen. In einer tatsächlichen elektrischen Stromquelle variiert die Gleichspannungsausgabe aufgrund von Verlusten und wird kleiner als der Effektivwert der Wechselspannung sein.