Az itt ismertetett praktikus buck konverter áramkör mindössze 3 tranzisztort használ, és rendkívül könnyen megépíthető. Annak ellenére, hogy az áramkör egyszerű, nagy hatásfokkal rendelkezik.

Az áramkör használható 3,3 V-os LED-ek meghajtására magasabb bemeneti tápegységekről, például 12 V-os vagy 9 V-os táp bemenetekről.

A bakkonverter kialakítása is könnyen fejleszthető, hogy LED helyett nagyobb névleges terhelést tudjon működtetni.

Tartalom

A Buck Converter topológia alapvető működése

Az alábbi ábrára hivatkozva próbáljuk megérteni hogyan működik a 'back' vagy egy 'step-down' konverter . A bakkonverter áramkörrel a magasabb bemeneti feszültség alacsonyabb kimeneti feszültséggé alakítható. Alapvető működési módját az alábbiakban ismertetjük.

Amint megnyomják az S kapcsolót, pozitív feszültség alakul ki az L induktivitáson. Ennek az az oka, hogy az Uin nagyobb, mint az Uout. A tekercs kezdetben megpróbál ellenállni a pillanatnyi áramáramlásnak. Ennek eredményeként a tekercsben lévő áram lineárisan növekszik, és az energia elkezd raktározódni a tekercsben.

Ezután, amint az S kapcsolót kinyitják, a tárolt áram a tekercsen keresztül a D diódán keresztül a kimeneti kondenzátorba folyik.

Mivel a tekercs UL feszültsége most negatív, a tekercsen áthaladó áram lineárisan csökken. A kimenet megkapja azt az energiát, amelyet a tekercsben felfogtak és tároltak. Most, ha az S kapcsolót ismét bezárja, az eljárás elölről kezdődik, és a kapcsoló BE/KI működtetésekor folyamatosan ismétlődik.

Működési módok

A kimeneten megjelenő feszültséget az S kapcsoló működése határozza meg. Az alábbi ábra szerint három alapvető áramtípus létezik.

Tegyük fel, hogy az S kapcsoló zárva van azon a ponton, ahol a tekercsen belül folyó áram nem érte el a nullát, mindig áram folyik a tekercsen keresztül. Ezt 'folyamatos üzemmódnak' (CM) nevezik.
Ha az áram a ciklus egy részében eléri a nullát, amint az a 2(b) ábrán látható, akkor az áramkör „megszakított üzemmódban” (DM) működik.
Ha a kapcsoló pontosan akkor van zárva, amikor a tekercs árama elérte a nullát, ezt CM/DM határműveletnek nevezzük.

Ez azt jelenti, hogy egy bakkonverterben a kimeneti feszültség és a teljesítmény is megváltoztatható a kapcsoló 'be' periódusainak beállításával. Ezt mark-space aránynak is nevezik.

Ez elég elmélet; most vizsgáljunk meg egy egyszerű, valós áramkört.

Praktikus Buck Converter tervezés készítése

A következő ábra egy egyszerű, praktikus buck konverter áramkört mutat be, amely mindössze 3 tranzisztort és néhány egyéb passzív elemet tartalmaz.

A következő módon működik:

Ebben az áramkörben az S kapcsolót a T1 tranzisztor képviseli. A leléptető konverter további alkatrészei a D1 dióda és az L1 tekercs.

Amint az áramkör tápfeszültség alá kerül, az R3 bázisáramot ad a T2-nek (mivel a D2 előremenő feszültsége nagyobb, mint 0,7 V), és a T2 be van kapcsolva.

A T2 vezetése esetén a T1 bázis torzítást kap, és vezetni is kezd. Ebben a helyzetben a P pont feszültségnövekedést tapasztal, ami miatt T2 még erősebben vezet.

Most, amikor a P pont feszültsége eléri a 9 V-ot, az L1-en áthaladó áram növekedni kezd. A tekercs feszültsége és induktivitása egyaránt befolyásolja, hogy a benne lévő áram milyen gyorsan növekszik.

Ahogy a tekercsen áthaladó áram növekszik, az R1 feszültsége csökken. Amint ez a potenciál eléri a 0,7 V-ot (körülbelül 70 mA), a T3 bekapcsol. Ez gyorsan eltávolítja a T1 alapáramát.

Mivel az L1 áramerőssége már nem tud növekedni, a P pont feszültsége csökkenni kezd. Ennek eredményeként a T2 kikapcsol, majd a T1.

Az L1-en keresztüli áram most a D1-en keresztül halad, amíg nullára nem esik. Emiatt a T2 feszültsége ismét megnő, és a folyamat újra megismétlődik.

A tranzisztorok pozitív visszacsatolású tirisztorként működnek, ami oszcillációt eredményez. A T3 gondoskodik arról, hogy a T1 az előre meghatározott áramerősséggel le legyen kapcsolva, és hogy az áramkör CM/DM határérték üzemmódban működjön.

Az áramkör korszerűsítése nagyobb terhelésekhez

A LED megvilágítása helyett ezt az áramkört használhatja nagyobb névleges terhelés működtetésére. De nagyobb terhelésnél azt tapasztalod, hogy a bakkonverter nem rezeg.

Ez annak köszönhető, hogy a terhelés megakadályozza, hogy az R3 bekapcsolja a T2-t indításkor.

Ez a probléma elkerülhető, ha egy kondenzátort (0,1 uF) helyez a P pont és a T2 alapja közé.

Egy másik okos lépés a feszültség simítása egy 10 F-os elektrolit kondenzátor csatlakoztatásával a kimenetre.

A buck-átalakító feszültségforrás helyett áramforrásként működik, és szabályozatlan. A legtöbb egyszerű alkalmazáshoz azonban ez több mint elegendő.

Hogyan építsünk

1. lépés: Vegyünk 20 mm x 20 mm-es általános célú szalaglapot.
Spep#2: Tisztítsa meg a réz oldalát csiszolópapírral.
3. lépés: Vegye ki az ellenállásokat és a diódákat, és hajlítsa meg a vezetékeiket úgy, hogy 1 mm távolság maradjon a test és a vezetékek között.
4. lépés: Helyezze be az ellenállásokat a PCB-be, és forrassza őket. Vágja le a felesleges vezetékhosszokat.
5. lépés: Helyezze be a tranzisztorokat ugyanabban az elrendezési helyzetben, mint a kapcsolási rajzon. Forrassza le a vezetékeiket, és vágja le a meghosszabbított vezetékeket.
6. lépés: Most helyezze be az induktort, forrassza le, és vágja le a vezetékeit.
7. lépés: Végül helyezze be a kondenzátort és a LED-et, forrassza a vezetékeket. Vágja le a felesleges vezetékeket

A fenti összeszerelés után gondosan kösse össze a különböző alkatrészek vezetékeit a vázlatos diagram alapján. Ehhez használja a levágott vezetékek előzőleg elvágott darabjait.

“fenyő szűrő impulzusválasza ”

Ha nem tudja közvetlenül a réz oldalról csatlakoztatni a vezetékeket, használhatja a NYÁK komponens felőli áthidaló vezetéket.

Hogyan kell tesztelni

Indításkor tartsa leválasztva a LED-et.
Csatlakoztasson 9 V DC feszültséget az áramkörre.
Mérje meg a feszültséget azokon a pontokon, ahol a LED-et be kell kötni.
3 V és 4 V között kell lennie.
Ez megerősíti, hogy megfelelően építette fel a buck konvertert, és megfelelően működik.
Kikapcsolhatja a tápellátást, és visszakapcsolhatja a LED-et a helyére.
Most kapcsolja be újra a DC-t, és a LED-et a 9 V-os DC bemenetről maximális hatásfokkal fogja erősen világítani.