Praktický obvod prevodníka, ktorý je tu vysvetlený, používa iba 3 tranzistory a jeho zostavenie je mimoriadne jednoduché. Aj keď je obvod jednoduchý, má vysokú účinnosť.

Obvod môže byť použitý na napájanie 3,3 V LED z vyšších vstupných zdrojov, ako sú 12 V alebo 9 V napájacie vstupy.

Konštrukciu prevodníka je možné jednoducho upgradovať na prevádzku s vyššou menovitou záťažou namiesto LED.

Obsah

Základné fungovanie topológie konvertora Buck

S odkazom na obrázok nižšie sa pokúsme pochopiť ako funguje konvertor 'dolár' alebo 'step-down' . S obvodom prevodníka buck môže byť vyššie vstupné napätie transformované na nižšie výstupné napätie. Jeho základný režim činnosti je opísaný nasledovne.

Akonáhle sa stlačí spínač S, na induktore L sa vyvinie kladné napätie. Je to preto, že Uin je vyššie ako Uout. Cievka sa spočiatku snaží odolávať okamžitému toku prúdu. V dôsledku toho sa prúd v cievke lineárne zvyšuje a energia sa začína ukladať v cievke.

“obvod ochrany proti prepätiu pre napájanie ”

Potom, akonáhle je spínač S otvorený, uložený prúd preteká cez cievku do výstupného kondenzátora cez diódu D.

Pretože napätie UL na cievke je teraz záporné, prúd cez cievku sa lineárne znižuje. Výstup prijíma energiu, ktorá bola zachytená a uložená v cievke. Ak teraz prepínač S znova zatvoríte, postup sa začne odznova a pri zapnutí/vypnutí vypínača sa bude opakovať.

Prevádzkové režimy

Napätie, ktoré sa objaví na výstupe, je určené spôsobom ovládania spínača S. Podľa obrázku nižšie existujú tri základné typy toku prúdu.

Predpokladajme, že spínač S je zatvorený v bode, kde prúd tečúci vnútri cievky nedosiahol nulu, tok prúdu bude vždy prúdiť cez cievku. Toto sa označuje ako „kontinuálny režim“ (CM).
Ak je prúd schopný dosiahnuť nulu počas časti cyklu, ako je znázornené na obrázku 2(b), potom obvod pracuje v „diskontinuálnom režime“ (DM).
Keď sa spínač zapína presne vtedy, keď prúd cievky dosiahne nulu, nazývame to limitná prevádzka CM/DM.

To znamená, že v dolnom prevodníku je možné meniť výstupné napätie aj výkon nastavením periód 'zapnutia' spínača. Nazýva sa to aj pomer mark-space.

To je dosť teórie; teraz sa pozrime na jednoduchý okruh v reálnom svete.

Vytvorenie praktického dizajnu prevodníka peňazí

Nasledujúci obrázok ukazuje jednoduchý praktický obvod buck prevodníka s použitím iba 3 tranzistorov a niekoľkých ďalších pasívnych prvkov.

Funguje to nasledujúcim spôsobom:

Spínač S v tomto obvode je reprezentovaný tranzistorom T1. Ďalšími komponentmi znižovacieho meniča sú dióda D1 a cievka L1.

Hneď ako je obvod napájaný, R3 dodáva základný prúd do T2 (pretože špecifikácia napätia D2 v priepustnom smere je väčšia ako 0,7 V) a T2 sa zapne.

Pri vedení T2 získa T1 základné predpätie a tiež začne viesť. V tejto situácii dochádza v bode P k zvýšeniu napätia, čo spôsobí, že T2 vedie ešte ťažšie.

Teraz, keď napätie v bode P dosiahne 9 V, prúd cez L1 sa začne zvyšovať. Napätie na cievke a jej indukčnosť ovplyvňujú, ako rýchlo sa zvýši prúd vo vnútri cievky.

Keď sa prúd cez cievku zvyšuje, napätie na R1 klesá. Akonáhle tento potenciál dosiahne 0,7 V (približne 70 mA), T3 sa zapne. Tým sa rýchlo odstráni základný prúd T1.

“ukážte a podržte obvod pomocou operačného zosilňovača ”

Pretože prúd v L1 sa už nemôže zvyšovať, napätie v bode P začne klesať. V dôsledku toho sa vypne T2 a potom T1.

Prúd cez L1 teraz prechádza cez D1, kým neklesne na nulu. To spôsobí opätovné zvýšenie napätia na T2 a proces sa znova opakuje.

Tranzistory fungujú ako tyristor s kladnou spätnou väzbou, výsledkom čoho je oscilácia. T3 zaisťuje, že T1 je vypnutý pri vopred určenom prúde a že obvod pracuje v limitnom režime CM/DM.

Vylepšenie okruhu pre vyššie zaťaženie

Namiesto osvetlenia LED by ste mohli použiť tento obvod na prevádzku vyššieho menovitého zaťaženia. Ale pri vyššom zaťažení zistíte, že prevodník nebude oscilovať.

Je to kvôli záťaži, ktorá bráni R3 zapnúť T2 pri štarte.

Tomuto problému sa dá vyhnúť umiestnením kondenzátora (0,1 uF) medzi bod P a základňu T2.

Ďalším šikovným krokom by bolo vyhladenie napätia pripojením 10F elektrolytického kondenzátora cez výstup.

“jednoduchý obvod generátora sínusových vĺn ”

Menič buck funguje ako zdroj prúdu namiesto zdroja napätia a je neregulovaný. Pre väčšinu jednoduchých aplikácií to však bude viac než postačujúce.

Ako stavať

Krok č. 1: Vezmite 20 mm x 20 mm pásovú dosku na všeobecné použitie.
Spep#2: Vyčistite medenú stranu brúsnym papierom.
Krok č. 3: Vezmite rezistory a diódy a ohnite ich vodiče tak, aby medzi ich telom a vodičmi zostala vzdialenosť 1 mm.
Krok č. 4: Vložte odpory do PCB a prispájkujte ich. Odrežte prebytočné dĺžky olova.
Krok č. 5: Vložte tranzistory podľa rovnakej polohy rozloženia, ako je uvedené v schéme. Spájkujte ich vodiče a orezajte predĺžené vodiče.
Krok č. 6: Teraz vložte induktor, prispájkujte ho a orezajte jeho vodiče.
Krok č. 7: Nakoniec vložte kondenzátor a LED, spájkujte vodiče. Odstrihnite prebytočné vodiče

Po vykonaní vyššie uvedenej montáže opatrne prepojte vodiče rôznych komponentov podľa schémy. Urobte to pomocou kúskov orezaných olovených drôtov, ktoré ste predtým odrezali.

Ak nemôžete pripojiť vodiče priamo z medenej strany, môžete použiť prepojovací kábel zo strany súčiastok dosky plošných spojov.

Ako testovať

Na začiatku nechajte LED odpojenú.
Aplikujte 9 V DC do obvodu.
Zmerajte napätie v bodoch, kde má byť LED pripojená.
Musí byť okolo 3 V až 4 V.
To potvrdí, že ste zostavili prevodník peňazí správne a že funguje správne.
Môžete vypnúť napájanie a pripojiť LED späť na svoje miesto.
Teraz znova zapnite jednosmerný prúd, LED dióda bude jasne svietiť na vstupe 9 V DC s maximálnou účinnosťou.