Det praktiske buck-konverterkredsløb, der er forklaret her, bruger kun 3 transistorer og er ekstremt nemt at bygge. Selvom kredsløbet er enkelt, har det en høj effektivitet.

Kredsløbet kan bruges til at drive 3,3 V LED'er fra en højere indgangsforsyning, såsom fra 12 V eller 9 V forsyningsindgange.

Bucks-konverterens design kan også nemt opgraderes til at betjene højere nominelle belastninger i stedet for en LED.

Indhold

Grundlæggende arbejde med en Buck Converter Topologi

Med henvisning til figuren nedenfor, lad os prøve at forstå hvordan en 'buck' eller en 'step-down'-konverter fungerer . Med et buck-konverterkredsløb kan en højere indgangsspænding omdannes til en lavere udgangsspænding. Dens grundlæggende funktionsmåde er beskrevet som følger.

Så snart kontakt S trykkes, udvikles en positiv spænding over induktoren L. Dette skyldes, at Uin er højere end Uout. Spolen forsøger i første omgang at modstå den øjeblikkelige strøm. Som et resultat stiger strømmen i spolen lineært, og energi begynder at lagre i spolen.

Dernæst, så snart kontakten S åbnes, strømmer den lagrede strøm gennem spolen ind i udgangskondensatoren gennem dioden D.

Da spændingen UL over spolen nu er negativ, reduceres strømmen gennem spolen lineært. Udgangen modtager den energi, der blev opfanget og lagret i spolen. Nu, hvis kontakt S lukkes igen, begynder proceduren igen og bliver ved med at gentages, mens kontakten betjenes TIL/FRA.

Driftsformer

Spændingen, der vises ved udgangen, bestemmes af, hvordan kontakten S betjenes. Ifølge figuren nedenfor er der tre grundlæggende typer strømflow.

Antag, at kontakten S er lukket på et punkt, hvor strømmen, der flyder inde i spolen, ikke har nået nul, vil en strøm af strøm altid opleves gennem spolen. Dette kaldes 'kontinuerlig tilstand' (CM).
Hvis strømmen er i stand til at nå nul for en del af cyklussen, som illustreret i figur 2(b), så arbejder kredsløbet i 'diskontinuerlig tilstand' (DM).
Når kontakten lukkes præcis, når spolestrømmen har nået nul, kalder vi dette CM/DM-grænseoperation.

Dette betyder, at i en buck-konverter kan både udgangsspændingen og effekten ændres ved at justere 'on'-perioderne for kontakten. Dette kaldes også mark-space-forholdet.

Det er nok teori; lad os nu undersøge et ligetil kredsløb i den virkelige verden.

Lav et praktisk Buck Converter-design

Den følgende figur viser et simpelt praktisk buck-konverterkredsløb, der kun bruger 3 transistorer og et par andre passive elementer.

Det fungerer på følgende måde:

Switch S i dette kredsløb er repræsenteret af transistor T1. De øvrige komponenter i step-down-konverteren er diode D1 og spole L1.

Så snart kredsløbet er strømforsynet, leverer R3 en basisstrøm til T2 (fordi D2's fremadspændingsspecifikation er større end 0,7 V), og T2 er tændt.

Med T2-ledning får T1 en basebias, og den begynder også at lede. I denne situation oplever punkt P en stigning i spændingen, som får T2 til at lede endnu hårdere.

Når nu punkt P's spænding når 9 V, begynder strømmen gennem L1 at stige. Spændingen over spolen og dens induktans påvirker begge, hvor hurtigt strømmen inde i den stiger.

Når strømmen over spolen stiger, falder spændingen over R1. Så snart dette potentiale rammer 0,7 V (ca. 70 mA), får T3 til at tænde. Dette fjerner hurtigt basisstrømmen af T1.

Da strømmen i L1 nu ikke længere kan stige, begynder spændingen i punktet P at falde. T2 som følge heraf slukkes, efterfulgt af T1.

Strømmen via L1 går nu via D1, indtil den falder til nul. Dette får spændingen på T2 til at stige igen, og processen gentages igen.

Transistorerne fungerer som en tyristor med positiv feedback, hvilket resulterer i en oscillation. T3 sørger for, at T1 er slukket ved den forudbestemte strøm, og at kredsløbet fungerer i CM/DM-grænsetilstand.

“forskel mellem encoder og dekoder ”

Opgradering af kredsløbet til højere belastninger

I stedet for at tænde en LED, kan du bruge dette kredsløb til at betjene en højere nominel belastning. Men med en højere belastning vil du opleve, at bukkekonverteren ikke oscillerer.

Dette skyldes, at belastningen forhindrer R3 i at tænde for T2 ved opstart.

Dette problem kan undgås ved at placere en kondensator (0,1uF) mellem punktet P og bunden af T2.

“lavpasfilterfrekvensrespons ”

Et andet smart træk ville være at udjævne spændingen ved at forbinde en 10 F elektrolytisk kondensator over udgangen.

Bucks-konverteren fungerer som en strømkilde i stedet for en spændingskilde og er ureguleret. For de fleste simple applikationer vil dette dog være mere end tilstrækkeligt.

Hvordan man bygger

Trin #1: Tag 20 mm gange 20 mm universal båndplade.
Spep#2: Rengør kobbersiden med et sandpapir.
Trin #3: Tag modstandene og dioderne og bøj deres ledninger, så der er 1 mm afstand mellem deres krop og ledningerne.
Trin #4: Indsæt modstandene i PCB'en og lod dem. Klip de overskydende ledningslængder.
Trin #5: Indsæt transistorerne i henhold til den samme layoutposition som angivet i skemaet. Lod deres ledninger, og trim de forlængede ledninger.
Trin #6: Indsæt nu induktoren, lod den og trim dens ledninger.
Trin #7: Indsæt endelig kondensatoren og LED'en, lod ledningerne. Klip de overskydende ledninger

Når ovenstående samling er udført, forbindes omhyggeligt ledningerne til de forskellige komponenter ved at henvise til det skematiske diagram. Gør dette ved at bruge stykkerne af de trimmede ledningstråde, som tidligere er skåret.

Hvis du ikke er i stand til at tilslutte ledningerne direkte fra kobbersiden, kan du bruge jumperledning fra komponentsiden af printkortet.

Sådan testes

Hold LED'en frakoblet i starten.
Tilfør 9 V DC til kredsløbet.
Mål spændingen over de punkter, hvor LED'en skal tilsluttes.
Det skal være omkring 3 V til 4 V.
Dette vil bekræfte, at du har bygget buck-konverteren korrekt, og at den fungerer korrekt.
Du kan slukke for strømmen og tilslutte LED'en tilbage i sin position.
Tænd nu DC'en igen, du vil se LED'en lyser kraftigt fra 9 V DC-indgangen med maksimal effektivitet.