Понижающий преобразователь своими руками:учебник по понижающему преобразователю

Если вы часто используете традиционный блок питания с линейным выходным током, то согласитесь, что он не так эффективен. В этом случае понижающий преобразователь является лучшим вариантом выходной мощности, поскольку он эффективно снижает входное напряжение. Но есть ли что-то еще в самодельном конвертере?

Да, это еще не все. Во-первых, он имеет как минимум два полупроводника. А полупроводники действуют как диод и резистор. Но вы можете заменить диод вторым транзистором, что полезно для одновременного выпрямления.

Во-вторых, понижающий преобразователь хорошо справляется с такими задачами, как изменение выходного напряжения питания компьютера на более низкое напряжение, необходимое для таких устройств, как ЦП, USB и DRAM.

Тем не менее, вы узнаете больше о конвертере доллара в этой статье. По сути, мы расскажем, что это такое, как оно работает и как его создать.

Давайте уже приступим!

Что такое Buck Converter?

Ранее мы вкратце рассказали о понижающем преобразователе. Но мы будем подробно говорить о теме здесь. Тем не менее, понижающий преобразователь больше похож на преобразователь постоянного тока в постоянный или понижающий преобразователь мощности. Кроме того, его основная функция заключается в снижении напряжения от источника питания (входа) до нагрузки (выхода).

Поскольку устройство имеет как минимум два полупроводника, как мы уже упоминали, оно относится к классу SMPS (импульсный источник питания).

Импульсный блок питания

Кроме того, помимо двух полупроводников, которые есть в устройстве, в нем есть как минимум один элемент накопления энергии.

Рассматриваемый элемент накопления энергии обычно представляет собой катушку индуктивности, конденсатор или их комбинацию. Таким образом, если вы планируете уменьшить пульсации напряжения на силовых транзисторах, очень важно убедиться, что понижающий преобразователь имеет фильтры, сделанные из простых конденсаторов средней емкости (или иногда в сочетании с катушками индуктивности), добавленные к фильтру со стороны питания и со стороны нагрузки.

Таким образом, неудивительно, что понижающие преобразователи отлично справляются с задачей обеспечения энергоэффективности в качестве преобразователей постоянного тока в постоянный по сравнению с линейными источниками питания. Кроме того, стоит отметить, что эффективность этого устройства составляет более 90 %, что повышает его эффективность при выполнении таких задач, как замена солнечного зарядного устройства или перенапряжения питания компьютера.

Как работает конвертер долларов?

Когда речь идет о понижающих преобразователях, важно отметить, что работа схемы устройства зависит от состояния проводимости МОП-транзистора. Другими словами, понижающий преобразователь работает в зависимости от своего состояния (выключено или включено).

Итак, ток в цепи равен нулю — если устройство выключено или переключатель разомкнут. Но если переключатель замкнут или находится во включенном состоянии, ток увеличится. Кроме того, индуктор будет создавать противоположное напряжение на своих клеммах в ответ на изменение тока.

В результате диапазон входного напряжения снизится, что будет противодействовать напряжению источника и уменьшит чистое напряжение на нагрузке.

Со временем напряжение на катушке индуктивности и скорость изменения тока уменьшатся. Следовательно, напряжение на нагрузке возрастет. Пока это происходит, индуктор будет накапливать энергию. Таким образом, если переключатель размыкается, когда ток все еще изменяется, на катушке индуктивности произойдет падение напряжения. Кроме того, напряжение источника входного фильтра будет больше, чем напряжение на нагрузке.

Если переключатель снова перейдет в выключенное состояние, источник напряжения покинет цепь

Что вызывает уменьшение тока. Когда это произойдет, напряжение на катушке индуктивности будет уменьшено в результате уменьшения тока. Тогда индуктор станет источником тока.

При этом схема понижающего преобразователя работает в двух разных режимах:непрерывном и прерывистом. Непрерывный режим имеет место, когда значение тока, проходящего через индуктор, никогда не падает до нуля на протяжении всего цикла коммутации.

В результате, когда ключ замыкается, напряжение понижающего чипа на катушке индуктивности составляет V_L =V_i – В_о . И пока падение напряжения почти постоянно, ток через катушку индуктивности будет расти линейно.

Кроме того, когда ключ размыкается, диод будет смещен в прямом направлении. Значит, ток уменьшится и напряжение на катушке индуктивности будет V_L =-V_о . тогда энергия, которую хранит индуктор L, равна:

E =½ LI ² _Л

Кроме того, энергия в индукторе уменьшается в выключенном состоянии и увеличивается во включенном состоянии. Кроме того, катушка индуктивности L полезна для передачи энергии от входа к выходу преобразователя. С другой стороны, прерывистый режим возникает, когда нагрузка требует очень малой энергии.

Таким образом, ток, проходящий через индуктор, упадет до нуля. Когда это происходит, выходной конденсатор разряжается в каждом цикле, что приводит к увеличению потерь при переключении.

Как сделать простой конвертер долларов?

Перед тем, как сделать простой понижающий преобразователь, очень важно сослаться на принципиальную схему. Итак, вы можете использовать тот, что здесь.

Список необходимых вещей

Диод Шоттки

Секция диода Шоттки

Потенциометр

Потенциометр

Входная батарея 12 В

1Свинцовая батарея 2 В

Одна панель

Резистор (10 кОм, 100 Ом)

Резистор 10 кОм

Ардуино УНО

Плата Arduino UDO

IRF540N

Двигатель (нагрузка)

Конденсатор (100 мкФ)

Конденсаторы 100 мкФ

Индуктор (100Uh)

Маленькие катушки индуктивности 100 мкГн

Вы можете сделать конвертер доллара, выполнив следующие действия:

1. Начните с подключения конечных клемм потенциометра к контакту шины питания 5 В. Кроме того, вы должны подключить контакт заземления Arduino UNO соответственно, в то время как его клемма стеклоочистителя подключается к контакту аналоговой электроники A1.
2. Подключите контакт 6 ШИМ платы Arduino к нижней части полевого МОП-транзистора.
3. Подключите положительную клемму аккумулятора к стоку полевого МОП-транзистора. И повторите то же самое для отрицательного p-клеммы диода Шоттки.
4. Подключите двигатель от p-клеммы диода Шоттки последовательно с катушкой индуктивности к клемме источника MOSFET.
5. Подключите n-вывод диода Шоттки к выводу истока полевого МОП-транзистора.
6. К двигателю подключите конденсатор 47 мкФ.
7. Наконец, вы можете соединить вывод заземления Arduino с клеммой источника MOSFET.

Целью использования MOSFET является изменение входного напряжения на высокой частоте. Кроме того, он обеспечивает меньшее рассеивание тепла при большом токе. Кроме того, дроссель играет роль защиты МОП-транзистора от всплесков высокого напряжения (что типично для этого электронного проекта).

Arduino полезен для высокой скорости переключения MOSFET. И функция диода Шоттки состоит в том, чтобы помочь завершить петлю для протекания тока. Таким образом, если при выключении полевого МОП-транзистора диод Шоттки отсутствует, катушка индуктивности отдает свою энергию двигателю. Тогда это практически не повлияет на нагрузку из-за незавершенного цикла.

Потенциометр является еще одним жизненно важным компонентом, который обеспечивает аналоговое значение для Arduino на основе напряжения ШИМ, которое клемма затвора MOSFET получает от вывода ШИМ 6 Arduino. Это значение позволяет контролировать выходное напряжение на нагрузке.

Применения Buck Converter

Понижающий преобразователь весьма полезен для некоторых распространенных приложений, таких как:

Зарядные устройства

Солнечное зарядное устройство

Большинство людей хотят, чтобы их портативный аккумулятор или смартфон заряжались быстро, не нагревая устройства. Таким образом, ответом является понижающий преобразователь, который обычно находится внутри мобильного устройства, поскольку порт зарядки представляет собой порт micro USB.

Усилители мощности звука

Регулятор мощности и аудиоусилители

Силовой каскад усилителя мощности представляет собой понижающий преобразователь. Хорошим примером этого устройства, в котором используется понижающий преобразователь, являются усилители класса D.

Квадрокоптеры

Квадрокоптер Dji Phantom

Многоэлементные литиевые аккумуляторы питают квадрокоптеры. И конфигурация пакета обычно состоит из двух-шести ячеек последовательно. Кроме того, аккумуляторные блоки выдают диапазон напряжения около 6–25 В. Таким образом, понижающий преобразователь помогает снизить напряжение батареи примерно до 5 В или 3,3 В для полетного контроллера устройства.

Вы можете найти понижающий преобразователь на печатной плате распределения питания, который управляет питанием батареи или электронных регуляторов скорости.

Итог

Понижающий преобразователь «сделай сам» — это идеальный проект, если вы ищете преобразователь постоянного тока, который эффективно преобразует высокое напряжение в низкое. Плюс устройство полезно для бытовой электроники, требующей стабилизации проседающего напряжения аккумулятора под нагрузкой.

Что вы думаете о понижающих преобразователях? Вы планируете попробовать проект? Или у вас есть вопросы? Свяжитесь с нами.