Bangun Sirkuit Konverter Buck Sederhana [Konverter Step Down]

Coba Instrumen Kami Untuk Menghilangkan Masalah





Rangkaian konverter uang praktis yang dijelaskan di sini hanya menggunakan 3 transistor dan sangat mudah dibuat. Meskipun rangkaiannya sederhana, ia memiliki efisiensi yang tinggi.

Rangkaian ini dapat digunakan untuk menggerakkan LED 3,3 V dari suplai input yang lebih tinggi seperti dari input suplai 12 V, atau 9 V.



Desain konverter uang juga dapat dengan mudah ditingkatkan untuk mengoperasikan beban dengan nilai lebih tinggi daripada LED.

Isi



Kerja Dasar Topologi Konverter Buck

Mengacu pada gambar di bawah ini, mari kita coba pahami cara kerja konverter 'buck' atau 'step-down' . Dengan rangkaian buck converter, tegangan input yang lebih tinggi dapat diubah menjadi tegangan output yang lebih rendah. Modus operasi dasarnya dijelaskan sebagai berikut.

  skema fungsional konverter uang

Segera setelah sakelar S ditekan, tegangan positif berkembang melintasi induktor L. Ini karena Uin lebih tinggi daripada Uout. Kumparan awalnya mencoba untuk menahan aliran arus sesaat. Akibatnya, arus dalam kumparan meningkat secara linier, dan energi mulai tersimpan dalam kumparan.

Selanjutnya, segera setelah sakelar S dibuka, arus tersimpan mengalir melalui koil ke kapasitor keluaran melalui dioda D.

Karena tegangan UL melintasi kumparan sekarang negatif, arus yang melalui kumparan berkurang secara linier. Outputnya menerima energi yang ditangkap dan disimpan dalam koil. Sekarang, jika Sakelar S ditutup sekali lagi, prosedurnya akan dimulai lagi dan terus berulang saat sakelar dioperasikan ON/OFF.

Mode Operasi

Tegangan yang muncul pada output ditentukan oleh bagaimana saklar S dioperasikan. Menurut gambar di bawah, ada tiga tipe dasar aliran arus.

  buck converter CM mode DM
  • Misalkan sakelar S ditutup pada suatu titik dimana arus yang mengalir di dalam kumparan belum mencapai nol, aliran arus akan selalu dialami melalui kumparan. Ini disebut sebagai 'mode kontinu' (CM).
  • Jika arus dapat mencapai nol untuk sebagian siklus, seperti yang diilustrasikan pada Gambar 2(b), maka rangkaian beroperasi dalam 'mode diskontinu' (DM).
  • Ketika sakelar ditutup tepat ketika arus koil telah mencapai nol, kami menyebutnya operasi batas CM/DM.

Ini berarti, dalam konverter buck, baik tegangan output dan daya dapat diubah dengan menyesuaikan periode 'on' sakelar. Ini juga disebut rasio tanda-ruang.

Itu cukup teori; sekarang mari kita periksa sirkuit dunia nyata langsung.

Membuat Desain Konverter Buck yang Praktis

Gambar berikut menunjukkan rangkaian konverter buck praktis sederhana hanya menggunakan 3 transistor dan beberapa elemen pasif lainnya.

  rangkaian konverter uang sederhana

Ini bekerja dengan cara berikut:

Saklar S dalam rangkaian ini diwakili oleh transistor T1. Komponen lain dari konverter step-down adalah dioda D1 dan koil L1.

Segera setelah rangkaian diberi daya, R3 memasok arus basis ke T2 (karena spesifikasi tegangan maju D2 lebih besar dari 0,7 V) dan T2 dinyalakan.

Dengan T2 melakukan, T1 mendapat bias basis dan juga mulai melakukan. Dalam situasi ini, titik P mengalami peningkatan tegangan, yang menyebabkan T2 melakukan lebih keras.

Sekarang ketika tegangan titik P mencapai 9 V, arus yang melalui L1 mulai meningkat. Tegangan melintasi koil dan induktansi keduanya mempengaruhi seberapa cepat arus di dalamnya meningkat.

Saat arus melintasi koil meningkat, tegangan melintasi R1 berkurang. Segera setelah potensi ini mencapai 0,7 V (sekitar 70 mA) menyebabkan T3 menjadi ON. Ini dengan cepat menghilangkan arus basis T1.

Karena arus di L1 sekarang tidak dapat meningkat lagi, tegangan pada titik P mulai berkurang. T2 sebagai hasilnya dimatikan, diikuti oleh T1.

Arus melalui L1 sekarang berjalan melalui D1 sampai turun ke nol. Hal ini menyebabkan tegangan pada T2 meningkat lagi, dan proses berulang lagi.

Transistor bekerja sebagai thyristor dengan umpan balik positif, menghasilkan osilasi. T3 memastikan bahwa T1 dimatikan pada arus yang telah ditentukan dan rangkaian beroperasi dalam mode batas CM/DM.

Meningkatkan Sirkuit untuk Beban Lebih Tinggi

Alih-alih menerangi LED, Anda dapat menggunakan sirkuit ini untuk mengoperasikan beban pengenal yang lebih tinggi. Tetapi dengan beban yang lebih tinggi, Anda akan menemukan konverter uang tidak berosilasi.

Ini karena beban mencegah R3 menyalakan T2 saat startup.

Masalah ini dapat dihindari dengan menempatkan kapasitor (0,1uF) antara titik P dan dasar T2.

Langkah cerdas lainnya adalah menghaluskan tegangan dengan menghubungkan kapasitor elektrolit 10 F di seluruh output.

Konverter buck berfungsi sebagai sumber arus alih-alih sumber tegangan dan tidak diatur. Namun, untuk sebagian besar aplikasi langsung, ini akan lebih dari cukup.

Cara membangun

  • Langkah #1: Ambil papan strip serba guna 20 mm kali 20 mm.
  • Spep#2: Bersihkan sisi tembaga dengan kertas pasir.
  • Langkah #3: Ambil resistor dan dioda dan tekuk ujungnya dengan menyisakan jarak 1 mm antara badan dan ujungnya.
  • Langkah # 4: Masukkan resistor ke PCB dan solder mereka. Potong kelebihan panjang timah.
  • Langkah # 5: Masukkan transistor sesuai posisi tata letak yang sama seperti yang ditunjukkan dalam skema. Solder lead mereka, dan potong lead yang diperpanjang.
  • Langkah # 6: Sekarang, masukkan induktor, solder, dan rapikan ujungnya.
  • Langkah # 7: Terakhir masukkan, kapasitor dan LED, solder ujungnya. Potong kelebihan lead

Setelah perakitan di atas dilakukan dengan hati-hati, sambungkan kabel berbagai komponen dengan mengacu pada diagram skematik. Lakukan ini dengan menggunakan potongan kabel timah yang dipotong, yang sebelumnya dipotong.

Jika Anda tidak dapat menghubungkan kabel langsung dari sisi tembaga, Anda dapat menggunakan kabel jumper dari sisi komponen PCB.

Cara Menguji

  • Jauhkan LED terputus di awal.
  • Terapkan 9 V DC ke sirkuit.
  • Ukur tegangan di titik-titik di mana LED seharusnya terhubung.
  • Itu harus sekitar 3 V hingga 4 V.
  • Ini akan mengonfirmasi bahwa Anda telah membuat konverter uang dengan benar, dan berfungsi dengan benar.
  • Anda dapat mematikan daya dan menghubungkan LED kembali pada posisinya.
  • Sekarang AKTIFKAN kembali DC, Anda akan menemukan LED menyala terang dari input DC 9 V dengan efisiensi maksimum.

Bagaimana Mengukur Efisiensi

Untuk mengukur efisiensi Anda dapat menghubungkan ammeter secara seri dengan garis positif 9 V DC.

Kemudian Anda dapat mengalikan pembacaan arus dengan tegangan (9 V).

Hasilnya bisa sekitar 20% lebih tinggi dari spesifikasi watt LED.

Ini mungkin membuktikan efisiensi 80% untuk rangkaian konverter buck, dan juga.