Siin kirjeldatud praktiline buck-muunduri skeem kasutab ainult 3 transistorit ja seda on äärmiselt lihtne ehitada. Kuigi vooluahel on lihtne, on sellel kõrge kasutegur.

Ahelat saab kasutada 3,3 V LED-ide juhtimiseks kõrgematest sisendallikatest, näiteks 12 V või 9 V toitesisenditest.

Buck-muunduri konstruktsiooni saab hõlpsasti uuendada, et kasutada LED-i asemel suuremaid nimikoormusi.

Sisu

Buck-konverteri topoloogia põhitöö

Viidates allolevale joonisele, proovime mõista kuidas 'buck' või 'step-down' konverter töötab . Buck-muunduri ahelaga saab kõrgema sisendpinge teisendada madalamaks väljundpingeks. Selle põhilist töörežiimi kirjeldatakse järgmiselt.

Niipea, kui lülitit S vajutatakse, tekib induktiivpoolile L positiivne pinge. Seda seetõttu, et Uin on kõrgem kui Uout. Mähis püüab esialgu vastu seista hetkelisele voolule. Selle tulemusena suureneb mähises olev vool lineaarselt ja energia hakkab mähisesse salvestama.

Järgmisena, niipea kui lüliti S avatakse, voolab salvestatud vool läbi mähise dioodi D kaudu väljundkondensaatorisse.

Kuna mähise UL pinge on nüüd negatiivne, väheneb pooli läbiv vool lineaarselt. Väljund võtab vastu energia, mis koguti ja mähises salvestati. Kui nüüd lüliti S uuesti suletakse, algab protseduur uuesti ja kordub, kui lülitit SISSE/VÄLJA lülitatakse.

Töörežiimid

Väljundil kuvatav pinge määratakse lüliti S töötamise järgi. Alloleval joonisel on kolm peamist voolutüüpi.

Oletame, et lüliti S on suletud kohas, kus mähise sees voolav vool ei ole jõudnud nullini, kogetakse alati läbi mähise voolu. Seda nimetatakse 'pidevaks režiimiks' (CM).
Kui vool suudab tsükli osaks jõuda nullini, nagu on näidatud joonisel 2(b), siis töötab vooluahel 'katkestusrežiimis' (DM).
Kui lüliti suletakse täpselt siis, kui mähise vool on jõudnud nulli, kutsume seda CM/DM piiroperatsiooniks.

See tähendab, et buck-muunduris saab muuta nii väljundpinget kui ka võimsust, reguleerides lüliti 'sees' perioode. Seda nimetatakse ka märgi ja tühiku suhteks.

Sellest piisab teooriast; nüüd uurime otsest reaalset vooluringi.

Praktilise Buck-konverteri disaini loomine

Järgmisel joonisel on kujutatud lihtsat praktilist buck-muunduri vooluringi, mis kasutab ainult 3 transistorit ja mõnda muud passiivset elementi.

“kuidas niiskusandur töötab ”

See toimib järgmisel viisil:

Lülitit S selles vooluringis tähistab transistor T1. Teised alandusmuunduri komponendid on diood D1 ja mähis L1.

Niipea, kui ahel on toide, annab R3 baasvoolu T2-le (kuna D2 päripinge spetsifikatsioon on suurem kui 0,7 V) ja T2 lülitub sisse.

Kui T2 juhib, saab T1 baasnihke ja see hakkab ka juhtima. Sellises olukorras suureneb punktis P pinge, mis põhjustab T2 veelgi tugevama juhtimise.

Nüüd, kui punkti P pinge jõuab 9 V-ni, hakkab vool läbi L1 suurenema. Pinge pooli peal ja selle induktiivsus mõjutavad mõlemad, kui kiiresti selle sees olev vool suureneb.

Kui voolutugevus mähises suureneb, väheneb pinge R1. Niipea kui see potentsiaal saavutab 0,7 V (umbes 70 mA), lülitub T3 SISSE. See eemaldab kiiresti T1 baasvoolu.

Kuna vool L1-s ei saa nüüd enam kasvada, hakkab pinge punktis P langema. Selle tulemusena lülitatakse T2 välja, millele järgneb T1.

Vool L1 kaudu liigub nüüd läbi D1, kuni see langeb nullini. See põhjustab T2 pinge uuesti tõusu ja protsess kordub uuesti.

Transistorid töötavad positiivse tagasisidega türistorina, mille tulemuseks on võnkumine. T3 tagab, et T1 on eelnevalt kindlaksmääratud vooluga välja lülitatud ja et ahel töötab CM/DM piirrežiimis.

Ahela uuendamine suuremate koormuste jaoks

LED-i valgustamise asemel võite kasutada seda vooluringi suurema nimikoormusega töötamiseks. Kuid suurema koormuse korral leiad, et buck-muundur ei võngu.

Selle põhjuseks on koormus, mis takistab R3-l T2 käivitamisel sisse lülitamast.

Seda probleemi saab vältida, asetades kondensaatori (0,1 uF) punkti P ja T2 aluse vahele.

Teine nutikas samm oleks pinge tasandamine, ühendades väljundis 10 F elektrolüütkondensaatori.

Buck-muundur toimib pingeallika asemel vooluallikana ja on reguleerimata. Enamiku lihtsate rakenduste jaoks on see aga enam kui piisav.

Kuidas ehitada

1. samm: võtke 20 mm x 20 mm üldotstarbeline ribaplaat.
Spep#2: Puhastage vaskpoolt liivapaberiga.
Samm nr 3: Võtke takistid ja dioodid ning painutage nende juhtmeid, jättes nende korpuse ja juhtmete vahele 1 mm vahemaa.
Samm nr 4: Sisestage takistid PCB-sse ja jootke need. Lõika üleliigsed juhtme pikkused.
Samm nr 5: sisestage transistorid sama paigutuse järgi, nagu on näidatud skeemil. Jootke nende juhtmeid ja lõigake pikendatud juhtmeid.
Samm nr 6: Nüüd sisestage induktiivpool, jootke see ja lõigake selle juhtmed.
Samm nr 7: Lõpuks sisestage kondensaator ja LED, jootke juhtmed. Lõika üleliigsed juhtmed

Kui ülaltoodud kokkupanek on tehtud, ühendage erinevate komponentide juhtmed hoolikalt omavahel, viidates skemaatilisele diagrammile. Tehke seda eelnevalt lõigatud kärbitud juhtjuhtmete tükkidega.

Kui te ei saa juhtmeid otse vase küljelt ühendada, võite kasutada trükkplaadi komponentide poolelt hüppavat juhet.

Kuidas testida

Hoidke LED alguses lahti ühendatud.
Ühendage ahelaga 9 V DC.
Mõõtke pinget punktides, kuhu LED peaks olema ühendatud.
See peab olema umbes 3 V kuni 4 V.
See kinnitab, et olete buck-muunduri õigesti koostanud ja see töötab õigesti.
Saate toite välja lülitada ja LED-i oma asendisse tagasi ühendada.
Lülitage nüüd DC uuesti SISSE, LED-i põleb eredalt 9 V DC sisendist maksimaalse efektiivsusega.