Het praktische buck-convertercircuit dat hier wordt uitgelegd, gebruikt slechts 3 transistors en is uiterst eenvoudig te bouwen. Hoewel het circuit eenvoudig is, heeft het een hoog rendement.

De schakeling kan worden gebruikt om 3,3 V-leds aan te sturen vanaf een hogere ingangsvoeding, zoals 12 V of 9 V-voedingsingangen.

Het ontwerp van de buck-converter kan ook eenvoudig worden geüpgraded om hogere nominale belastingen te gebruiken in plaats van een LED.

Inhoud

Basiswerking van een Buck Converter-topologie

Laten we, verwijzend naar de onderstaande afbeelding, proberen het te begrijpen: hoe een 'buck' of een 'step-down' converter werkt . Met een buck-converterschakeling kan een hogere ingangsspanning worden omgezet in een lagere uitgangsspanning. De basismodus wordt als volgt beschreven.

Zodra schakelaar S wordt ingedrukt, ontstaat er een positieve spanning over spoel L. Dit komt doordat Uin hoger is dan Uout. De spoel probeert aanvankelijk de momentane stroom te weerstaan. Als gevolg hiervan neemt de stroom in de spoel lineair toe en begint energie in de spoel op te slaan.

Vervolgens, zodra schakelaar S wordt geopend, stroomt de opgeslagen stroom door de spoel in de uitgangscondensator via diode D.

Omdat de spanning UL over de spoel nu negatief is, neemt de stroom door de spoel lineair af. De uitgang ontvangt de energie die is opgevangen en opgeslagen in de spoel. Als schakelaar S nu weer wordt gesloten, begint de procedure opnieuw en blijft deze herhalen terwijl de schakelaar AAN/UIT wordt gezet.

Bedrijfsmodi:

De spanning die aan de uitgang verschijnt, wordt bepaald door de manier waarop de schakelaar S wordt bediend. Volgens onderstaande afbeelding zijn er drie basistypen stroom.

“wat is een biometrisch apparaat? ”

Stel dat de schakelaar S gesloten is op een punt waar de stroom die in de spoel vloeit niet nul heeft bereikt, er zal altijd een stroom door de spoel worden ervaren. Dit wordt de 'continue modus' (CM) genoemd.
Als de stroom gedurende een deel van de cyclus nul kan bereiken, zoals geïllustreerd in figuur 2 (b), werkt het circuit in 'discontinue modus' (DM).
Wanneer de schakelaar precies wordt gesloten wanneer de spoelstroom nul heeft bereikt, noemen we dit CM/DM-limietwerking.

Dit betekent dat in een buck-converter zowel de uitgangsspanning als het vermogen kunnen worden gewijzigd door de 'aan' -perioden van de schakelaar aan te passen. Dit wordt ook wel de mark-space ratio genoemd.

Dat is genoeg theorie; laten we nu eens een eenvoudig circuit uit de echte wereld bekijken.

Een praktisch Buck Converter-ontwerp maken

De volgende afbeelding toont een eenvoudig praktisch buck-convertercircuit met slechts 3 transistors en een paar andere passieve elementen.

Het werkt op de volgende manier:

Schakelaar S in deze schakeling wordt weergegeven door transistor T1. De andere componenten van de step-down omzetter zijn diode D1 en spoel L1.

Zodra het circuit wordt gevoed, levert R3 een basisstroom aan T2 (omdat de voorwaartse spanningsspecificatie van D2 groter is dan 0,7 V) en wordt T2 ingeschakeld.

Als T2 geleidt, krijgt T1 een basisbias en begint het ook te geleiden. In deze situatie ervaart punt P een toename van de spanning, waardoor T2 nog harder gaat geleiden.

Nu de spanning van punt P 9 V bereikt, begint de stroom door L1 te stijgen. De spanning over de spoel en de inductantie ervan beïnvloeden beide hoe snel de stroom erin toeneemt.

Naarmate de stroom over de spoel toeneemt, neemt de spanning over R1 af. Zodra deze potentiaal 0,7 V (ongeveer 70 mA) bereikt, wordt T3 ingeschakeld. Dit verwijdert snel de basisstroom van T1.

Omdat de stroom in L1 nu niet meer kan stijgen, begint de spanning op punt P af te nemen. T2 wordt hierdoor uitgeschakeld, gevolgd door T1.

De stroom via L1 loopt nu via D1 totdat deze tot nul daalt. Hierdoor stijgt de spanning op T2 weer en herhaalt het proces zich opnieuw.

De transistoren werken als een thyristor met positieve feedback, wat resulteert in een oscillatie. T3 zorgt ervoor dat T1 wordt uitgeschakeld bij de vooraf bepaalde stroomsterkte en dat de schakeling in de CM/DM-limietmodus werkt.

Het circuit upgraden voor hogere belastingen

In plaats van een LED te verlichten, kunt u dit circuit gebruiken om een hogere nominale belasting te gebruiken. Maar bij een hogere belasting zul je merken dat de buck-converter niet oscilleert.

Dit komt door de belasting die voorkomt dat R3 T2 inschakelt bij het opstarten.

Dit probleem kan worden vermeden door een condensator (0.1uF) tussen punt P en de basis van T2 te plaatsen.

Een andere slimme zet zou zijn om de spanning af te vlakken door een elektrolytische condensator van 10 F over de uitgang aan te sluiten.

De buck-converter functioneert als een stroombron in plaats van een spanningsbron en is ongereguleerd. Voor de meeste eenvoudige toepassingen zal dit echter meer dan voldoende zijn.

Hoe te bouwen

Stap # 1: Neem stripbord voor algemeen gebruik van 20 mm bij 20 mm.
Spep # 2: Reinig de koperen kant met schuurpapier.
Stap #3: Neem de weerstanden en de diodes en buig hun geleiders met een afstand van 1 mm tussen hun lichaam en de geleiders.
Stap #4: Steek de weerstanden in de PCB en soldeer ze. Knip de overtollige kabellengtes af.
Stap # 5: Plaats de transistors volgens dezelfde lay-outpositie zoals aangegeven in het schema. Soldeer hun leads, en trim de verlengde leads.
Stap # 6: Plaats nu de inductor, soldeer deze en knip de draden af.
Stap # 7: Plaats ten slotte de condensator en de LED, soldeer de draden. Knip de overtollige leads af

Zodra de bovenstaande montage is voltooid, verbindt u de draden van de verschillende componenten zorgvuldig met elkaar door te verwijzen naar het schematische diagram. Doe dit met behulp van de stukken van de afgeknipte geleidingsdraden die u eerder hebt doorgesneden.

Als u de draden niet rechtstreeks vanaf de koperzijde kunt aansluiten, kunt u een jumperdraad gebruiken vanaf de componentzijde van de printplaat.

Hoe te testen?

Houd de LED aan het begin losgekoppeld.
Breng 9 V DC aan op het circuit.
Meet de spanning over de punten waar de LED moet worden aangesloten.
Het moet ongeveer 3 V tot 4 V zijn.
Dit bevestigt dat u de buck-converter correct hebt gebouwd en dat deze correct werkt.
U kunt de stroom uitschakelen en de LED weer op zijn plaats aansluiten.
Schakel nu de DC weer IN, u zult zien dat de LED helder verlicht door de 9 V DC-ingang met maximale efficiëntie.