Tässä selitetty käytännöllinen buck-muunninpiiri käyttää vain 3 transistoria ja on erittäin helppo rakentaa. Vaikka piiri on yksinkertainen, sen hyötysuhde on korkea.

Piiriä voidaan käyttää 3,3 V:n LEDien ohjaamiseen korkeammista tulolähteistä, kuten 12 V:n tai 9 V:n syöttötuloista.

Buck-muuntimen rakenne voidaan myös helposti päivittää toimimaan korkeammilla nimelliskuormilla LED-valon sijaan.

“bluetooth -lähettimen ja vastaanottimen piirikaavio ”

Sisällys

Buck-muuntimen topologian peruskäyttö

Viitaten alla olevaan kuvaan, yritetään ymmärtää kuinka 'buck' tai 'step down' -muunnin toimii . Buck-muunninpiirillä korkeampi tulojännite voidaan muuntaa pienemmäksi lähtöjännitteeksi. Sen perustoimintatapa kuvataan seuraavasti.

Heti kun kytkintä S painetaan, induktorin L yli kehittyy positiivinen jännite. Tämä johtuu siitä, että Uin on suurempi kuin Uout. Kela yrittää aluksi vastustaa hetkellistä virtaa. Tämän seurauksena käämin virta kasvaa lineaarisesti ja energiaa alkaa varastoida käämiin.

Seuraavaksi, heti kun kytkin S avataan, tallennettu virta virtaa kelan läpi lähtökondensaattoriin diodin D kautta.

Koska kelan yli oleva jännite UL on nyt negatiivinen, kelan läpi kulkeva virta pienenee lineaarisesti. Lähtö vastaanottaa energian, joka kerättiin ja varastoitiin kelaan. Jos nyt kytkin S suljetaan uudelleen, toimenpide alkaa alusta ja toistuu, kun kytkintä käytetään ON/OFF.

Toimintatavat

Ulostulossa näkyvä jännite määräytyy kytkimen S käytön mukaan. Alla olevan kuvan mukaan virtaa on kolme perustyyppiä.

Oletetaan, että kytkin S on kiinni kohdassa, jossa käämin sisällä kulkeva virta ei ole saavuttanut nollaa, virran virtaus koetaan aina kelan läpi. Tätä kutsutaan 'jatkuvaksi tilaksi' (CM).
Jos virta pystyy saavuttamaan nollan osan jakson aikana, kuten kuvassa 2(b), niin piiri toimii 'epäjatkuvassa tilassa' (DM).
Kun kytkin suljetaan tarkalleen, kun kelan virta on saavuttanut nollan, kutsumme tätä CM/DM-rajatoiminnaksi.

Tämä tarkoittaa, että buck-muuntimessa sekä lähtöjännitettä että tehoa voidaan muuttaa säätämällä kytkimen 'on'-aikoja. Tätä kutsutaan myös merkki-avaruussuhteeksi.

Siinä riittää teoriaa; tarkastellaan nyt suoraviivaista reaalimaailman piiriä.

Käytännön buck-muuntimen suunnittelu

Seuraavassa kuvassa on yksinkertainen käytännöllinen buck-muunninpiiri, jossa on vain 3 transistoria ja muutama muu passiivinen elementti.

Se toimii seuraavalla tavalla:

Kytkintä S tässä piirissä edustaa transistori T1. Muut alasvahvistimen komponentit ovat diodi D1 ja kela L1.

Heti kun piiri saa virtaa, R3 syöttää kantavirtaa T2:lle (koska D2:n lähtöjännitespesifikaatio on suurempi kuin 0,7 V) ja T2 kytketään päälle.

Kun T2 johtaa, T1 saa kantaesijännityksen ja se myös alkaa johtaa. Tässä tilanteessa piste P kokee jännitteen nousun, mikä saa T2:n johtamaan vielä kovemmin.

Nyt kun pisteen P jännite saavuttaa 9 V, virta L1:n läpi alkaa kasvaa. Kelan yli oleva jännite ja sen induktanssi vaikuttavat molemmat siihen, kuinka nopeasti sen sisällä oleva virta kasvaa.

Kun virta kelan yli kasvaa, jännite R1:n yli pienenee. Heti kun tämä potentiaali saavuttaa 0,7 V (noin 70 mA), T3 kytkeytyy päälle. Tämä poistaa nopeasti T1:n kantavirran.

Koska L1:n virta ei voi enää kasvaa, pisteen P jännite alkaa laskea. Tämän seurauksena T2 kytkeytyy pois päältä ja sen jälkeen T1.

L1:n kautta kulkeva virta kulkee nyt D1:n kautta, kunnes se putoaa nollaan. Tämä saa T2:n jännitteen taas kasvamaan ja prosessi toistuu uudelleen.

Transistorit toimivat tyristorina, jolla on positiivinen palaute, mikä johtaa värähtelyyn. T3 varmistaa, että T1 on kytketty pois päältä ennalta määrätyllä virralla ja että piiri toimii CM/DM-rajatilassa.

Piirin päivitys suurempia kuormia varten

LED-valon sytyttämisen sijaan voit käyttää tätä piiriä suuremman nimelliskuorman käyttämiseen. Mutta suuremmalla kuormalla huomaat, että buck-muunnin ei värähtele.

Tämä johtuu kuormasta, joka estää R3:a kytkemästä T2:ta päälle käynnistyksen yhteydessä.

Tämä ongelma voidaan välttää sijoittamalla kondensaattori (0,1 uF) pisteen P ja T2:n kannan väliin.

Toinen älykäs toimenpide olisi tasoittaa jännite kytkemällä 10 F elektrolyyttikondensaattori lähtöön.

Buck-muunnin toimii virtalähteenä jännitelähteen sijaan ja on säätelemätön. Useimmille yksinkertaisille sovelluksille tämä on kuitenkin enemmän kuin riittävä.

Kuinka rakentaa

Vaihe 1: Ota 20 mm x 20 mm yleiskäyttöinen liuskalevy.
Vaihe 2: Puhdista kuparipuoli hiekkapaperilla.
Vaihe 3: Ota vastukset ja diodit ja taivuta niiden johtimet jättäen 1 mm etäisyyden niiden rungon ja johtimien väliin.
Vaihe 4: Aseta vastukset piirilevyyn ja juota ne. Leikkaa ylimääräiset johdinpituudet.
Vaihe 5: Aseta transistorit samaan asettelupaikkaan kuten kaaviossa on osoitettu. Juota niiden johdot ja leikkaa jatkojohdot.
Vaihe 6: Aseta nyt kela, juota se ja leikkaa sen johtimet.
Vaihe 7: Aseta lopuksi kondensaattori ja LED, juota johdot. Leikkaa ylimääräiset johdot

Kun yllä oleva kokoonpano on suoritettu, yhdistä eri komponenttien johdot huolellisesti toisiinsa kaavion mukaisesti. Tee tämä käyttämällä leikattujen johtojen palasia, jotka on aiemmin leikattu.

Jos et pysty kytkemään johtoja suoraan kuparipuolelta, voit käyttää piirilevyn komponenttipuolen hyppyjohtimia.

Kuinka testata

Pidä LED irti kytkettynä käynnistyksen yhteydessä.
Kytke piiriin 9 V DC.
Mittaa jännite pisteiden välillä, joihin LED on tarkoitus liittää.
Sen on oltava noin 3 V - 4 V.
Tämä vahvistaa, että olet rakentanut buck-muuntimen oikein ja että se toimii oikein.
Voit kytkeä virran pois päältä ja kytkeä LEDin takaisin paikoilleen.
Kytke nyt DC uudelleen PÄÄLLE, LED-valo syttyy kirkkaasti 9 V DC -tulosta mahdollisimman tehokkaasti.