Manufaktur industri
Industri Internet of Things | bahan industri | Pemeliharaan dan Perbaikan Peralatan | Pemrograman industri |
home  MfgRobots >> Manufaktur industri >  >> Manufacturing Technology >> Teknologi Industri

Sirkuit Konverter 12V ke 5V – Konverter Boost dan Buck

Sirkuit Konverter 12V ke 5V – Konversi Turun DC-DC 

Kami selalu tidak memiliki baterai 5V yang tersedia, dan terkadang kami membutuhkan tegangan yang lebih tinggi dan tegangan yang lebih rendah pada saat yang sama untuk menggerakkan bagian yang berbeda dari sirkuit yang sama. Untuk mengatasi masalah ini, kami menggunakan tegangan yang lebih tinggi, yang dalam kasus kami baterai 12V sebagai sumber daya utama dan menurunkan tegangan ini untuk mendapatkan tegangan yang lebih rendah, katakanlah 5V di mana pun diperlukan. Untuk mencapai hal ini, sirkuit BUCK CONVERTER digunakan di banyak gadget elektronik dan aplikasi yang menurunkan voltase agar sesuai dengan kebutuhan beban.

Pertama, izinkan saya memberi tahu Anda tentang konverter. Secara umum, ada tiga jenis konverter, yang pertama adalah konverter Buck yang menurunkan tegangan dari tegangan sumber yang lebih tinggi. Kedua, Boost converter, yang menaikkan tegangan dari sumber tegangan yang lebih rendah. Selain itu, ada konverter lain yang merupakan kombinasi dari keduanya yang disusun dalam beberapa bentuk, yang lebih populer adalah konverter Buck-Boost yang pertama-tama menurunkan tegangan dan kemudian naik ke nilai yang diperlukan. Saya akan mencoba menjelaskan masing-masing konverter yang disebutkan di atas dalam beberapa detail sehingga pemahaman tentang sirkuit yang akan datang lebih masuk akal.

Apa itu Konverter Buck?

Sebuah konverter buck (juga dikenal sebagai konverter step down) adalah konverter DC-ke-DC , yang menurunkan tegangan dari input ke outputnya. Konverter Buck mencapai outputnya menggunakan perangkat semikonduktor-switching, yang umumnya dioda dan transistor diatur dalam urutan tertentu dan masing-masing diaktifkan selama waktu tertentu untuk akhirnya memberikan output yang diperlukan. Konverter buck bisa sangat efisien, terkadang hingga 90%.

Rangkaian konverter Buck dasar terdiri dari transistor pensaklaran, bersama dengan sirkuit roda gila. Ketika transistor dalam keadaan ON, arus mengalir melalui beban melalui induktor. Induktor menentang perubahan arah aliran arus juga menyimpan energi dalam proses. Dioda, yang terhubung paralel dengan beban, sekarang tidak beroperasi karena berada dalam bias terbalik.

Arus yang mengalir dalam rangkaian juga mengisi kapasitor. Sekarang, ketika transistor dimatikan, kapasitor yang diisi dan induktor memberikan tegangan pada beban karena ggl belakang. sekarang tidak ada sumber tegangan di sirkuit. Energi yang tersimpan dalam induktor cukup untuk setidaknya sebagian waktu sakelar terbuka. Jika waktu sakelar tetap ON dan OFF berubah, sakelar itu, pada gilirannya, mengubah tegangan DC keluaran antara 0V dan Vdi .

Diagram di bawah menunjukkan operasi konverter Buck sederhana.

Apa itu Boost Converter?

Mirip dengan konverter Buck, konverter boost (juga dikenal sebagai konverter step up) juga merupakan kelas konverter catu daya mode switching. Tetapi pengoperasian konverter Boost adalah kebalikan dari konverter Buck. Konverter Buck menurunkan tegangan dari nilai suplai yang lebih tinggi ke nilai yang diperlukan, sedangkan konverter Boost, menaikkan tegangan dari nilai suplai yang lebih rendah.

Prinsip dasar konverter Boost terdiri dari dua status berbeda. Pada keadaan pertama, keadaan ON adalah saat induktor yang terhubung ke sisi sumber terisi daya saat sakelar ON. Kemudian, ketika sakelar OFF, satu-satunya jalur yang ditawarkan ke arus induktor untuk mengalir adalah dioda flyback, kapasitor, dan beban. Ini menghasilkan transfer energi yang terakumulasi dalam keadaan ON ke kapasitor. Jika siklus sakelar cukup cepat maka induktor tidak akan terlepas sepenuhnya di antara status pengisian daya. Oleh karena itu tegangan pada beban akan selalu lebih besar daripada tegangan sumber input saat sakelar OFF.

Diagram di bawah menunjukkan operasi konverter Boost sederhana.

Konverter Peningkatan Uang

Konverter Buck-Boost adalah jenis konverter DC-DC. Ini memiliki besaran tegangan keluaran yang lebih besar atau lebih kecil daripada besaran tegangan masukannya.

Pembalikan konverter buck-boost memiliki prinsip yang sangat mendasar. Saat dalam keadaan ON, operasinya mirip dengan konverter Boost, di mana induktor menyimpan energi. Sebuah kapasitor memasok energi ke beban selama waktu ini untuk menghubungkan seluruh beban. Sedangkan dalam keadaan OFF, induktor dihubungkan dengan beban keluaran dan kapasitor, sehingga energi yang tersimpan pada induktor diberikan kepada kapasitor dan beban. Kapasitor akan terisi daya selama waktu ini.

Diagram sederhana di bawah ini menunjukkan prinsip kerja konverter Buck-Boost.

Sekarang, ada banyak cara untuk mencapai BUCK CONVERTER yang kami butuhkan, tetapi kami menggunakan regulator switching paling populer yang tersedia di segmen ini, menggunakan IC MC34063. Metode populer lainnya adalah dengan menggunakan rangkaian MOSFET yang diaktifkan sesuai dengan pola tetap.

Komponen yang Diperlukan

  1. IC regulator switching MC34063
  2. 1N5819 dioda schottky
  3. 2k resistor
  4. resistor 6.2k
  5. Resistor 26 Ohm
  6. Induktor 62 uH, 1,5A
  7. kapasitor 100uF, 25V dan 359uF, 25V
  8. kapasitor cakram keramik 428pF
  9. Unit catu daya 12V dengan Peringkat 1.5A
  10. Menghubungkan kabel

IC MC34063

MC34063 adalah rangkaian kontrol monolitik yang memiliki semua fungsi yang diperlukan untuk konstruksi konverter DC-ke-DC. Ini terdiri dari beberapa fungsi, yaitu komparator, osilator, sakelar keluaran arus tinggi dan batas arus puncak aktif. MC34063 tersedia dalam paket DIP, SOIC dan SON. Ada delapan pin di masing-masing. Tabel yang diberikan di bawah ini.

MC34063 Pinout
Nomor Pin Nama Pin Deskripsi
1 Ganti kolektor Input kolektor sakelar internal arus tinggi
2 Ganti Pemancar Input emitor sakelar internal arus tinggi
3 Kapasitor Pengaturan Waktu Memasang kapasitor waktu ke frekuensi switching variabel
4 Ground (GND) Ground (GND)
5 Input Pembalik Komparator Lampirkan jaringan pembagi resistor untuk membangun loop umpan balik
6 Tegangan (Vcc) Tegangan suplai logika
7 Sayapk Input pengertian batas saat ini
8 Koleksi driver Input kolektor transistor penggerak pasangan Darlington

Beberapa fitur IC MC34063 adalah sebagai berikut:

  1. Referensi kompensasi suhu
  2. Sirkuit batas arus
  3. Osilator siklus Tugas Terkendali dengan sakelar keluaran driver aktif arus tinggi
  4. Menerima 3.0V hingga 40.0V DC
  5. Dapat dioperasikan pada frekuensi switching 100KHz dengan toleransi 2%
  6. Arus siaga sangat rendah
  7. Tegangan keluaran yang dapat disesuaikan

Juga, IC ini tersedia secara luas dan jauh lebih hemat biaya daripada IC lain yang tersedia di segmen ini. Itu sebabnya kami akan menggunakan IC ini untuk sirkuit kami.

The pinout dari MC34063 adalah seperti yang diberikan di bawah ini.

Ada banyak aplikasi yang terkait dengan MC34063, beberapa di antaranya adalah Human Machine Interface (HMI), Perangkat portabel, Pengukuran dan pengujian, Penganalisis gas dan darah, komputasi, Telekomunikasi, Kabel solusi, dll.

1N5819

1N5819 adalah dioda daya logam ke silikon, juga disebut sebagai Penyearah Schottky, yang menerapkan Prinsip Penghalang Schottky. Ini terutama digunakan sebagai penyearah pada inverter tegangan rendah frekuensi tinggi, dioda perlindungan polaritas, dan dioda freewheeling. Ini juga disebut dioda penghalang permukaan, dioda elektron panas atau dioda pembawa panas. Ini sedikit berbeda dari dioda sambungan PN normal di mana logam seperti platinum atau aluminium digunakan sebagai pengganti semikonduktor tipe-P. Pada dioda Schottky, semi-konduktor dan logam bergabung, membentuk persimpangan logam-semikonduktor di mana sisi semikonduktor bertindak sebagai katoda dan sisi logam bertindak sebagai anoda. Ketika sambungan logam-semikonduktor terbentuk antara logam dan semikonduktor, mereka menghasilkan lapisan penipisan yang juga disebut sebagai penghalang Schottky.

Schottky hadir dengan daya simpan yang rendah dan menunjukkan kehilangan daya yang lebih rendah dan karakteristik mekanis efisiensi yang lebih tinggi. Itu dibuat sedemikian rupa sehingga semua permukaan luar tahan korosi dan terminal mudah disolder di mana arus mengalir hanya dalam satu arah dan menghentikan arus yang mengalir ke arah lain. Penurunan daya yang terjadi pada dioda ini lebih rendah dibandingkan dengan dioda PN junction. Ketika tegangan diterapkan di terminal dioda, arus mulai mengalir yang menghasilkan penurunan tegangan kecil di terminal. Penurunan tegangan yang lebih rendah menghasilkan efisiensi yang lebih tinggi dan kecepatan switching yang lebih tinggi.

Diagram skema di atas menunjukkan simbol listrik untuk dioda Schottky.

Diagram Sirkuit 12V – 5V

Diagram rangkaian di atas menunjukkan rangkaian beserta semua nilai yang dihitung untuk operasi yang kita perlukan.

Pengerjaan Sirkuit 12V hingga 5V

Hubungkan sirkuit seperti yang diberikan dalam diagram sirkuit dengan benar. Pertama untuk menyalakan chip ini kita menghubungkan +V ke pin 6 dan pin 4 ke ground. Pada saat yang sama, kami menghubungkan kapasitor CIN untuk menyaring kebisingan berlebih dari catu daya. Pin 3 terhubung ke CT yang menentukan kecepatan switching rangkaian. Pin 5 adalah terminal pembalik komparator. Tegangan terminal non-pembalik adalah 1,25 V dari regulator tegangan internal. Ke terminal pembalik, kami menempatkan jaringan resistor yang terdiri dari dua resistor. Ini memutuskan keuntungan dari komparator op-amp. Dengan cara ini, kami membuat konverter Buck yang sekarang menurunkan input kami dari 12V DC ke 5V DC.

Aplikasi

Ada banyak aplikasi dalam kehidupan kita sehari-hari, yang hanya membutuhkan input bertegangan rendah. Mereka juga membutuhkan 5V yang diatur untuk keamanan. Misalnya charger baterai, modul Wi-Fi, modul Arduino dan lain sebagainya. Rangkaian di atas memenuhi kebutuhan input dari semua yang disebutkan di atas dan banyak lagi aplikasi lainnya.

Proyek Terkait:


Teknologi Industri

  1. Pengikut Tegangan
  2. Osilator Audio
  3. Persamaan dan Hukum Sirkuit DC
  4. Sinyal dan Gerbang Digital
  5. Sirkuit Musim Panas dan Rata-rata
  6. Model Penguat Operasional
  7. Tegangan dan Arus
  8. Tegangan dan Arus dalam Rangkaian Praktis
  9. Bahan dan Konstruksi Sirkuit Fleksibel
  10. Sirkuit LM7805:Ikhtisar IC Regulator Tegangan