DIY Buck Converter:Tutorial Konverter Buck

Jika Anda sering menggunakan catu daya arus keluaran linier tradisional, maka Anda akan setuju bahwa itu tidak begitu efisien. Dalam hal ini, konverter buck adalah pilihan daya output yang lebih baik karena menurunkan tegangan input secara efektif. Tapi, apakah ada yang lebih dari konverter uang DIY?

Ya, ada lebih banyak perangkat. Pertama, ia memiliki setidaknya dua semikonduktor. Dan semikonduktor bertindak seperti dioda dan resistor. Tetapi Anda dapat mengganti dioda dengan transistor kedua—yang berguna untuk penyearahan simultan.

Kedua, buck converter sangat mahir dalam melakukan tugas seperti mengubah tegangan catu output daya komputer ke tegangan yang lebih rendah yang dibutuhkan perangkat seperti CPU, USB, dan DRAM.

Karena itu, Anda akan mempelajari lebih lanjut tentang pengonversi uang di artikel ini. Intinya, kami akan menyoroti apa itu, cara kerjanya, dan bagaimana Anda bisa membuatnya.

Mari kita mulai!

Apa itu Konverter Buck?

Sebelumnya, kami secara singkat berbicara tentang konverter uang. Tapi kita akan berbicara secara luas tentang topik di sini. Konverter buck lebih seperti konverter daya DC-ke-DC atau step-down. Plus, fungsi utamanya adalah untuk mengurangi tegangan dari suplai (input) ke beban (output).

Karena perangkat ini memiliki setidaknya dua semikonduktor, seperti yang kami sebutkan, perangkat ini termasuk dalam kelas SMPS (catu daya mode aktif).

Suplai daya mode-teralih

Selain itu, selain dua semikonduktor yang dimiliki perangkat, perangkat ini juga dilengkapi dengan setidaknya satu elemen penyimpan energi.

Elemen penyimpan energi yang dimaksud biasanya berupa induktor, kapasitor, atau kombinasi. Jadi, jika Anda berencana untuk mengurangi riak tegangan transistor daya, sangat penting untuk memastikan bahwa konverter buck memiliki filter yang terbuat dari kapasitor rata-rata sederhana (atau terkadang dikombinasikan dengan induktor) yang ditambahkan ke filter sisi suplai dan sisi beban.

Dengan demikian, tidak mengherankan jika konverter buck melakukan pekerjaan yang sangat baik dalam memberikan efisiensi daya sebagai konverter DC-ke-DC dibandingkan dengan catu daya linier. Selain itu, perlu disebutkan bahwa perangkat ini lebih dari 90% sangat efisien—yang meningkatkan keefektifannya untuk tugas-tugas seperti mengganti pengisi daya surya atau tegangan suplai massal komputer.

Bagaimana Cara Kerja Konverter Buck?

Ketika datang ke bucking converter, penting untuk dicatat bahwa operasi rangkaian perangkat tunduk pada keadaan konduksi MOSFET. Dengan kata lain, konverter uang bekerja berdasarkan statusnya (mati atau hidup).

Jadi, arus dalam rangkaian adalah nol—jika perangkat dalam keadaan mati atau sakelar terbuka. Tetapi, jika sakelar ditutup atau dalam keadaan hidup, arus akan meningkat. Selain itu, induktor akan menciptakan tegangan yang berlawanan pada terminalnya—sebagai reaksi terhadap perubahan arus.

Akibatnya, rentang tegangan input akan turun, yang akan melawan tegangan sumber dan menurunkan tegangan bersih di seluruh beban.

Seiring waktu, tegangan melintasi induktor dan laju perubahan arus akan berkurang. Oleh karena itu, tegangan pada beban akan meningkat. Sementara ini terjadi, induktor akan menyimpan energi. Jadi, jika sakelar terbuka saat arus masih berubah, induktor akan mengalami penurunan tegangan. Selain itu, sumber tegangan filter input akan lebih besar daripada tegangan pada beban.

Jika sakelar memasuki keadaan mati lagi, sumber tegangan akan meninggalkan rangkaian

Yang menyebabkan penurunan arus. Ketika ini terjadi, akan ada pengurangan tegangan pada induktor sebagai akibat dari penurunan arus. Kemudian, induktor akan menjadi sumber arus.

Yang mengatakan, rangkaian konverter buck beroperasi dalam dua mode berbeda:kontinu dan terputus-putus. Mode kontinu terjadi ketika nilai arus yang melewati induktor tidak pernah turun ke nol sepanjang siklus pergantian.

Akibatnya, ketika sakelar ditutup, tegangan chip buck melintasi induktor adalah V_L =V_i – V_o . Dan selama penurunan tegangan hampir konstan, arus yang melalui induktor akan naik secara linier.

Juga, ketika sakelar terbuka, dioda akan dibias maju. Jadi, arus akan berkurang dan tegangan melintasi induktor akan menjadi V_L =-V_o . maka, energi yang disimpan induktor L adalah:

E =LI ² _L

Selanjutnya, energi dalam induktor berkurang selama keadaan tidak aktif dan meningkat dalam keadaan hidup. Plus, induktor L berguna untuk menghantarkan energi dari input ke output konverter. Mode terputus-putus, di sisi lain, terjadi ketika beban membutuhkan energi yang sangat kecil.

Dengan demikian, arus yang melewati induktor akan turun menjadi nol. Ketika ini terjadi, kapasitor keluaran akan terlepas di setiap siklus—yang menyebabkan kerugian switching yang lebih tinggi.

Bagaimana Cara Membuat Pengonversi Uang Sederhana?

Sebelum Anda membuat konverter uang sederhana, penting untuk membuat referensi ke diagram sirkuit. Jadi, Anda bisa memanfaatkannya di sini.

Daftar Hal yang Dibutuhkan

Dioda Schottky

Bagian Dioda Schottky

Potensiometer

Potensiometer

Baterai masukan 12V

1Baterai timbal 2v

Panel tunggal

Resistor (10k,100ohm)

Resistor 10K

Arduino UNO

Papan Arduino UDO

IRF540N

Motor (beban)

Kapasitor (100uf)

Kapasitor 100uf

Induktor (100Uh)

Induktor 100uh kecil

Anda dapat membuat pengonversi uang dengan langkah-langkah berikut:

1. Mulailah dengan menghubungkan ujung terminal potensiometer ke pin power rail 5v. Selain itu, Anda harus menghubungkan pin ground Arduino UNO masing-masing saat terminal wipernya terhubung ke pin analog elektronik pin A1.
2. Gabungkan pin PWM 6 Arduino ke bagian bawah MOSFET.
3. Hubungkan terminal positif baterai ke saluran pembuangan MOSFET. Dan ulangi hal yang sama untuk terminal-p negatif dioda Schottky.
4. Hubungkan motor dari terminal-p dioda schottky secara seri dengan induktor ke terminal sumber MOSFET.
5. Gabungkan terminal-n dioda schottky ke terminal sumber MOSFET.
6. Di seberang motor, pasang kapasitor 47uf.
7. Akhirnya, Anda dapat menautkan pin ground Arduino ke terminal sumber MOSFET.

Tujuan menggunakan MOSFET adalah untuk mengubah tegangan input pada frekuensi tinggi. Juga, ia menawarkan lebih sedikit pembuangan panas dengan arus tinggi. Selain itu, induktor berperan melindungi MOSFET dari lonjakan tegangan tinggi (yang merupakan ciri khas proyek elektronik ini).

Arduino berguna untuk kecepatan switching MOSFET yang tinggi. Dan fungsi dioda Schottky adalah untuk membantu melengkapi loop untuk aliran arus. Jadi, jika tidak ada dioda Schottky saat Anda mematikan MOSFET, induktor akan melepaskan energinya ke motor. Kemudian, itu akan memiliki sedikit atau tidak berpengaruh pada beban karena loop tidak lengkap.

Potensiometer adalah komponen vital lain yang menawarkan nilai analog ke Arduino berdasarkan tegangan PWM yang diterima terminal gerbang MOSFET dari pin PWM 6 Arduino. Dengan nilai ini, ada kontrol tegangan output di seluruh beban.

Aplikasi The Buck Converter

Konverter uang cukup berguna untuk beberapa aplikasi umum seperti:

Pengisi Daya Baterai

Pengisi daya baterai tenaga surya

Biasanya kebanyakan orang ingin baterai portabel atau ponsel cerdas mereka mengisi daya dengan cepat tanpa memanaskan perangkat. Jadi, buck converter adalah jawabannya dan biasanya ada di bagian dalam perangkat seluler—karena port pengisian daya adalah port micro USB.

Penguat Audio Daya

Kontrol daya dan amplifier audio

Tahap daya penguat audio daya adalah konverter uang. Dan contoh bagus dari perangkat ini yang menggunakan konverter uang adalah amplifier kelas D.

Quadcopters

Dji Phantom Quadcopter

Baterai lithium multi-sel mengemas Quadcopters daya. Dan konfigurasi paket biasanya terdiri dari dua hingga enam sel secara seri. Plus, paket baterai menghasilkan kisaran tegangan sekitar 6V -25V. Jadi, konverter uang membantu mengurangi tegangan baterai menjadi sekitar 5V atau 3,3V untuk digunakan pengontrol penerbangan perangkat.

Anda dapat menemukan konverter uang pada tata letak PCB distribusi daya yang mengarahkan daya baterai atau pengontrol kecepatan elektronik.

Intinya

Konverter uang DIY adalah proyek ideal untuk digunakan jika Anda mencari konverter DC-DC yang secara efisien mengubah tegangan tinggi ke tegangan rendah. Selain itu, perangkat ini berguna untuk barang elektronik konsumen yang memerlukan penstabilan tegangan baterai yang kendur di bawah beban.

Apa pendapat Anda tentang konverter uang? Apakah Anda berencana untuk mencoba proyek tersebut? Atau apakah Anda memiliki pertanyaan? Jangan ragu untuk menghubungi kami.