Mạch chuyển đổi buck thực tế được giải thích ở đây chỉ sử dụng 3 bóng bán dẫn và cực kỳ dễ xây dựng. Mặc dù mạch đơn giản nhưng nó có hiệu suất cao.

Mạch có thể được sử dụng để điều khiển đèn LED 3,3 V từ nguồn cung cấp đầu vào cao hơn như từ đầu vào nguồn 12 V hoặc 9 V.

Thiết kế bộ chuyển đổi buck cũng có thể dễ dàng nâng cấp để vận hành tải định mức cao hơn thay vì đèn LED.

Nội dung

Hoạt động cơ bản của cấu trúc liên kết chuyển đổi Buck

Tham khảo hình dưới đây, chúng ta hãy cố gắng hiểu cách hoạt động của công cụ chuyển đổi 'buck' hoặc 'step-down' . Với mạch chuyển đổi buck, điện áp đầu vào cao hơn có thể được chuyển đổi thành điện áp đầu ra thấp hơn. Phương thức hoạt động cơ bản của nó được mô tả như sau.

Ngay sau khi nhấn công tắc S, một điện áp dương phát triển trên cuộn cảm L. Điều này là do Uin cao hơn Uout. Ban đầu cuộn dây cố gắng chống lại dòng điện tức thời. Kết quả là, dòng điện trong cuộn dây tăng tuyến tính và năng lượng bắt đầu lưu trữ trong cuộn dây.

Tiếp theo, ngay khi công tắc S được mở, dòng điện tích trữ chạy qua cuộn dây vào tụ điện đầu ra thông qua diode D.

Vì hiện tại hiệu điện thế UL qua cuộn dây là âm nên cường độ dòng điện qua cuộn dây giảm tuyến tính. Đầu ra nhận năng lượng đã được thu nhận và lưu trữ trong cuộn dây. Bây giờ, nếu Công tắc S được đóng lại một lần nữa, quy trình sẽ bắt đầu lại và tiếp tục lặp lại khi công tắc được BẬT / TẮT.

Phương thức hoạt đông

Điện áp xuất hiện ở đầu ra được xác định bởi cách vận hành của công tắc S. Theo hình dưới đây, có ba loại dòng điện cơ bản.

Giả sử, công tắc S được đóng tại một điểm mà dòng điện chạy bên trong cuộn dây chưa về 0, một dòng điện sẽ luôn chạy qua cuộn dây. Đây được gọi là 'chế độ liên tục' (CM).
Nếu dòng điện có thể đạt đến 0 trong một phần của chu kỳ, như minh họa trong Hình 2 (b), thì mạch đang hoạt động ở 'chế độ không liên tục' (DM).
Khi công tắc đang được đóng lại chính xác khi dòng điện cuộn dây đạt đến 0, chúng tôi gọi đây là hoạt động giới hạn CM / DM.

Điều này có nghĩa là, trong một bộ chuyển đổi buck, cả điện áp đầu ra và công suất đều có thể được thay đổi bằng cách điều chỉnh thời gian 'bật' của công tắc. Đây còn được gọi là tỷ lệ dấu-không gian.

Lý thuyết vậy là đủ rồi; bây giờ chúng ta hãy kiểm tra một mạch thế giới thực đơn giản.

Tạo thiết kế bộ chuyển đổi Buck thiết thực

Hình dưới đây cho thấy một mạch chuyển đổi buck thực tế đơn giản chỉ sử dụng 3 bóng bán dẫn và một vài phần tử thụ động khác.

Nó hoạt động theo cách sau:

Công tắc S trong mạch này được biểu diễn bằng bóng bán dẫn T1. Các thành phần khác của bộ chuyển đổi bước xuống là diode D1 và cuộn dây L1.

Ngay sau khi mạch được cấp nguồn, R3 cung cấp dòng điện cơ bản cho T2 (vì thông số điện áp thuận của D2 lớn hơn 0,7 V) và T2 được BẬT.

Với T2 dẫn, T1 nhận được độ lệch cơ sở và nó cũng bắt đầu dẫn. Trong tình huống này, điểm P bị tăng hiệu điện thế làm cho T2 dẫn điện khó hơn.

Bây giờ khi điện áp của điểm P đạt 9 V, dòng điện qua L1 bắt đầu tăng. Điện áp trên cuộn dây và độ tự cảm của nó đều ảnh hưởng đến tốc độ tăng của dòng điện bên trong nó.

Khi cường độ dòng điện qua cuộn dây tăng thì hiệu điện thế trên R1 giảm. Ngay sau khi điện thế này chạm 0,7 V (khoảng 70 mA) làm cho T3 BẬT. Điều này nhanh chóng loại bỏ dòng điện cơ bản của T1.

Vì dòng điện trong L1 bây giờ không thể tăng được nữa nên điện áp tại điểm P bắt đầu giảm. Kết quả là T2 bị tắt, tiếp theo là T1.

Dòng điện qua L1 bây giờ truyền qua D1 cho đến khi nó giảm xuống không. Điều này làm cho điện áp trên T2 tăng trở lại và quá trình lặp lại liên tục.

Các bóng bán dẫn hoạt động như một thyristor với phản hồi tích cực, tạo ra một dao động. T3 đảm bảo rằng T1 được ngắt ở dòng điện định trước và mạch hoạt động ở chế độ giới hạn CM / DM.

“chuyển đổi công thức dc sang ac ”

Nâng cấp mạch để có tải cao hơn

Thay vì chiếu sáng đèn LED, bạn có thể sử dụng mạch này để vận hành tải định mức cao hơn. Nhưng với tải cao hơn, bạn sẽ thấy bộ chuyển đổi buck không dao động.

Điều này là do tải ngăn R3 bật T2 khi khởi động.

Có thể tránh được vấn đề này bằng cách đặt một tụ điện (0,1uF) giữa điểm P và chân của T2.

Một động thái thông minh khác là làm dịu điện áp bằng cách kết nối một tụ điện 10 F trên đầu ra.

Bộ chuyển đổi buck hoạt động như một nguồn hiện tại thay vì một nguồn điện áp và không được kiểm soát. Tuy nhiên, đối với hầu hết các ứng dụng đơn giản, điều này sẽ là quá đủ.

Làm thế nào để xây dựng

Bước # 1: Lấy bảng dải đa năng 20 mm x 20 mm.
Bài số 2: Làm sạch mặt đồng bằng giấy nhám.
Bước # 3: Lấy các điện trở và điốt và uốn cong các dây dẫn của chúng, để lại khoảng cách 1 mm giữa thân của chúng và các dây dẫn.
Bước 4: Lắp các điện trở vào PCB và hàn chúng. Cắt các đoạn chì thừa.
Bước # 5: Chèn các bóng bán dẫn theo cùng một vị trí bố trí như được chỉ ra trong sơ đồ. Hàn các dây dẫn của chúng và cắt các dây dẫn mở rộng.
Bước # 6: Bây giờ, lắp cuộn cảm vào, hàn nó và cắt các dây dẫn của nó.
Bước 7: Cuối cùng lắp tụ điện và đèn LED, hàn các dây dẫn. Cắt dây dẫn dư thừa

Khi quá trình lắp ráp ở trên được thực hiện cẩn thận, hãy kết nối các dây dẫn của các thành phần khác nhau một cách cẩn thận bằng cách tham khảo sơ đồ sơ đồ. Làm điều này bằng cách sử dụng các đoạn dây chì đã cắt, đã cắt trước đó.

Nếu bạn không thể kết nối dây dẫn trực tiếp từ phía đồng, bạn có thể sử dụng dây nhảy từ phía thành phần của PCB.

Làm thế nào để kiểm tra

Giữ cho đèn LED bị ngắt kết nối khi bắt đầu.
Cho mạch điện một chiều 9 V.
Đo điện áp trên các điểm mà đèn LED được cho là được kết nối.
Nó phải ở khoảng 3 V đến 4 V.
Điều này sẽ xác nhận rằng bạn đã xây dựng bộ chuyển đổi buck một cách chính xác và nó đang hoạt động chính xác.
Bạn có thể TẮT nguồn và kết nối đèn LED trở lại vị trí của nó.
Bây giờ BẬT DC một lần nữa, bạn sẽ thấy đèn LED được chiếu sáng rực rỡ từ đầu vào 9 V DC với hiệu suất tối đa.