Ang praktikal na buck converter circuit na ipinaliwanag dito ay gumagamit lamang ng 3 transistor at napakadaling itayo. Kahit na ang circuit ay simple, ito ay may mataas na kahusayan.

Maaaring gamitin ang circuit para magmaneho ng 3.3 V LED mula sa mas mataas na mga supply ng input gaya ng mula sa 12 V, o 9 V na mga supply input.

Ang disenyo ng buck converter ay maaari ding madaling i-upgrade upang mapatakbo ang mas mataas na rate ng load sa halip na isang LED.

Mga nilalaman

Pangunahing Paggawa ng isang Buck Converter Topology

Ang pagtukoy sa figure sa ibaba, subukan nating maunawaan kung paano gumagana ang isang 'buck' o isang 'step-down' converter . Sa isang buck converter circuit, ang isang mas mataas na input boltahe ay maaaring mabago sa isang mas mababang output boltahe. Ang pangunahing paraan ng pagpapatakbo nito ay inilarawan bilang mga sumusunod.

Sa sandaling pinindot ang switch S, isang positibong boltahe ang bubuo sa inductor L. Ito ay dahil ang Uin ay mas mataas kaysa sa Uout. Ang likid sa simula ay sumusubok na pigilan ang agarang kasalukuyang daloy. Bilang isang resulta, ang kasalukuyang sa coil ay tumataas nang linearly, at ang enerhiya ay nagsisimulang mag-imbak sa coil.

Susunod, sa sandaling mabuksan ang switch S, ang naka-imbak na kasalukuyang dumadaloy sa coil papunta sa output capacitor sa pamamagitan ng diode D.

Dahil ang boltahe ng UL sa buong coil ay negatibo na ngayon, ang kasalukuyang sa pamamagitan ng coil ay bumababa nang linearly. Ang output ay tumatanggap ng enerhiya na nakuha at naka-imbak sa coil. Ngayon, kung isasara muli ang Switch S, magsisimula muli ang pamamaraan at patuloy na umuulit habang ang switch ay naka-ON/OFF.

Mga Mode ng Operasyon

Ang boltahe na lumilitaw sa output ay tinutukoy ng kung paano pinapatakbo ang switch S. Ayon sa figure sa ibaba, mayroong tatlong pangunahing uri ng kasalukuyang daloy.

Ipagpalagay, ang switch S ay sarado sa isang punto kung saan ang kasalukuyang dumadaloy sa loob ng coil ay hindi umabot sa zero, ang isang daloy ng kasalukuyang ay palaging mararanasan sa pamamagitan ng coil. Ito ay tinutukoy bilang 'continuous mode' (CM).
Kung ang kasalukuyang ay maaaring umabot sa zero para sa bahagi ng cycle, tulad ng nakalarawan sa Figure 2(b), kung gayon ang circuit ay tumatakbo sa 'discontinuous mode' (DM).
Kapag ang switch ay sarado nang eksakto kapag ang coil current ay umabot sa zero, tinatawag namin itong CM/DM limit operation.

Nangangahulugan ito, sa isang buck converter ang parehong output boltahe at kapangyarihan ay maaaring mabago sa pamamagitan ng pagsasaayos ng 'on' na mga panahon ng switch. Tinatawag din itong mark-space ratio.

Iyan ay sapat na teorya; ngayon ay suriin natin ang isang tapat na real-world circuit.

Paggawa ng Praktikal na Buck Converter Design

Ang sumusunod na figure ay nagpapakita ng isang simpleng praktikal na buck converter circuit gamit lamang ang 3 transistors at ilang iba pang mga passive na elemento.

Gumagana ito sa sumusunod na paraan:

Ang switch S sa circuit na ito ay kinakatawan ng transistor T1. Ang iba pang mga bahagi ng step-down converter ay diode D1 at coil L1.

Sa sandaling pinapagana ang circuit, ang R3 ay nagbibigay ng base current sa T2 (dahil ang forward voltage spec ng D2 ay mas malaki sa 0.7 V) at ang T2 ay naka-ON.

“paano gumagana ang isang knock sensor ”

Sa pagsasagawa ng T2, nakakakuha ang T1 ng base bias at nagsisimula rin itong magsagawa. Sa sitwasyong ito, ang point P ay nakakaranas ng pagtaas ng boltahe, na nagiging sanhi ng T2 na magsagawa ng mas mahirap.

Ngayon habang ang boltahe ng point P ay umabot sa 9 V, ang kasalukuyang sa pamamagitan ng L1 ay nagsisimulang tumaas. Ang boltahe sa coil at ang inductance nito ay parehong nakakaimpluwensya kung gaano kabilis tumataas ang kasalukuyang nasa loob nito.

Habang tumataas ang kasalukuyang likid, bumababa ang boltahe sa R1. Sa sandaling umabot ang potensyal na ito sa 0.7 V (mga 70 mA) ay nagiging sanhi ng pag-ON ng T3. Mabilis nitong inaalis ang base current ng T1.

Dahil ang kasalukuyang sa L1 ay hindi na maaaring tumaas, ang boltahe sa punto P ay nagsisimulang bumaba. T2 bilang isang resulta ay naka-off, na sinusundan ng T1.

Ang kasalukuyang sa pamamagitan ng L1 ay naglalakbay na ngayon sa pamamagitan ng D1 hanggang sa bumaba ito sa zero. Ito ay nagiging sanhi ng boltahe sa T2 upang tumaas muli, at ang proseso ay umuulit muli.

Ang mga transistor ay gumagana bilang isang thyristor na may positibong feedback, na nagreresulta sa isang oscillation. Tinitiyak ng T3 na ang T1 ay nakasara sa paunang natukoy na kasalukuyang at ang circuit ay gumagana sa CM/DM limit mode.

Pag-upgrade ng Circuit para sa Mas Mataas na Pagkarga

Sa halip na magpapaliwanag ng LED, maaari mong gamitin ang circuit na ito para magpatakbo ng mas mataas na rate ng pagkarga. Ngunit sa isang mas mataas na load makikita mo ang buck converter na hindi oscillating.

Ito ay dahil sa pag-load na pumipigil sa R3 na i-on ang T2 sa pagsisimula.

Maaaring iwasan ang isyung ito sa pamamagitan ng paglalagay ng capacitor (0.1uF) sa pagitan ng punto P at base ng T2.

Ang isa pang matalinong hakbang ay ang pakinisin ang boltahe sa pamamagitan ng pagkonekta ng 10 F electrolytic capacitor sa output.

Ang buck converter ay gumagana bilang isang kasalukuyang pinagmumulan sa halip na isang pinagmumulan ng boltahe at hindi kinokontrol. Gayunpaman, para sa karamihan ng mga prangka na aplikasyon, ito ay higit pa sa sapat.

Paano Bumuo

Hakbang #1: Kumuha ng 20 mm by 20 mm general purpose strip board.
Spep#2: Linisin ang tansong bahagi gamit ang sand paper.
Hakbang #3: Kunin ang mga resistor at ang mga diode at ibaluktot ang kanilang mga lead na nag-iiwan ng 1 mm na distansya sa pagitan ng kanilang katawan at ng mga lead.
Hakbang # 4: Ipasok ang mga resistors sa PCB at ihinang ang mga ito. Gupitin ang labis na haba ng lead.
Hakbang #5: Ipasok ang mga transistor ayon sa parehong posisyon ng layout tulad ng ipinahiwatig sa eskematiko. Ihinang ang kanilang mga lead, at gupitin ang mga pinahabang lead.
Hakbang #6: Ngayon, ipasok ang inductor, ihinang ito, at gupitin ang mga lead nito.
Hakbang #7: Sa wakas ipasok, ang kapasitor at ang LED, maghinang ang mga lead. Gupitin ang labis na mga lead

Kapag ang pagpupulong sa itaas ay tapos nang maingat na ikonekta ang mga lead ng iba't ibang bahagi sa pamamagitan ng pagtukoy sa schematic diagram. Gawin ito gamit ang mga piraso ng trimmed lead wires, na dati nang pinutol.

Kung hindi mo maikonekta ang mga lead nang direkta mula sa tansong bahagi, maaari mong gamitin ang jumper wire mula sa bahagi ng bahagi ng PCB.

Paano Mag-test

Panatilihing nakadiskonekta ang LED sa simula.
Ilapat ang 9 V DC sa circuit.
Sukatin ang boltahe sa mga punto kung saan ang LED ay dapat na konektado.
Ito ay dapat na nasa 3 V hanggang 4 V.
Kukumpirmahin nito na naitayo mo nang tama ang buck converter, at ito ay gumagana nang tama.
Maaari mong I-OFF ang power at ikonekta ang LED pabalik sa posisyon nito.
Ngayon ay i-ON muli ang DC, makikita mo ang LED na maliwanag na nag-iilaw mula sa 9 V DC input na may pinakamataas na kahusayan.