Den praktiska buck-omvandlarkretsen som förklaras här använder endast 3 transistorer och är extremt enkel att bygga. Även om kretsen är enkel har den en hög effektivitet.

Kretsen kan användas för att driva 3,3 V lysdioder från en högre ingångsförsörjning såsom från 12 V eller 9 V matningsingång.

Buck-omvandlarens design kan också enkelt uppgraderas för att driva högre nominella belastningar istället för en LED.

Innehåll

Grundläggande användning av en Buck Converter Topologi

Med hänvisning till figuren nedan, låt oss försöka förstå hur en 'buck'- eller en 'step-down'-omvandlare fungerar . Med en buck-omvandlarkrets kan en högre inspänning omvandlas till en lägre utspänning. Dess grundläggande funktionssätt beskrivs enligt följande.

Så snart omkopplaren S trycks in utvecklas en positiv spänning över induktorn L. Detta beror på att Uin är högre än Uout. Spolen försöker initialt motstå det momentana strömflödet. Som ett resultat ökar strömmen i spolen linjärt och energi börjar lagras i spolen.

Därefter, så snart omkopplaren S öppnas, flyter den lagrade strömmen genom spolen in i utgångskondensatorn genom diod D.

Eftersom spänningen UL över spolen nu är negativ, minskar strömmen genom spolen linjärt. Utgången tar emot den energi som fångades och lagrades i spolen. Om nu strömbrytare S stängs igen, börjar proceduren på nytt och fortsätter att upprepas medan strömbrytaren slås PÅ/AV.

Driftsätt

Spänningen som uppträder vid utgången bestäms av hur omkopplaren S manövreras. Enligt figuren nedan finns det tre grundläggande typer av strömflöde.

Antag att omkopplaren S är stängd vid en punkt där strömmen som flyter inuti spolen inte har nått noll, ett strömflöde kommer alltid att upplevas genom spolen. Detta kallas 'kontinuerligt läge' (CM).
Om strömmen kan nå noll under en del av cykeln, såsom illustreras i figur 2(b), så arbetar kretsen i 'diskontinuerligt läge' (DM).
När omkopplaren stängs exakt när spolströmmen har nått noll, kallar vi detta CM/DM-gränsläge.

Detta innebär att i en buck-omvandlare kan både utspänningen och effekten ändras genom att justera 'på'-perioderna för omkopplaren. Detta kallas även mark-space-förhållandet.

“användning av dioder i vardagen ”

Det räcker med teori; låt oss nu undersöka en enkel verklig krets.

Att göra en praktisk design för Buck Converter

Följande figur visar en enkel praktisk buck-omvandlarkrets som endast använder 3 transistorer och några andra passiva element.

Det fungerar på följande sätt:

Omkopplaren S i denna krets representeras av transistorn T1. De andra komponenterna i nedstegsomvandlaren är dioden D1 och spolen L1.

Så snart kretsen strömförsörjer R3 en basström till T2 (eftersom D2:s framspänningsspecifikation är större än 0,7 V) och T2 slås PÅ.

Med T2-ledning får T1 en basförspänning och den börjar också leda. I denna situation upplever punkt P en spänningsökning, vilket gör att T2 leder ännu hårdare.

Nu när punkt P:s spänning når 9 V, börjar strömmen genom L1 att öka. Spänningen över spolen och dess induktans påverkar båda hur snabbt strömmen inuti den ökar.

När strömmen över spolen ökar, minskar spänningen över R1. Så fort denna potential når 0,7 V (ca 70 mA) får T3 att slås PÅ. Detta tar snabbt bort basströmmen för T1.

Eftersom strömmen i L1 nu inte längre kan öka, börjar spänningen i punkt P att minska. T2 som ett resultat stängs av, följt av T1.

Strömmen via L1 går nu via D1 tills den sjunker till noll. Detta gör att spänningen på T2 ökar igen, och processen upprepas på nytt.

“trefas till enfasomvandlare ”

Transistorerna fungerar som en tyristor med positiv återkoppling, vilket resulterar i en oscillation. T3 ser till att T1 stängs av vid den förutbestämda strömmen och att kretsen arbetar i CM/DM-gränsläge.

Uppgradering av kretsen för högre belastningar

Istället för att tända en lysdiod kan du använda den här kretsen för att driva en högre märklast. Men med en högre belastning kommer du att upptäcka att buck-omvandlaren inte oscillerar.

Detta beror på belastningen som hindrar R3 från att slå på T2 vid start.

Detta problem kan undvikas genom att placera en kondensator (0,1uF) mellan punkt P och basen på T2.

Ett annat smart drag skulle vara att jämna ut spänningen genom att ansluta en 10 F elektrolytisk kondensator över utgången.

Buck-omvandlaren fungerar som en strömkälla istället för en spänningskälla och är oreglerad. Men för de flesta enkla tillämpningar kommer detta att vara mer än tillräckligt.

Hur man bygger

Steg #1: Ta 20 mm gånger 20 mm remskiva för allmänna ändamål.
Spep #2: Rengör kopparsidan med ett sandpapper.
Steg #3: Ta motstånden och dioderna och böj deras ledningar och lämna 1 mm avstånd mellan deras kropp och ledningarna.
Steg #4: Sätt in motstånden i PCB:n och löd dem. Skär bort överflödiga ledningslängder.
Steg #5: Sätt in transistorerna enligt samma layoutposition som anges i schemat. Löd deras ledningar och trimma de förlängda ledningarna.
Steg #6: Sätt nu in induktorn, löd den och trimma ledningarna.
Steg #7: Sätt slutligen in kondensatorn och lysdioden, löd ledningarna. Klipp överflödiga ledningar

När ovanstående montering är klar kopplar du noggrant samman ledningarna för de olika komponenterna genom att hänvisa till det schematiska diagrammet. Gör detta med hjälp av bitarna av de klippta ledningstrådarna, som tidigare klippts.

“hur fungerar en transformatorstation ”

Om du inte kan ansluta kablarna direkt från kopparsidan kan du använda bygelkabel från komponentsidan av kretskortet.

Hur man testar

Håll lysdioden frånkopplad i början.
Applicera 9 V DC till kretsen.
Mät spänningen över de punkter där lysdioden ska vara ansluten.
Det måste vara runt 3 V till 4 V.
Detta kommer att bekräfta att du har byggt buck-omvandlaren korrekt och att den fungerar korrekt.
Du kan stänga av strömmen och koppla tillbaka lysdioden till sitt läge.
Slå nu PÅ DC igen, du kommer att se att lysdioden lyser starkt från 9 V DC-ingången med maximal effektivitet.