Faça você mesmo o Buck Converter:Tutorial do Buck Converter

Se você usa a fonte de alimentação de corrente de saída linear tradicional com frequência, concorda que não é tão eficiente. Neste caso, um conversor buck é uma melhor opção de potência de saída, pois reduz a tensão de entrada de forma eficaz. Mas, há mais para um conversor de dinheiro DIY?

Sim, há mais no dispositivo. Primeiro, ele tem pelo menos dois semicondutores. E os semicondutores agem como um diodo e um resistor. Mas você pode substituir o diodo por um segundo transistor – o que é útil para retificação simultânea.

Em segundo lugar, o conversor buck é altamente proficiente na execução de tarefas como alterar a tensão da fonte de alimentação de um computador para tensões mais baixas que dispositivos como CPU, USB e DRAM precisam.

Dito isso, você aprenderá mais sobre o conversor de dólares neste artigo. Em essência, vamos destacar o que é, como funciona e como você pode fazer um.

Vamos a isso já!

O que é um Buck Converter?

Anteriormente, falamos brevemente sobre o conversor buck. Mas vamos falar bastante sobre o assunto aqui. Dito isto, um conversor buck é mais como um conversor de energia DC para DC ou conversor de energia abaixador. Além disso, sua principal função é reduzir a tensão da fonte (entrada) para a carga (saída).

Como o dispositivo possui pelo menos dois semicondutores, como mencionamos, ele pertence a uma classe de SMPS (fonte de alimentação de modo comutado).

Fonte de alimentação de modo comutado

Além disso, além dos dois semicondutores que o dispositivo possui, ele vem com pelo menos um elemento de armazenamento de energia.

O elemento de armazenamento de energia em questão geralmente é um indutor, um capacitor ou uma combinação. Portanto, se você planeja reduzir as ondulações de tensão dos transistores de potência, é crucial garantir que o conversor buck tenha filtros feitos de capacitores médios simples (ou em combinação com indutores às vezes) adicionados ao filtro do lado da alimentação e do lado da carga.

Assim, não é surpresa que os conversores buck façam um excelente trabalho fornecendo eficiência de energia como conversores DC-DC em comparação com fontes de alimentação lineares. Além disso, vale a pena mencionar que este dispositivo é mais de 90% altamente eficiente - o que aumenta sua eficácia para tarefas como trocar um carregador solar ou a tensão de alimentação em massa do computador.

Como funciona um Buck Converter?

Quando se trata de conversores bucking, é crucial observar que a operação do circuito do dispositivo está sujeita ao estado de condução do MOSFET. Em outras palavras, o conversor buck funciona com base em seu estado (desligado ou ligado).

Portanto, a corrente no circuito é zero – se o dispositivo estiver desligado ou a chave estiver aberta. Mas, se a chave estiver fechada ou em estado ligado, a corrente aumentará. Além disso, o indutor criará uma tensão oposta em seus terminais - em reação à mudança na corrente.

Como resultado, a faixa de tensão de entrada cairá, o que se oporá à tensão da fonte e diminuirá a tensão líquida na carga.

Com o tempo, a tensão no indutor e a taxa de variação da corrente diminuirão. Assim, a tensão na carga aumentará. Enquanto isso acontece, o indutor irá armazenar energia. Portanto, se a chave abrir enquanto a corrente ainda estiver mudando, o indutor sofrerá uma queda de tensão. Além disso, a fonte de tensão do filtro de entrada será maior do que a tensão na carga.

Se o interruptor entrar no estado desligado novamente, a fonte de tensão sairá do circuito

O que causa uma diminuição na corrente. Quando isso acontece, haverá tensão reduzida no indutor como resultado da diminuição da corrente. Então, o indutor se tornará uma fonte de corrente.

Dito isto, o circuito conversor buck opera em dois modos diferentes:contínuo e descontínuo. O modo contínuo acontece quando o valor da corrente que passa pelo indutor nunca cai a zero ao longo do ciclo de comutação.

Como resultado, quando o interruptor fecha, a tensão do chip buck no indutor é V_L =V_eu – V_o . E enquanto a queda de tensão for quase constante, a corrente através do indutor aumentará linearmente.

Além disso, quando a chave abre, o diodo será polarizado diretamente. Assim, a corrente diminuirá e a tensão no indutor será V_L =-V_o . então, a energia que o indutor L armazena é:

E =½ LI ² _E

Além disso, a energia no indutor diminui durante o estado desligado e aumenta no estado ligado. Além disso, o indutor L é útil para conduzir energia da entrada para a saída do conversor. O modo descontínuo, por outro lado, acontece quando a carga requer energia muito pequena.

Assim, a corrente que passa pelo indutor cairá para zero. Quando isso acontece, o capacitor de saída descarrega a cada ciclo – o que causa maiores perdas de comutação.

Como você faz um conversor de moeda simples?

Antes de fazer um conversor buck simples, é crucial fazer referência a um diagrama de circuito. Então, você pode fazer uso de um aqui.

Lista de itens necessários

Diodo Schottky

Seção de diodo Schottky

Potenciômetro

Potenciômetro

bateria de entrada 12V

1bateria de chumbo 2v

Painel único

Resistor (10k,100ohm)

Resistor de 10K

Arduino UNO

Placa Arduino UDO

IRF540N

Motor (carga)

Capacitor (100uf)

Capacitores de 100uf

Indutor (100Uh)

Pequenos indutores de 100uh

Você pode fazer o conversor de dólares nas seguintes etapas:

1. Comece conectando os terminais finais do potenciômetro ao pino do barramento de alimentação de 5V. Além disso, você deve conectar o pino terra do Arduino UNO, respectivamente, enquanto o terminal do limpador vai para o pino A1 da eletrônica analógica.
2. Junte o pino PWM 6 do Arduino à parte inferior do MOSFET.
3. Conecte o terminal positivo da bateria ao dreno do MOSFET. E repita a mesma coisa para o negativo para p-terminal do diodo Schottky.
4. Conecte o motor do terminal p do diodo schottky em série com o indutor ao terminal fonte do MOSFET.
5. Junte o diodo n-terminal do schottky ao terminal de origem do MOSFET.
6. Através do motor, conecte o capacitor de 47uf.
7. Finalmente, você pode vincular o pino terra do Arduino ao terminal de origem do MOSFET.

O objetivo de usar o MOSFET é alterar a tensão de entrada em alta frequência. Além disso, oferece menor dissipação de calor com alta corrente. Além disso, o indutor desempenha o papel de proteger o MOSFET de picos de alta tensão (o que é típico deste projeto eletrônico).

O Arduino é útil para a alta velocidade de comutação do MOSFET. E a função do diodo Schottky é ajudar a completar o loop para o fluxo de corrente. Portanto, se não houver diodo Schottky quando você desligar o MOSFET, o indutor liberará sua energia para o motor. Então, terá pouco ou nenhum efeito na carga devido ao loop incompleto.

O potenciômetro é outro componente vital que oferece valor analógico ao Arduino com base na tensão PWM que o terminal de porta do MOSFET recebe do pino PWM 6 do Arduino. Com este valor, há controle da tensão de saída na carga.

Aplicações do Buck Converter

O conversor buck é bastante útil para algumas aplicações comuns como:

Carregadores de bateria

Carregador solar de bateria

É comum que a maioria das pessoas queira que sua bateria portátil ou smartphone carregue rapidamente sem aquecer os dispositivos. Portanto, o conversor buck é a resposta e geralmente fica na parte interna do dispositivo móvel - já que a porta de carregamento é uma porta micro USB.

Amplificadores de áudio de potência

Controle de potência e amplificadores de áudio

O estágio de potência de um amplificador de áudio de potência é um conversor buck. E um bom exemplo desse aparelho que usa o conversor buck são os amplificadores classe D.

Quadcópteros

Dji Phantom Quadcopter

As baterias de lítio multicelulares alimentam Quadcopters. E a configuração do pacote é geralmente de duas a seis células em série. Além disso, as baterias produzem uma faixa de tensão de cerca de 6V -25V. Portanto, um conversor buck ajuda a reduzir a tensão da bateria para cerca de 5V ou 3,3V para o controlador de voo do dispositivo usar.

Você pode encontrar o conversor buck no layout da PCB de distribuição de energia que direciona a energia da bateria ou os controladores eletrônicos de velocidade.

Resumo

O conversor buck DIY é o projeto ideal se você estiver procurando por um conversor DC-DC que altere com eficiência uma alta tensão para uma baixa tensão. Além disso, o dispositivo é útil para eletrônicos de consumo que exigem estabilização da tensão de queda da bateria sob carga.

O que você acha dos conversores buck? Você planeja tentar o projeto? Ou você tem perguntas? Por favor, não hesite em contactar-nos.