Tukaj razloženo praktično pretvorniško vezje uporablja samo 3 tranzistorje in je zelo enostavno za izdelavo. Čeprav je vezje preprosto, ima visoko učinkovitost.
Vezje se lahko uporablja za pogon 3,3 V LED iz višjih vhodnih napajalnikov, na primer iz 12 V ali 9 V napajalnih vhodov.
Zasnovo pretvornika nižjih vrednosti je mogoče enostavno nadgraditi za delovanje z višjimi nazivnimi obremenitvami namesto LED.
Vsebina
Osnovno delovanje topologije pretvornika dolarjev
Sklicujoč se na spodnjo sliko, poskusimo razumeti kako deluje 'buck' ali 'step-down' pretvornik . S pretvorniškim vezjem se lahko višja vhodna napetost pretvori v nižjo izhodno napetost. Njegov osnovni način delovanja je opisan na naslednji način.
Takoj ko pritisnete stikalo S, se na induktorju L razvije pozitivna napetost. To je zato, ker je Uin višji od Uout. Tuljava se sprva poskuša upreti trenutnemu toku toka. Posledično se tok v tuljavi linearno povečuje in energija se začne shranjevati v tuljavi.
Nato, takoj ko je stikalo S odprto, shranjeni tok teče skozi tuljavo v izhodni kondenzator skozi diodo D.
Ker je napetost UL na tuljavi zdaj negativna, se tok skozi tuljavo linearno zmanjšuje. Izhod prejme energijo, ki je bila zajeta in shranjena v tuljavi. Zdaj, če je stikalo S ponovno zaprto, se postopek začne znova in se nenehno ponavlja, ko stikalo upravljate VKLOP/IZKLOP.
Načini delovanja
Napetost, ki se pojavi na izhodu, je določena s tem, kako deluje stikalo S. Glede na spodnjo sliko obstajajo trije osnovni tipi toka.
- Recimo, da je stikalo S zaprto na točki, kjer tok, ki teče znotraj tuljave, ni dosegel ničle, tok bo vedno izkušen skozi tuljavo. To se imenuje 'neprekinjen način' (CM).
- Če lahko tok doseže nič za del cikla, kot je prikazano na sliki 2(b), potem vezje deluje v „prekinjenem načinu“ (DM).
- Ko je stikalo zaprto točno takrat, ko je tok tuljave dosegel nič, imenujemo to mejno delovanje CM/DM.
To pomeni, da se lahko v pretvorniku dolarja izhodna napetost in moč spremenita s prilagajanjem obdobij 'vklopa' stikala. To se imenuje tudi razmerje med oznako in prostorom.
To je dovolj teorije; zdaj pa preučimo preprosto vezje v resničnem svetu.
Izdelava praktične zasnove pretvornika dolarjev
Naslednja slika prikazuje preprosto praktično pretvorniško vezje, ki uporablja samo 3 tranzistorje in nekaj drugih pasivnih elementov.
Deluje na naslednji način:
Stikalo S v tem vezju predstavlja tranzistor T1. Druge komponente padajočega pretvornika so dioda D1 in tuljava L1.
Takoj, ko je tokokrog napajan, R3 dovaja osnovni tok T2 (ker je specifikacija napetosti naprej D2 večja od 0,7 V) in T2 se vklopi.
S prevajanjem T2 dobi T1 prednapetost baze in prav tako začne prevajati. V tej situaciji pride do povečanja napetosti v točki P, zaradi česar T2 prevaja še močneje.
Zdaj, ko napetost točke P doseže 9 V, začne tok skozi L1 naraščati. Napetost na tuljavi in njena induktivnost vplivata na to, kako hitro narašča tok v njej.
Ko se tok čez tuljavo poveča, se napetost na R1 zmanjša. Takoj, ko ta potencial doseže 0,7 V (približno 70 mA), se T3 vklopi. To hitro odstrani osnovni tok T1.
Ker tok v L1 zdaj ne more več naraščati, začne napetost v točki P padati. Posledično se T2 izklopi, nato pa T1.
Tok prek L1 zdaj potuje prek D1, dokler ne pade na nič. To povzroči, da se napetost na T2 ponovno poveča in postopek se znova ponovi.
Tranzistorja delujeta kot tiristor s pozitivno povratno zvezo, kar povzroči nihanje. T3 poskrbi, da se T1 izklopi pri vnaprej določenem toku in da vezje deluje v mejnem načinu CM/DM.
Nadgradnja vezja za večje obremenitve
Namesto osvetlitve LED bi lahko to vezje uporabili za delovanje višje nazivne obremenitve. Toda pri večji obremenitvi boste ugotovili, da pretvornik nihanj.
To je posledica obremenitve, ki R3 preprečuje vklop T2 ob zagonu.
Tej težavi se lahko izognete tako, da postavite kondenzator (0,1uF) med točko P in bazo T2.
Druga pametna poteza bi bila izravnava napetosti s priključitvijo elektrolitskega kondenzatorja 10 F na izhod.
Proizvajalec deluje kot vir toka namesto vira napetosti in je nereguliran. Za večino enostavnih aplikacij pa bo to več kot dovolj.
Kako graditi
- 1. korak: Vzemite tračne plošče za splošno uporabo velikosti 20 mm x 20 mm.
- Spep#2: Očistite bakreno stran z brusnim papirjem.
- 3. korak: Vzemite upore in diode in upognite njihove vodnike tako, da ostane 1 mm razdalje med njihovim telesom in vodniki.
- 4. korak: vstavite upore v tiskano vezje in jih spajkajte. Odrežite odvečne dolžine kablov.
- 5. korak: Vstavite tranzistorje v skladu z istim položajem postavitve, kot je prikazano na shemi. Spajkajte njihove vodnike in obrežite podaljšane vodnike.
- 6. korak: Zdaj vstavite induktor, ga spajkajte in odrežite njegove vodnike.
- 7. korak: Končno vstavite kondenzator in LED, spajkajte vodnike. Odrežite odvečne vrvice
Ko je zgornja montaža opravljena, previdno medsebojno povežite vodnike različnih komponent s sklicevanjem na shematski diagram. To naredite s koščki obrezanih vodilnih žic, ki ste jih predhodno odrezali.
Če vodnikov ne morete priključiti neposredno z bakrene strani, lahko uporabite premostitveno žico s strani komponente tiskanega vezja.
Kako testirati
- Naj bo LED na začetku odklopljena.
- Na vezje priključite 9 V DC.
- Izmerite napetost na točkah, kjer naj bi bila LED dioda priključena.
- Biti mora okoli 3 V do 4 V.
- To bo potrdilo, da ste pravilno zgradili pretvornik denarja in da deluje pravilno.
- Lahko IZKLOPITE napajanje in priključite LED nazaj na njeno mesto.
- Zdaj ponovno VKLOPITE enosmerni tok in videli boste, da bo LED močno osvetljena iz vhoda 9 V enosmernega toka z največjo učinkovitostjo.
Kako izmeriti učinkovitost
Za merjenje učinkovitosti lahko ampermeter zaporedno povežete s pozitivno linijo 9 V DC.
Nato lahko odčitek toka pomnožite z napetostjo (9 V).
Rezultat bi lahko bil približno 20 % višji od vatne specifikacije LED.
To bi lahko dokazalo 80-odstotno učinkovitost za vezje pretvornika dolarjev in podobno.
