Dc-dc buck converter circuit

Sa proyektong ito gagawa kami ng isang Buck Converter Circuit gamit ang Arduino at N-Channel MOSFET na may maximum na kasalukuyang kapasidad na 6 amps. Pupunta kami pababa sa 12v DC sa anumang halaga sa pagitan ng 0 at 10v DC. Maaari naming makontrol ang halaga ng boltahe ng output sa pamamagitan ng pag-ikot ng potensyomiter.

Ang isang buck converter ay isang DC to DC converter, na bumababa sa boltahe ng DC. Ito ay tulad ng isang transpormer na may isang pagkakaiba; samantalang ang transpormer ay bumababa ng AC boltahe na converter ng converter ay bumababa sa boltahe ng DC. Ang kahusayan ng buck converter ay mas mababa kaysa sa isang transpormer.

Ang mga pangunahing bahagi ng buck converter ay mosfet; alinman sa n-channel o p-channel at mataas na dalas ng Square Pulse Generator (alinman sa isang timer IC o microcontroller). Ginagamit ang Arduino dito bilang Pulse Generator, maaari ding magamit ang isang 555 Timer IC para sa hangaring ito. Narito ipinakita namin ang converter ng Buck na ito sa pamamagitan ng pagkontrol sa bilis ng DC-Motor sa Potentiometer, sinubukan din ang boltahe gamit ang Multimeter. Suriin ang Video sa pagtatapos ng artikulong ito.

Mga Kinakailangan na Bahagi:

1. Arduino Uno
2. IRF540N
3. Inductor (100Uh)
4. Kapasitor (100uf)
5. Schottky Diode
6. Potensyomiter
7. 10k, 100ohm Resistor
8. Mag-load
9. 12v Baterya

Circuit Diagram at Mga Koneksyon:

Gumawa ng mga koneksyon tulad ng ipinapakita sa circuit diagram sa itaas para sa DC-DC Buck Converter.

1. Ikonekta ang isang terminal ng inductor sa mapagkukunan ng mosfet, at isa pa sa LED sa serye na may 1k risistor. Ang pagkarga ay konektado kahanay sa pag-aayos na ito.
2. Ikonekta ang 10k risistor sa pagitan ng gate at mapagkukunan.
3. Ikonekta ang capacitor sa kahanay sa pag-load.
4. Ikonekta ang positibong terminal ng baterya upang maubos at negatibo sa negatibong terminal ng capacitor.
5. Ikonekta ang p terminal ng diode sa negatibo ng baterya at n terminal nang direkta sa mapagkukunan.
6. Ang PWM na pin ng Arduino ay pupunta sa gate ng mosfet
7. Ang GND pin ng Arduino ay papunta sa mapagkukunan ng mosfet. Huwag ikonekta ito doon o hindi gagana ang circuit.
8. Ikonekta ang matinding terminal ng potentiometer's sa 5v pin at GND pin ng Arduino ayon sa pagkakabanggit. Sapagkat ang wiper terminal sa analog pin A1.

Pag-andar ng Arduino:

Tulad ng naipaliwanag na, nagpapadala si Arduino ng mga pulso sa orasan sa base ng MOSFET. Ang dalas ng mga pulso ng orasan ay tinatayang. 65 Khz. Ito ay sanhi ng napakabilis na paglipat ng mosfet at nakakakuha kami ng isang average na halaga ng boltahe. Dapat mong malaman ang tungkol sa ADC at PWM sa Arduino, na malilinaw sa iyo kung gaano nabuo ang mga pulso ng dalas ng dalas ng Arduino:

• Batay sa Arduino LED Dimmer gamit ang PWM
• Paano Gumamit ng ADC sa Arduino Uno?

Pag-andar ng MOSFET:

Ang Mosfet ay ginagamit para sa dalawang layunin:

1. Para sa mataas na bilis ng paglipat ng boltahe ng output.
2. Upang magbigay ng mataas na kasalukuyang may mas kaunting pagwawaldas ng init.

Pag-andar ng inductor:

Ginagamit ang inductor upang makontrol ang mga spike ng boltahe na maaaring makapinsala sa mosfet. Nag-iimbak ang Inductor ng enerhiya kapag nakabukas ang mosfet at naglalabas ng nakaimbak na enerhiya na ito kapag naka-off ang mosfet. Dahil ang dalas ay napakataas, ang halaga ng inductance na kinakailangan para sa hangaring ito ay napakababa (sa paligid ng 100uH).

Pag-andar ng Schottky Diode:

Nakumpleto ng Schottky diode ang loop ng kasalukuyang kapag ang mosfet ay naka-off at sa gayon ay tinitiyak ang makinis na supply ng kasalukuyang i-load. Bukod dito, ang schottky diode ay napapawi ang napakababang init at gumagana ng maayos sa mas mataas na dalas kaysa sa mga regular na diode.

Pag-andar ng LED: Ang

ningning ng LED ay nagpapahiwatig ng step down voltage sa kabuuan ng pagkarga. Habang paikutin namin ang Potentiometro, magkakaiba ang ningning ng LED.

Pag-andar ng potentiometer:

Kapag ang wiper terminal ng potentiometer ay itinapon sa iba't ibang posisyon, ang boltahe sa pagitan nito at mga pagbabago sa lupa na kung saan ay binabago ang halagang analog na natanggap ng pin A1 ng arduino. Ang bagong halagang ito ay mai-map sa pagitan ng 0 at 255 at pagkatapos ay ibigay sa pin 6 ng Arduino para sa PWM.

** Ang kapasitor ay nagpapakinis ng boltahe na ibinigay upang mai-load.

Bakit ang risistor sa pagitan ng gate at pinagmulan?

Kahit na ang kaunting ingay sa gate ng MOSFET ay maaaring i-on ito, kaya upang maiwasan na mangyari ito ay palaging pinapayuhan na ikonekta ang mataas na halaga ng risistor sa pagitan ng gate at mapagkukunan.

Paliwanag sa Code:

Kumpletuhin ang Arduino code, para sa pagbuo ng mga pulso ng dalas ng dalas, ay ibinibigay sa seksyon ng code sa ibaba.

Ang code ay simple at nagpapaliwanag sa sarili, kaya narito lamang ang naipaliwanag namin na ilang mga bahagi ng code.

Ang variable x ay nakatalaga sa halagang analog na natanggap mula sa analog pin A0 ng Arduino

x = analogRead (A1);

Ang variable na w ay itinalaga ng na-map na halaga na nasa pagitan ng 0 at 255. Dito nakalagay ang mga halaga ng ADC ng Arduino sa 2 hanggang 255 gamit ang pagpapaandar ng map sa Arduino.

w = mapa (x, 0,1023,0,255);

Ang normal na dalas ng PWM para sa pin 6 ay tinatayang.1khz. Ang dalas na ito ay hindi angkop para sa mga layunin tulad ng buck converter. Samakatuwid ang dalas na ito ay dapat na tumaas sa isang napakataas na antas. Maaari itong makamit gamit ang isang linya ng code sa walang bisa na pag-set up:

TCCR0B = TCCR0B & B11111000 - B00000001; // pagbabago ng dalas ng pwm sa 65 KHZ tinatayang.

Paggawa ng DC-DC Buck Converter:

Kapag ang circuit ay nakabukas, ang mosfet ay nakabukas at naka-off na may dalas na 65 khz. Ito ay sanhi ng inductor upang mag-imbak ng enerhiya kapag nakabukas ang mosfet at pagkatapos ay bigyan ang nakaimbak na enerhiya na ito upang mai-load kapag ang mosfet ay nakasara. Dahil nangyayari ito sa napakataas na dalas, nakakakuha kami ng isang average na halaga ng pulsed output voltage depende sa posisyon ng wiper terminal ng potentiometer na patungkol sa 5v terminal. At habang ang boltahe na ito sa pagitan ng wiper terminal at ground ay tumataas sa gayon ang mapped na halaga sa pwm pin no. 6 ng Arduino.

Sabihin nating ang na-map na halagang ito ay 200. Kung gayon ang boltahe ng PWM sa pin 6 ay magiging sa: = 3.921 volts

At dahil ang MOSFET ay isang aparato na umaasa sa boltahe, ang pwm boltahe na ito ay huli na natutukoy ang boltahe sa kabuuan ng pagkarga.

Narito ipinakita namin ang converter ng Buck na ito sa pamamagitan ng pag-ikot ng DC-Motor at sa Multimeter, suriin ang Video sa ibaba. Kinontrol namin ang bilis ng motor na may Potentiometer at kinokontrol ang ningning ng LED na may Potentiometer.