Convertidor Buck de bricolaje:Tutorial del convertidor Buck
Si utiliza con frecuencia una fuente de alimentación de corriente de salida lineal tradicional, entonces estará de acuerdo en que no es tan eficiente. En este caso, un convertidor reductor es una mejor opción de potencia de salida, ya que reduce el voltaje de entrada de manera efectiva. Pero, ¿hay más en un convertidor de dinero de bricolaje?
Sí, hay más en el dispositivo. Primero, tiene al menos dos semiconductores. Y los semiconductores actúan como un diodo y una resistencia. Pero puede reemplazar el diodo con un segundo transistor, lo cual es útil para la rectificación simultánea.
En segundo lugar, el convertidor reductor es altamente competente en la realización de tareas como cambiar el voltaje de la fuente de alimentación de salida de una computadora a voltajes más bajos que necesitan dispositivos como la CPU, el USB y la DRAM.
Dicho esto, aprenderá más sobre el convertidor de dinero en este artículo. En esencia, destacaremos qué es, cómo funciona y cómo puedes hacer uno.
¡Vamos a hacerlo ya!
¿Qué es un convertidor Buck?
Anteriormente, hablamos brevemente sobre el convertidor de dinero. Pero hablaremos extensamente sobre el tema aquí. Dicho esto, un convertidor reductor es más como un convertidor de potencia de CC a CC o reductor. Además, su función principal es reducir el voltaje del suministro (entrada) a la carga (salida).
Dado que el dispositivo tiene al menos dos semiconductores, como mencionamos, pertenece a una clase de SMPS (fuente de alimentación conmutada).
Fuente de alimentación de modo conmutado
Además, aparte de los dos semiconductores que tiene el dispositivo, viene con al menos un elemento de almacenamiento de energía.
El elemento de almacenamiento de energía en cuestión suele ser un inductor, un condensador o una combinación. Por lo tanto, si planea reducir las ondas de voltaje de los transistores de potencia, es crucial asegurarse de que el convertidor reductor tenga filtros hechos de capacitores promedio simples (o en combinación con inductores a veces) agregados al filtro del lado de la fuente y del lado de la carga.
Por lo tanto, no sorprende que los convertidores reductores hagan un excelente trabajo proporcionando eficiencia energética como convertidores de CC a CC en comparación con las fuentes de alimentación lineales. Además, vale la pena mencionar que este dispositivo es altamente eficiente en más del 90 %, lo que aumenta su eficacia para tareas como cambiar un cargador solar o el voltaje de suministro masivo de la computadora.
¿Cómo funciona un convertidor Buck?
Cuando se trata de convertidores de tronzado, es fundamental tener en cuenta que el funcionamiento del circuito del dispositivo está sujeto al estado de conducción del MOSFET. En otras palabras, el convertidor reductor funciona según su estado (apagado o encendido).
Entonces, la corriente en el circuito es cero, si el dispositivo está apagado o el interruptor está abierto. Pero, si el interruptor está cerrado o encendido, la corriente aumentará. Además, el inductor creará un voltaje opuesto entre sus terminales, como reacción al cambio de corriente.
Como resultado, el rango de voltaje de entrada caerá, lo que se opondrá al voltaje de la fuente y disminuirá el voltaje neto a través de la carga.
Con el tiempo, el voltaje a través del inductor y la tasa de cambio de corriente se reducirán. Por lo tanto, el voltaje en la carga aumentará. Mientras esto sucede, el inductor almacenará energía. Entonces, si el interruptor se abre mientras la corriente aún está cambiando, el inductor experimentará una caída de voltaje. Además, la fuente de voltaje del filtro de entrada será mayor que el voltaje en la carga.
Si el interruptor vuelve a estar apagado, la fuente de voltaje dejará el circuito
Lo que provoca una disminución de la corriente. Cuando esto sucede, habrá un voltaje reducido a través del inductor como resultado de la corriente decreciente. Entonces, el inductor se convertirá en una fuente de corriente.
Dicho esto, el circuito convertidor reductor opera en dos modos diferentes:continuo y discontinuo. El modo continuo ocurre cuando el valor de la corriente que pasa por el inductor nunca cae a cero durante el ciclo de conmutación.
Como resultado, cuando el interruptor se cierra, el voltaje del chip reductor a través del inductor es VL =Vi – Vo . Y mientras la caída de voltaje sea casi constante, la corriente a través del inductor aumentará linealmente.
Además, cuando se abre el interruptor, el diodo estará polarizado directamente. Entonces, la corriente disminuirá y el voltaje a través del inductor será VL =-Vo . entonces, la energía que almacena el inductor L es:
E =½ LI 2 L
Además, la energía en el inductor disminuye durante el estado de apagado y aumenta en el estado de encendido. Además, el inductor L es útil para conducir energía desde la entrada hasta la salida del convertidor. El modo discontinuo, por otro lado, ocurre cuando la carga requiere muy poca energía.
Por lo tanto, la corriente que pasa por el inductor caerá a cero. Cuando esto sucede, el capacitor de salida se descargará en cada ciclo, lo que provoca mayores pérdidas por conmutación.
¿Cómo se hace un convertidor Buck simple?
Antes de hacer un convertidor reductor simple, es crucial hacer referencia a un diagrama de circuito. Por lo tanto, puede hacer uso de la de aquí.
Lista de cosas necesarias
Diodo Schottky
Sección de diodo Schottky
Potenciómetro
Potenciómetro
Batería de entrada de 12V
1Batería de plomo de 2v
Panel único
Resistencia (10k, 100 ohmios)
Resistencia de 10K
Arduino UNO
Placa Arduino UDO
IRF540N
Motor (carga)
Condensador (100uf)
Condensadores 100uf
Inductor (100Uh)
Inductores pequeños de 100 uh
Puedes hacer el convertidor de dinero en los siguientes pasos:
- Comience conectando los terminales finales del potenciómetro al pin del riel de alimentación de 5 V. Además, debe conectar su pin de tierra de Arduino UNO respectivamente, mientras que su terminal de limpiaparabrisas va al pin A1 de la electrónica analógica.
- Une el pin 6 de PWM de Arduino a la parte inferior del MOSFET.
- Conecte el terminal positivo de la batería al drenaje del MOSFET. Y repita lo mismo para el negativo al terminal p del diodo Schottky.
- Conecte el motor desde el terminal p del diodo schottky en serie con el inductor al terminal fuente del MOSFET.
- Una el terminal n del diodo de Schottky al terminal fuente del MOSFET.
- Al otro lado del motor, conecte el capacitor de 47 uf.
- Finalmente, puede vincular el pin de tierra de Arduino al terminal fuente de MOSFET.
El objetivo de usar el MOSFET es cambiar el voltaje de entrada a una frecuencia alta. Además, ofrece una menor disipación de calor con una corriente alta. Además, el inductor cumple la función de proteger al MOSFET de picos de alto voltaje (que es típico de este proyecto electrónico).
El Arduino es útil para la alta velocidad de conmutación del MOSFET. Y la función del diodo Schottky es ayudar a completar el bucle para el flujo de corriente. Entonces, si no hay un diodo Schottky cuando apaga el MOSFET, el inductor liberará su energía al motor. Entonces, tendrá poco o ningún efecto sobre la carga debido al ciclo incompleto.
El potenciómetro es otro componente vital que ofrece valor analógico al Arduino basado en el voltaje PWM que recibe la terminal de puerta del MOSFET del pin 6 PWM de Arduino. Con este valor, hay control del voltaje de salida a través de la carga.
Aplicaciones del convertidor Buck
El convertidor buck es bastante útil para algunas aplicaciones comunes como:
Cargadores de batería
Cargador solar de batería
Es típico que la mayoría de las personas deseen que su batería portátil o teléfono inteligente se cargue rápidamente sin calentar los dispositivos. Entonces, el convertidor de dinero es la respuesta y generalmente se encuentra en el interior del dispositivo móvil, ya que el puerto de carga es un puerto micro USB.
Amplificadores de audio de potencia
Control de potencia y amplificadores de audio
La etapa de potencia de un amplificador de audio de potencia es un convertidor reductor. Y un buen ejemplo de este dispositivo que utiliza el convertidor reductor son los amplificadores de clase D.
Cuadcópteros
Dji Phantom Quadcopter
Los paquetes de baterías de litio de varias celdas alimentan los cuadricópteros. Y la configuración del paquete suele ser de dos a seis celdas en serie. Además, los paquetes de baterías producen un rango de voltaje de alrededor de 6V -25V. Por lo tanto, un convertidor reductor ayuda a reducir el voltaje de la batería a aproximadamente 5 V o 3,3 V para que lo use el controlador de vuelo del dispositivo.
Puede encontrar el convertidor reductor en el diseño de PCB de distribución de energía que dirige la energía de la batería o los controladores electrónicos de velocidad.
Conclusión
El convertidor reductor de bricolaje es el proyecto ideal para subirse si está buscando un convertidor CC-CC que cambie de manera eficiente un alto voltaje a un bajo voltaje. Además, el dispositivo es útil para productos electrónicos de consumo que requieren estabilizar el voltaje caído de la batería bajo carga.
¿Qué opinas de los convertidores Buck? ¿Planeas intentar el proyecto? ¿O tienes preguntas? No dude en ponerse en contacto con nosotros.
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