Convertitore buck (riduttore) DC-DC

Questo esperimento utilizzerà la scheda convertitore DC-DC fornita da HiRel Systems. http://www.hirelsystems.com/shop/Power-Pole-Board.html

Informazioni sul funzionamento della scheda sono disponibili in questo video di raccolta "Introduzione alla scheda HiRel".

La procedura mostrata qui si applica a qualsiasi semplice circuito di conversione buck che può essere costruito su schede proto, schede bread o circuiti stampati.

1. Configurazione della scheda

1. Collegare l'alimentazione del segnale ±12 al connettore "DIN" ma mantenere "S90" OFF.
2. Assicurarsi che il selettore di controllo PWM si trova nella posizione a ciclo aperto.
3. Impostare l'alimentazione CC a 24 V. Tenere l'uscita scollegata dalla scheda.
4. Prima di collegare la resistenza di carico, regolarla a 12 Ω.
5. Costruire il circuito mostrato in Fig. 2 utilizzando il MOSFET superiore, il diodo inferiore e la scheda magnetica BB. Registrare il valore di induttanza mostrato nella scheda. Si noti che la scheda magnetica BB ha un induttore con due terminali che si collegano alla scheda del convertitore DC-DC (power-pole).
   1. Collegare "R_L"attraverso "V2+" e "COM".
   2. Assicurarsi che l'array di switch per la selezione MOSFET, la selezione PWM e altre impostazioni siano come mostrato in Fig. 2.

Figura 2. Circuito convertitore Buck

2. Regolazione del rapporto di servizio e della frequenza di commutazione

1. Collegare la sonda differenziale attraverso il cancello alla sorgente del MOSFET superiore.
2. Attiva "S90". Un segnale di commutazione dovrebbe apparire sullo schermo dell'oscilloscopio.
   1. Regolare l'asse temporale del segnale per visualizzare due o tre periodi.
   2. Regolare il potenziometro di frequenza per ottenere una frequenza di 100 kHz (periodo di 10μs).
   3. Regolare il potenziometro del rapporto di lavoro per ottenere un rapporto di servizio del 50%.

3. Test del convertitore Buck per l'input variabile

1. Collegare l'alimentatore CC in ingresso, che è già impostato a 24 V, su "V1+" e "COM".
2. Collegare la sonda differenziale attraverso il cancello alla sorgente del MOSFET superiore.
   1. Collegare l'altra sonda attraverso il carico. Assicurarsi che il connettore di terra sia collegato a "COM".
3. Cattura le forme d'onda e misura la tensione di uscita media e il tempo di uscita della tensione gate-to-source (anche il rapporto di servizio).
   1. Registrare le letture di corrente e tensione in ingresso sull'alimentatore CC.
4. Regolare la tensione di ingresso a 21 V, 18 V e 15 V e ripetere i passaggi precedenti per ciascuna di queste tensioni.
5. Scollegare l'alimentazione CC in ingresso e regolarne l'uscita a 24 V.

4. Test del convertitore buck per il rapporto di lavoro variabile

1. Collegare la sonda differenziale attraverso il cancello alla sorgente del MOSFET superiore.
   1. Collegare l'altra sonda attraverso il carico. Assicurarsi che il connettore di terra sia collegato a "COM".
2. Collegare l'alimentazione CC di ingresso impostata su 24 V tra "V1+" e "COM".
3. Cattura le forme d'onda e misura la tensione di uscita media e il tempo di uscita della tensione gate-to-source (anche il rapporto di servizio).
   1. Registrare le letture di corrente e tensione in ingresso sull'alimentatore CC.
   2. Regola il rapporto di servizio per tre passaggi a tua scelta tra il 30% e il 70%. Ripetere i passaggi precedenti per ciascuno di questi tre rapporti di servizio.
4. Reimpostare il rapporto di servizio al 50%.
5. Scollegare l'alimentazione CC in ingresso.

5. Test del convertitore Buck per la frequenza di commutazione variabile

1. Collegare la sonda differenziale attraverso il cancello alla sorgente del MOSFET superiore.
2. Collegare l'altra sonda attraverso il carico. Assicurarsi che il connettore di terra sia collegato a "COM".
3. Collegare l'alimentazione CC di ingresso a "V1+" e "COM".
4. Cattura le forme d'onda e misura la tensione di uscita media e il tempo di uscita della tensione gate-to-source (anche il rapporto di servizio).
   1. Registrare la corrente di ingresso e la lettura della tensione sull'alimentatore CC.
   2. Regola la frequenza di commutazione per tre passaggi a tua scelta tra 5 kHz e 40 kHz. Ripetere i passaggi precedenti per ciascuno di questi tre rapporti di servizio.
5. Spegnere l'alimentazione CC di ingresso e "S90", quindi smontare il circuito.