DC/DC Buck Converter

Dit experiment maakt gebruik van de DC-DC converter board geleverd door HiRel Systems. http://www.hirelsystems.com/shop/Power-Pole-Board.html

Informatie over de werking van de board vindt u in deze collectievideo "Introduction to the HiRel Board."

De hier getoonde procedure is van toepassing op elke eenvoudige buck converter circuit die kan worden gebouwd op proto boards, bread boards of printplaten.

1. Board setup

1. Verbind de ±12 signaal voeding bij de "DIN" connector maar houd "S90" UIT.
2. Zorg ervoor dat de PWM controle selector in de open-loop positie staat.
3. Stel de DC voeding in op 24 V. Houd de uitgang los van de board.
4. Voordat u de belastingsweerstand aansluit, stel deze in op 12 Ω.
5. Bouw het circuit weergegeven in Fig. 2 door de bovenste MOSFET, onderste diode en BB magnetische board te gebruiken. Noteer de inductantie waarde die op de board staat. Merk op dat de BB magnetische board een inductor heeft met twee aansluitingen die in de DC-DC converter (power-pole) board steken.
   1. Verbind "R_L" over "V2+" en "COM."
   2. Zorg ervoor dat de schakelarray voor MOSFET selectie, PWM selectie en andere instellingen zijn zoals getoond in Fig. 2.

Figuur 2. Buck converter circuit

2. Aanpassen van de Duty Ratio en Schakelfrequentie

1. Verbind de differentiële sonde over de gate naar source van de bovenste MOSFET.
2. Schakel "S90" AANWEZIG. Er zou een schakel signaal op het oscilloscoopscherm moeten verschijnen.
   1. Stel de signaal tijdas in om twee of drie perioden te zien.
   2. Stel de frequentie potentiometer in om een frequentie van 100 kHz (periode van 10µs) te bereiken.
   3. Stel de duty ratio potentiometer in om een 50% duty ratio te bereiken.

3. Buck Converter Testen voor Variabele Ingang

1. Verbind de ingang DC voeding, die al op 24 V is ingesteld, naar "V1+" en "COM."
2. Verbind de differentiële sonde over de gate naar source van de bovenste MOSFET.
   1. Verbind de andere sonde over de belasting. Zorg ervoor dat de aardverbinding is aangesloten op "COM."
3. Vang de golfvormen en meet de gemiddelde uitgangsspanning en de aan-tijd van de gate-to-source spanning (ook de duty ratio).
   1. Noteer de ingangsstroom en spanning metingen op de DC voeding.
4. Stel de ingangsspanning in op 21 V, 18 V en 15 V, en herhaal de bovenstaande stappen voor elke van deze spanningen.
5. Ontkoppel de ingang DC voeding en stel de uitgang in op 24 V.

4. Buck Converter Testen voor Variabele Duty Ratio

1. Verbind de differentiële sonde over de gate naar source van de bovenste MOSFET.
   1. Verbind de andere sonde over de belasting. Zorg ervoor dat de aardverbinding is aangesloten op "COM."
2. Verbind de ingang DC voeding die op 24 V is ingesteld tussen "V1+" en "COM."
3. Vang de golfvormen en meet de gemiddelde uitgangsspanning en de aan-tijd van de gate-to-source spanning (ook de duty ratio).
   1. Noteer de ingangsstroom en spanning metingen op de DC voeding.
   2. Stel de duty ratio in voor drie stappen naar keuze tussen 30% en 70%. Herhaal de bovenstaande stappen voor elke van deze drie duty ratios.
4. Reset de duty ratio naar 50%.
5. Ontkoppel de ingang DC voeding.

5. Buck Converter Testen voor Variabele Schakelfrequentie

1. Verbind de differentiële sonde over de gate naar source van de bovenste MOSFET.
2. Verbind de andere sonde over de belasting. Zorg ervoor dat de aardverbinding is aangesloten op "COM."
3. Verbind de ingang DC voeding naar "V1+" en "COM."
4. Vang de golfvormen en meet de gemiddelde uitgangsspanning en de aan-tijd van de gate-to-source spanning (ook de duty ratio).
   1. Noteer de ingangsstroom en spanning metingen op de DC voeding.
   2. Stel de schakelfrequentie in voor drie stappen naar keuze tussen 5 kHz en 40 kHz. Herhaal de bovenstaande stappen voor elke van deze drie duty ratios.
5. Schakel de ingang DC voeding en "S90" UIT, en ontmantel vervolgens het circuit.