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Convertisseur Buck DC/DC

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Convertisseurs Buck génèrent une tension de sortie DC qui est inférieur à l’entrée de C.C. En d’autres termes, flambage vers le bas ou en diminuant la tension d’alimentation. Les régulateurs linéaires couramment utilisés démissionner de tension en dissipant l’énergie sous forme de chaleur dans une résistance, qui devient très inefficace avec de grandes différences entre les tensions d’entrée et de sortie. Alors que composants résistifs résidus power par l’intermédiaire de chauffage joule, buck convertisseurs utilisent des réactifs qui ne dissipent idéalement aucun pouvoir et par conséquent peuvent diminuer efficacement la tension avec une augmentation correspondante de courant disponible. Dans le convertisseur buck, un commutateur emprisonne l’alimentation CC pour créer l’entrée d’un filtre passe bas ca. Le filtre passe-bas se composent d’une inductance et d’un condensateur et extraits de la tension moyenne avec seulement de faibles pertes en raison de résistances parasites. Il en résulte une tension de sortie inférieure ou égale à la tension d’entrée. Cette vidéo va illustrer la construction d’un convertisseur buck et étudier comment changer les convertisseurs en bonne condition de fonctionnement affecte sa tension de sortie.

Ce circuit de convertisseur buck utilise un interrupteur électronique pour connecter et déconnecter un inducteur du bloc d’alimentation DC. Ce sélecteur peut-être un transistor bipolaire, un MOSFET ou autre dispositif électronique similaire. L’inducteur et un condensateur forment un filtre passe-bas avec une diode pour fournir un chemin d’accès pour l’inducteur actuels lorsque l’interrupteur est ouvert. La sortie du filtre passe-bas est connectée à la charge. Un train d’impulsions numériques ouvre ou ferme l’interrupteur avec un rapport de droit, D, qui est le rapport entre la durée de la période. Lorsque l’interrupteur est fermé, l’entrée vers le filtre passe-bas est connectée pour V de tension d’alimentation. La diode devient inverse biaisée et ne procède pas et le courant circule à travers l’inducteur. Lorsque l’interrupteur est ouvert, cette inductance doit continuer dans le même sens et la diode devient biaisée vers l’avant pour former une boucle de courant complete. À l’entrée du filtre passe-bas, cette commutation interrupteur produit une onde rectangulaire qui oscille entre V dans en environ zéro Volt. À l’exception de quelques ondulation, la sortie du filtre est la moyenne de l’onde rectangulaire, qui augmente à mesure que le rapport d’obligation augmente. À suffisamment élevée de commutation des fréquences, les condensateurs de charge et décharge les durées sont courtes. Ainsi, l’ondulation de tension devienne petite et le résultat est une propre sortie DC démissionnée de l’entrée de C.C. Car l’inductance et le condensateur sont réactifs, ils ont idéalement sans perte de puissance résistifs. Le filtre LC idéal est alors capable de transmettre la puissance à la charge avec une efficacité de 100 %. En réalité, la résistance du fil de l’inducteur et autres résistances parasites dans le circuit, réduire l’efficacité à l’ordre de 80 à 95 %. Maintenant que les bases du convertisseur buck avaient été discutés, nous allons jeter un oeil à la façon dont un convertisseur buck quitte la tension et continuer comme mode de conduction, également appelée CCM, une condition où l’inductance fonctionne à tout moment avec courant non nul.

Ces expériences utilisent la carte de pôle de puissance HiRel systèmes conçue pour l’expérimentation de différentes topologies de circuit convertisseur CC à CC. BEGIN en veillant à ce que l’approvisionnement en signal interrupteur, S90 est désactivé. Puis branchez l’alimentation signal connecteur DIN J90. Réglez le PWM cavaliers de sélection, J62 et J63 à la position de la boucle ouverte. Ajuster l’alimentation positives 24 volts DC, mais ne pas brancher la sortie de l’alimentation à la carte. Construire le circuit avec le MOSFET supérieur, la diode inférieure et le tableau magnétique de BB. Enregistrez la valeur de l’inductance sur le tableau magnétique de BB. Résistance de charge RL est un potentiomètre de puissance. Utiliser un multimètre pour lire sa résistance tout en ajustant aux 12 ohms. Ensuite connecter la résistance de charge entre les bornes V2 + Set COM. passer Banque sélecteur S30 comme suit. PWM à MOSFET supérieur, utilisez PWM à bord et hors charge. Ensuite, connecter la sonde différentielle oscilloscopes entre borne 15, qui est la porte du MOSFET supérieur et la borne 11, qui est la source. Mettre en marche l’interrupteur d’alimentation de signal, S90 et observer le pouls à former cette lecteurs du MOSFET. Réglez le potentiomètre de réglage de fréquence, RV60 pour produire une fréquence de découpage de 100 kilohertz. Réglez le potentiomètre de ratio de devoir, RV63 donc les impulsions ont un délais de cinq microsecondes.

Garder la sonde portée différentielle entre les bornes 15 et 11, qui sont respectivement la porte et la source du MOSFET supérieur. Pour mesurer la tension aux bornes de la résistance de charge, RL, raccorder l’autre sonde différentielle entre les bornes bornes V2 + et COM. Connectez l’alimentation CC à l’entrée, V1 + et comm. Observez la forme d’onde triangulaire pour la tension de sortie et les impulsions rectangulaires s’entraînent de la signal de commutation. Les rampes à la hausse de la tension de sortie se produisent lorsque l’interrupteur du convertisseur buck est fermé et l’inducteur est transmission d’énergie pour le condensateur et la charge. Les rampes à la baisse se produisent lorsque l’interrupteur est ouvert, l’inducteur est déconnecté de la source de tension d’entrée et le condensateur est d’abandonner certains énergie stockée à la charge. Ensuite, mesurer la valeur moyenne de la tension de sortie et la durée de la source de tension de grille. Notez le courant d’entrée et des lectures de tension du bloc d’alimentation DC. Répéter ce test après avoir réglé le potentiomètre de ratio de devoir, RV64 donc le train d’impulsions a rapports d’obligation de 0,4, 0,6 et 0,7. Comme le rapport entre le devoir D augmente, la tension moyenne de sortie du convertisseur buck augmente également. Idéalement, si D a une valeur de 0,3, puis une entrée de 24 volts génère une sortie d’environ 7,2 volts. De même, si D est de 0,5, puis sortie serait environ 12 volts ou si D est de 0,7, le résultat serait environ 16,8 volts et ainsi de suite.

Le ratio de devoir la valeur 0,5 et puis connectez l’entrée alimentation CC aux bornes V1 + et COM. Set RV60 pour produire une fréquence de découpage de 100 kilohertz. Comme avant, la forme d’onde de tension de sortie est une onde triangulaire résultant du filtre passe-bas agissant sur l’onde rectangulaire d’entrée. La source de tension gate est un train d’impulsions numériques avec une fréquence de 100 kilohertz. Une période de 10 microsecondes et un délais de cinq microsecondes. Mesurer la valeur moyenne de la tension de sortie et la durée du portail à la tension de la source. Notez le courant d’entrée et des lectures de tension du bloc d’alimentation DC. Répéter ce test après ajustement RV60 à une fréquence de découpage de 10, 20 et 40 kilohertz avec le rapport de douane fixé à 0,5. Lorsque la fréquence augmente, l’ondulation de sortie diminue parce que condensateur charge et décharge fois aussi diminution. En général, la tension de sortie est de cette expérience sont moindre que prévu de la relation idéale. Cet écart est le résultat d’un élément parasite tels que la résistance du fil dans l’inducteur et autres résistances dans le circuit, entraînant des chutes de tension non-idéal et perte d’énergie non comptabilisées.

Convertisseur Buck procure la régulation de tension bien contrôlée avec un accompagnement pas jusqu'à en courant, ce qui les rend crucial pour les applications concernées par la perte de puissance minimale dans le processus de conversion. Consommation d’énergie dans les ordinateurs portables a diminué considérablement en raison du développement des microprocesseurs qui fonctionnent avec seulement 1,8 ou 0,8 volts. Ordinateurs portables et appareils contrôlés à distance utilisation buck convertisseurs pour réduire la tension des batteries au lithium à ces faibles valeurs, prolonger leur autonomie utile et intensifier la batterie actuelle pour répondre aux besoins des circuits intégrés avec des millions de transistors. Appareils électroniques comme les téléphones cellulaires utilisent des batteries lithium-ion avec une tension nominale, environ 3,6 à 3,7 volts. Cependant, chargeurs de batterie normalisée avec les connecteurs USB alimentation 5 volts. Un convertisseur buck dans le dispositif électronique descend la sortie USB pour la basse tension nécessaire pour recharger la batterie lithium-ion.

Vous avez juste regardé introduction de Jove pour convertisseurs de buck. Vous devez maintenant comprendre leur fonctionnement et comment la sortie CC dépend du ratio de devoir et la fréquence de découpage. Merci de regarder.

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