วงจรบั๊กคอนเวอร์เตอร์ที่ใช้งานได้จริงที่อธิบายไว้ในที่นี้ใช้ทรานซิสเตอร์เพียง 3 ตัวและง่ายต่อการสร้าง แม้ว่าวงจรจะเรียบง่าย แต่ก็มีประสิทธิภาพสูง

วงจรนี้สามารถใช้เพื่อขับเคลื่อน LED 3.3 V จากแหล่งจ่ายที่สูงกว่า เช่น จากอินพุตแหล่งจ่าย 12 V หรือ 9 V

การออกแบบตัวแปลงบั๊กสามารถอัพเกรดได้อย่างง่ายดายเพื่อใช้งานโหลดที่มีคะแนนสูงกว่าแทน LED

สารบัญ

การทำงานพื้นฐานของโทโพโลยีตัวแปลงบั๊ก

อ้างอิงจากรูปด้านล่างมาลองทำความเข้าใจกัน ตัวแปลง 'เจ้าชู้' หรือ 'ขั้นตอนลง' ทำงานอย่างไร . ด้วยวงจรแปลงบั๊ก แรงดันไฟฟ้าอินพุตที่สูงขึ้นสามารถเปลี่ยนเป็นแรงดันเอาต์พุตที่ต่ำกว่าได้ โหมดการทำงานพื้นฐานของมันอธิบายไว้ดังนี้

ทันทีที่กดสวิตช์ S แรงดันไฟฟ้าบวกจะพัฒนาผ่านตัวเหนี่ยวนำ L เนื่องจาก Uin สูงกว่า Uout ขดลวดเริ่มพยายามต้านทานกระแสไหลในทันที เป็นผลให้กระแสในขดลวดเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงและพลังงานเริ่มสะสมในขดลวด

ถัดไป ทันทีที่เปิดสวิตช์ S กระแสที่เก็บไว้จะไหลผ่านขดลวดไปยังตัวเก็บประจุเอาต์พุตผ่านไดโอด D

เนื่องจากแรงดันไฟฟ้า UL ที่ตัดขวางคอยล์เป็นค่าลบ กระแสที่ไหลผ่านคอยล์จะลดลงเป็นเส้นตรง เอาต์พุตได้รับพลังงานที่จับและเก็บไว้ในขดลวด ตอนนี้ หากสวิตช์ S ปิดอีกครั้ง ขั้นตอนจะเริ่มต้นใหม่อีกครั้งและทำซ้ำต่อไปเมื่อเปิด/ปิดสวิตช์

โหมดการทำงาน

แรงดันไฟฟ้าที่ปรากฏที่เอาต์พุตถูกกำหนดโดยวิธีการทำงานของสวิตช์ S ตามรูปด้านล่าง มีสามประเภทพื้นฐานของกระแส

สมมุติว่าสวิตช์ S ถูกปิด ณ จุดที่กระแสไหลภายในขดลวดไม่ถึงศูนย์ กระแสจะไหลผ่านขดลวดเสมอ สิ่งนี้เรียกว่า 'โหมดต่อเนื่อง' (CM)
หากกระแสสามารถเข้าถึงศูนย์สำหรับส่วนหนึ่งของวัฏจักรดังแสดงในรูปที่ 2 (b) แสดงว่าวงจรกำลังทำงานใน 'โหมดที่ไม่ต่อเนื่อง' (DM)
เมื่อปิดสวิตช์เมื่อกระแสคอยล์ถึงศูนย์ เราเรียกการดำเนินการจำกัด CM/DM นี้

ซึ่งหมายความว่าในตัวแปลงบั๊ก ทั้งแรงดันเอาต์พุตและกำลังไฟฟ้าสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการปรับช่วง 'เปิด' ของสวิตช์ นี่เรียกว่าอัตราส่วนพื้นที่ว่าง

ทฤษฎีเพียงพอแล้ว ตอนนี้ เรามาตรวจสอบวงจรในโลกแห่งความจริงที่ตรงไปตรงมากัน

การออกแบบ Buck Converter ที่ใช้งานได้จริง

รูปต่อไปนี้แสดงวงจรตัวแปลงบั๊กที่ใช้งานได้จริงโดยใช้ทรานซิสเตอร์เพียง 3 ตัวและองค์ประกอบแบบพาสซีฟอื่น ๆ อีกสองสามตัว

มันทำงานในลักษณะต่อไปนี้:

สวิตช์ S ในวงจรนี้แสดงโดยทรานซิสเตอร์ T1 ส่วนประกอบอื่นๆ ของสเต็ปดาวน์คอนเวอร์เตอร์ ได้แก่ ไดโอด D1 และคอยล์ L1

ทันทีที่วงจรได้รับพลังงาน R3 จะจ่ายกระแสไฟฐานไปที่ T2 (เนื่องจากข้อมูลจำเพาะของแรงดันไฟไปข้างหน้าของ D2 มีขนาดใหญ่กว่า 0.7 V) และ T2 จะเปิดอยู่

ด้วยการนำ T2 T1 จะได้รับอคติพื้นฐานและเริ่มดำเนินการด้วย ในสถานการณ์นี้ จุด P ประสบกับการเพิ่มขึ้นของแรงดันไฟฟ้า ซึ่งทำให้ T2 ดำเนินการได้ยากขึ้น

เมื่อแรงดันของจุด P ถึง 9 V กระแสที่ไหลผ่าน L1 จะเริ่มเพิ่มขึ้น แรงดันไฟฟ้าทั่วทั้งคอยล์และการเหนี่ยวนำทั้งสองมีอิทธิพลต่อความเร็วของกระแสภายในที่เพิ่มขึ้น

เมื่อกระแสในขดลวดเพิ่มขึ้น แรงดันตกคร่อม R1 จะลดลง ทันทีที่ศักยภาพนี้กระทบ 0.7 V (ประมาณ 70 mA) ทำให้ T3 เปิดขึ้น สิ่งนี้จะลบกระแสฐานของ T1 อย่างรวดเร็ว

เนื่องจากกระแสใน L1 ไม่สามารถเพิ่มขึ้นได้อีกต่อไป แรงดันไฟฟ้าที่จุด P เริ่มลดลง ดังนั้น T2 จึงถูกปิด ตามด้วย T1

กระแสผ่าน L1 ตอนนี้เดินทางผ่าน D1 จนกระทั่งลดลงเหลือศูนย์ สิ่งนี้ทำให้แรงดันไฟฟ้าบน T2 เพิ่มขึ้นอีกครั้ง และกระบวนการจะเกิดซ้ำอีกครั้ง

ทรานซิสเตอร์ทำงานเป็นไทริสเตอร์ที่มีการป้อนกลับในเชิงบวก ส่งผลให้เกิดการสั่น T3 ทำให้แน่ใจว่า T1 ถูกปิดที่กระแสที่กำหนดไว้และวงจรทำงานในโหมดจำกัด CM/DM

การอัพเกรดวงจรสำหรับการโหลดที่สูงขึ้น

แทนที่จะให้แสง LED คุณสามารถใช้วงจรนี้เพื่อดำเนินการโหลดที่มีพิกัดสูงกว่า แต่ด้วยภาระที่สูงขึ้น คุณจะพบว่าตัวแปลงบั๊กไม่สั่น

นี่เป็นเพราะภาระที่ขัดขวางไม่ให้ R3 เปิด T2 เมื่อเริ่มต้น

ปัญหานี้อาจหลีกเลี่ยงได้โดยการวางตัวเก็บประจุ (0.1uF) ระหว่างจุด P และฐานของ T2

“วิธีรับ 3 เฟสจากเฟสเดียว ”

การเคลื่อนไหวที่ชาญฉลาดอีกอย่างหนึ่งคือการทำให้แรงดันไฟฟ้าเรียบโดยเชื่อมต่อตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า 10 F ข้ามเอาต์พุต

ตัวแปลงบั๊กทำหน้าที่เป็นแหล่งจ่ายกระแสแทนที่จะเป็นแหล่งจ่ายแรงดันและไม่ได้รับการควบคุม อย่างไรก็ตาม สำหรับการใช้งานที่ตรงไปตรงมาที่สุด วิธีนี้ก็เพียงพอแล้ว

วิธีการสร้าง

ขั้นตอนที่ #1: ใช้แผ่นกระดานเอนกประสงค์ขนาด 20 มม. คูณ 20 มม.
Spep #2: ทำความสะอาดด้านทองแดงด้วยกระดาษทราย
ขั้นตอนที่ #3: นำตัวต้านทานและไดโอดและงอลีดโดยเว้นระยะห่าง 1 มม. ระหว่างร่างกายกับสาย
ขั้นตอนที่ #4: ใส่ตัวต้านทานลงใน PCB แล้วประสาน ตัดความยาวตะกั่วส่วนเกิน
ขั้นตอนที่ #5: ใส่ทรานซิสเตอร์ตามตำแหน่งเค้าโครงเดียวกันตามที่ระบุในแผนผัง ประสานสายนำ และตัดแต่งสายนำที่ขยายออก
ขั้นตอนที่ #6: ตอนนี้ ใส่ตัวเหนี่ยวนำ ประสาน และตัดแต่งสายนำ
ขั้นตอนที่ #7: สุดท้ายใส่ตัวเก็บประจุและไฟ LED ประสานตะกั่ว ตัดลีดส่วนเกิน

เมื่อการประกอบข้างต้นเสร็จสิ้นแล้ว เชื่อมต่อสายนำของส่วนประกอบต่างๆ อย่างระมัดระวังโดยอ้างอิงจากแผนผัง ทำเช่นนี้โดยใช้ชิ้นส่วนของลวดตะกั่วที่ตัดแต่งแล้วซึ่งตัดก่อนหน้านี้

หากคุณไม่สามารถต่อสายนำโดยตรงจากด้านทองแดง คุณสามารถใช้สายจัมเปอร์จากด้านส่วนประกอบของ PCB

วิธีการทดสอบ

ให้ตัดการเชื่อมต่อ LED เมื่อเริ่มต้น
ใช้ 9 V DC กับวงจร
วัดแรงดันไฟตามจุดที่ควรจะเชื่อมต่อ LED
จะต้องอยู่ที่ประมาณ 3 V ถึง 4 V
ซึ่งจะเป็นการยืนยันว่าคุณได้สร้างตัวแปลงบั๊กอย่างถูกต้อง และทำงานได้อย่างถูกต้อง
คุณสามารถปิดเครื่องและเชื่อมต่อ LED กลับเข้าที่
ตอนนี้เปิด DC อีกครั้ง คุณจะพบไฟ LED สว่างจากอินพุต DC 9 V อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด