Dc-dc верига на конвертора за долар

В този проект ще направим Buck Converter Circuit, използвайки Arduino и N-Channel MOSFET с максимален токов капацитет от 6 ампера. Ще намалим 12v DC до всяка стойност между 0 и 10v DC. Можем да контролираме стойността на изходното напрежение чрез завъртане на потенциометъра.

Преобразувателят за долар е преобразувател от постоянен в постоянен, който намалява постояннотоковото напрежение. Той е точно като трансформатор с една разлика; като има предвид, че трансформаторът намалява променливотоковото напрежение, конверторът понижава постояннотоковото напрежение. Ефективността на преобразувателя е по-ниска от трансформатора.

Основните компоненти на конвертора за долар са MOSFET; или n-канален или p-канален и високочестотен квадратен импулсен генератор (или таймер IC или микроконтролер). Arduino се използва тук като генератор на импулси, за тази цел може да се използва и 555 таймер IC. Тук демонстрирахме този преобразувател Buck, като контролирахме скоростта на постояннотоковия двигател с потенциометър, също тествахме напрежението с помощта на мултиметър. Проверете видеото в края на тази статия.

Необходими компоненти:

1. Arduino Uno
2. IRF540N
3. Индуктор (100Uh)
4. Кондензатор (100uf)
5. Диод на Шотки
6. Потенциометър
7. 10k, 100ohm резистор
8. Заредете
9. 12v батерия

Електрическа схема и връзки:

Направете връзки, както е показано на схемата по-горе за DC-DC Buck Converter.

1. Свържете един терминал на индуктор към източника на MOSFET, а друг към LED последователно с 1k резистор. Натоварването е свързано паралелно на тази подредба.
2. Свържете 10k резистор между портата и източника.
3. Свържете кондензатора паралелно към товара.
4. Свържете положителния извод на батерията към източване и отрицателния към отрицателния извод на кондензатора.
5. Свържете p терминала на диода към минуса на батерията и n терминала директно към източника.
6. PWM щифтът на Arduino отива до портата на MOSFET
7. GND щифт на Arduino отива към източника на MOSFET. Свържете го там или веригата няма да работи.
8. Свържете екстремните клеми на потенциометъра съответно към 5v пин и GND щифт на Arduino. Докато клемата на чистачките към аналогов щифт А1.

Функция на Arduino:

Както вече беше обяснено, Arduino изпраща тактови импулси към базата на MOSFET. Честотата на тези тактови импулси е приблизително. 65 Khz. Това води до много бързо превключване на MOSFET и ние получаваме средна стойност на напрежението. Трябва да научите за ADC и PWM в Arduino, което ще ви изчисти как високочестотните импулси се генерират от Arduino:

• LED димер, базиран на Arduino, използващ ШИМ
• Как да използвам ADC в Arduino Uno?

Функция на MOSFET:

Mosfet се използва за две цели:

1. За високоскоростно превключване на изходното напрежение.
2. За осигуряване на висок ток с по-малко разсейване на топлината.

Функция на индуктора:

Индукторът се използва за управление на скокове на напрежението, които могат да повредят MOSFET. Индукторът съхранява енергия, когато MOSFET е включен и освобождава тази съхранена енергия, когато MOSFET е изключен. Тъй като честотата е много висока, стойността на индуктивността, необходима за тази цел, е много ниска (около 100uH).

Функция на диода на Шотки:

Диодът на Шотки завършва веригата на тока, когато MOSFET е изключен и по този начин осигурява плавно подаване на ток към товара. Освен това, диодът на Schottky разсейва много ниска топлина и работи добре при по-висока честота от обикновените диоди.

Функция на светодиода:

Яркостта на светодиода показва понижаващото напрежение в товара. Докато въртим потенциометъра, яркостта на светодиода варира.

Функция на потенциометъра:

Когато терминалът на чистачките на потенциометъра се изхвърли в различно положение, напрежението между него и земята се променя, което от своя страна променя аналоговата стойност, получена от щифт А1 на arduino. След това тази нова стойност се картографира между 0 и 255 и след това се дава на пин 6 на Arduino за ШИМ.

** Кондензаторът изглажда напрежението, дадено на товара.

Защо резистор между порта и източника?

Дори и най-малкият шум на портата на MOSFET може да го включи, поради което за да се предотврати това винаги се препоръчва да свържете резистор с висока стойност между портата и източника.

Обяснение на кода:

Пълният код на Arduino за генериране на високочестотни импулси е даден в раздела за кодове по-долу.

Кодът е прост и разбираем, така че тук сме обяснили само няколко части от кода.

На променлива x се присвоява аналоговата стойност, получена от аналогов щифт A0 на Arduino

x = analogRead (A1);

Променливата w се присвоява на картографираната стойност, която е между 0 и 255. Тук ADC стойностите на Arduino се преобразуват на 2 до 255, използвайки функцията за карта в Arduino.

w = карта (x, 0,1023,0,255);

Нормалната честота на ШИМ за щифт 6 е ​​приблизително 1 kHz. Тази честота не е подходяща за цели като конвертор на долари. Следователно тази честота трябва да бъде увеличена до много високо ниво. Това може да се постигне с помощта на код от един ред в void setup:

TCCR0B = TCCR0B & B11111000 - B00000001; // промяна на честотата на pwm на 65 KHZ приблизително

Работа на DC-DC Buck Converter:

Когато веригата е включена, MOSFET се включва и изключва с честота 65 khz. Това кара индукторът да съхранява енергия, когато е включен MOSFET, и след това да даде тази натрупана енергия да се зареди, когато MOSFET се изключи. Тъй като това се случва при много висока честота, получаваме средна стойност на импулсното изходно напрежение в зависимост от положението на клемата на чистачките на потенциометъра по отношение на 5v терминал. И тъй като това напрежение между терминала на чистачките и земята се увеличава, се увеличава и картографираната стойност на pwm пин № 6 от Arduino.

Да приемем, че тази нанесена стойност е 200. Тогава PWM напрежението на щифт 6 ще бъде при: = 3.921 волта

И тъй като MOSFET е устройство, зависимо от напрежението, това pwm напрежение в крайна сметка определя напрежението в товара.

Тук демонстрирахме този преобразувател Buck чрез завъртане на DC мотор и на мултиметър, проверете видеото по-долу. Контролирахме скоростта на двигателя с потенциометър и контролирахме яркостта на светодиода с потенциометър.