Практичната схема на преобразувател на пари, обяснена тук, използва само 3 транзистора и е изключително лесна за изграждане. Въпреки че схемата е проста, тя има висока ефективност.
Веригата може да се използва за задвижване на 3,3 V светодиоди от по-високи входни източници, като например от 12 V или 9 V захранващи входове.
Конструкцията на преобразувателя на долара може лесно да се надстрои, за да работи с по-високи номинални натоварвания вместо светодиод.
Съдържание
Основна работа на топологията на конвертор на долара
Позовавайки се на фигурата по-долу, нека се опитаме да разберем как работи конверторът „долар“ или „понижаващ“. . Със схема на преобразувател на долара по-високото входно напрежение може да се трансформира в по-ниско изходно напрежение. Основният му режим на работа е описан по следния начин.
Веднага щом превключвателят S бъде натиснат, се развива положително напрежение в индуктора L. Това е така, защото Uin е по-високо от Uout. Бобината първоначално се опитва да устои на моментния поток на тока. В резултат на това токът в бобината нараства линейно и енергията започва да се съхранява в бобината.
След това, веднага щом превключвателят S бъде отворен, съхраненият ток протича през намотката в изходния кондензатор през диод D.
Тъй като напрежението UL през бобината сега е отрицателно, токът през бобината намалява линейно. Изходът получава енергията, която е била уловена и съхранена в намотката. Сега, ако превключвател S бъде затворен отново, процедурата започва отначало и продължава да се повтаря, докато превключвателят се задейства ВКЛ./ИЗКЛ.
Режими на работа
Напрежението, което се появява на изхода, се определя от начина на работа на превключвателя S. Според фигурата по-долу има три основни типа токов поток.
- Да предположим, че превключвателят S е затворен в точка, където токът, протичащ вътре в бобината, не е достигнал нула, поток от ток винаги ще се усеща през бобината. Това се нарича 'непрекъснат режим' (CM).
- Ако токът може да достигне нула за част от цикъла, както е показано на фигура 2(b), тогава веригата работи в „прекъснат режим“ (DM).
- Когато превключвателят е затворен точно когато токът на бобината е достигнал нула, ние наричаме тази операция за ограничаване на CM/DM.
Това означава, че в доларов преобразувател както изходното напрежение, така и мощността могат да се променят чрез регулиране на периодите на 'включване' на превключвателя. Това се нарича още съотношение маркиране и пространство.
Това е достатъчно теория; сега нека разгледаме проста верига от реалния свят.
Създаване на практичен дизайн на преобразувател на долара
Следващата фигура показва проста практична схема на преобразувател на пари, използваща само 3 транзистора и няколко други пасивни елемента.
Работи по следния начин:
Превключвателят S в тази схема е представен от транзистор T1. Другите компоненти на понижаващия преобразувател са диод D1 и бобина L1.
Веднага щом веригата се захрани, R3 доставя базов ток към T2 (тъй като спецификацията на напрежението на D2 е по-голяма от 0,7 V) и T2 се включва.
С провеждане на T2, T1 получава базово отклонение и също започва да провежда. В тази ситуация точка P изпитва увеличение на напрежението, което кара T2 да провежда още по-трудно.
Сега, когато напрежението на точка P достигне 9 V, токът през L1 започва да се увеличава. Напрежението в бобината и нейната индуктивност влияят върху това колко бързо се увеличава токът вътре в нея.
Тъй като токът през бобината се увеличава, напрежението през R1 намалява. Веднага щом този потенциал достигне 0,7 V (около 70 mA), Т3 се включва. Това бързо премахва базовия ток на T1.
Тъй като токът в L1 вече не може да се увеличава, напрежението в точка P започва да намалява. В резултат на това Т2 се изключва, последван от Т1.
Токът през L1 сега преминава през D1, докато падне до нула. Това кара напрежението на Т2 да се увеличи отново и процесът се повтаря отново.
Транзисторите работят като тиристор с положителна обратна връзка, което води до трептене. T3 гарантира, че T1 е изключен при предварително определения ток и че веригата работи в режим на ограничение CM/DM.
Надграждане на веригата за по-високи натоварвания
Вместо да осветявате светодиод, можете да използвате тази верига, за да управлявате по-висок номинален товар. Но при по-голямо натоварване ще откриете, че преобразувателят на долара не осцилира.
Това се дължи на натоварването, което пречи на R3 да включи T2 при стартиране.
Този проблем може да се избегне чрез поставяне на кондензатор (0,1uF) между точка P и основата на T2.
Друг умен ход би бил да се изглади напрежението чрез свързване на 10 F електролитен кондензатор през изхода.
Доларовият преобразувател функционира като източник на ток вместо източник на напрежение и е нерегулиран. Въпреки това, за повечето прости приложения, това ще бъде повече от достатъчно.
Как да изградим
- Стъпка №1: Вземете 20 mm на 20 mm лентова дъска с общо предназначение.
- Spep#2: Почистете медната страна с шкурка.
- Стъпка 3: Вземете резисторите и диодите и огънете техните проводници, оставяйки 1 мм разстояние между тялото им и проводниците.
- Стъпка # 4: Поставете резисторите в печатната платка и ги запоете. Отрежете излишните дължини на кабела.
- Стъпка # 5: Поставете транзисторите според същата позиция на оформлението, както е посочено в схемата. Запоете техните проводници и отрежете удължените проводници.
- Стъпка №6: Сега поставете индуктора, запоете го и отрежете проводниците му.
- Стъпка №7: Накрая поставете кондензатора и светодиода, запоете проводниците. Изрежете излишните кабели
След като горният монтаж е направен, внимателно свържете проводниците на различните компоненти, като се позовавате на схематичната диаграма. Направете това, като използвате парчетата от подрязаните оловни проводници, предварително отрязани.
Ако не можете да свържете проводниците директно от медната страна, можете да използвате джъмперен проводник от страната на компонента на печатната платка.
Как да тествате
- Дръжте светодиода изключен в началото.
- Приложете 9 V DC към веригата.
- Измерете напрежението в точките, където трябва да бъде свързан светодиодът.
- Трябва да е около 3 V до 4 V.
- Това ще потвърди, че сте изградили правилно преобразувателя на долара и той работи правилно.
- Можете да ИЗКЛЮЧИТЕ захранването и да свържете светодиода обратно на мястото му.
- Сега включете отново DC, ще откриете, че светодиодът свети ярко от 9 V DC вход с максимална ефективност.
Как да измерим ефективността
За да измерите ефективността, можете да свържете амперметър последователно с положителната линия на 9 V DC.
След това можете да умножите текущото отчитане с напрежението (9 V).
Резултатът може да бъде някъде с около 20% по-висок от ватовата спецификация на светодиода.
Това може да докаже 80% ефективност за веригата на преобразувателя на долари и по същия начин.
