Rangkaian konverter buck DC-DC

Pada proyek kali ini kita akan membuat Rangkaian Buck Converter dengan menggunakan Arduino dan MOSFET N-Channel dengan kapasitas arus maksimal 6 ampere. Kami akan menurunkan 12v DC ke nilai apa pun antara 0 dan 10v DC. Kita dapat mengontrol nilai tegangan keluaran dengan memutar potensiometer.

Konverter uang adalah konverter DC ke DC, yang menurunkan tegangan DC. Ini seperti transformator dengan satu perbedaan; sedangkan trafo menurunkan tegangan AC buck converter menurunkan tegangan DC. Efisiensi konverter buck lebih rendah dari trafo.

Komponen kunci konverter uang adalah mosfet; baik n-channel atau p-channel dan Square Pulse Generator frekuensi tinggi (baik IC timer atau mikrokontroler). Arduino digunakan di sini sebagai Pulse Generator, IC IC 555 Timer juga dapat digunakan untuk tujuan ini. Disini kami telah mendemonstrasikan konverter Buck ini dengan mengontrol kecepatan DC-Motor dengan Potensiometer, juga menguji voltase menggunakan Multimeter. Lihat Video di akhir artikel ini.

Komponen yang Diperlukan:

1. Arduino Uno
2. IRF540N
3. Induktor (100Uh)
4. Kapasitor (100uf)
5. Dioda Schottky
6. Potensiometer
7. 10k, 100ohm Resistor
8. Beban
9. Baterai 12v

Diagram Sirkuit dan Koneksi:

Buat koneksi seperti yang ditunjukkan pada diagram rangkaian di atas untuk Konverter Buck DC-DC.

1. Hubungkan satu terminal induktor ke sumber MOSFET, dan terminal lainnya ke LED secara seri dengan resistor 1k. Beban dihubungkan secara paralel dengan pengaturan ini.
2. Hubungkan resistor 10k antara gerbang dan sumber.
3. Hubungkan kapasitor secara paralel untuk memuat.
4. Hubungkan terminal positif baterai ke saluran pembuangan dan negatif ke terminal negatif kapasitor.
5. Hubungkan terminal p dioda ke negatif baterai dan terminal n langsung ke sumber.
6. Pin PWM Arduino menuju ke gerbang mosfet
7. Pin GND Arduino pergi ke sumber mosfet. Hubungkan di sana atau sirkuit tidak akan berfungsi.
8. Hubungkan terminal ekstrim potensiometer ke pin 5v dan pin GND Arduino masing-masing. Sedangkan wiper terminal untuk pin analog A1.

Fungsi Arduino:

Seperti yang sudah dijelaskan, Arduino mengirimkan pulsa clock ke basis MOSFET. Frekuensi pulsa clock ini kira-kira. 65 Khz. Hal ini menyebabkan peralihan mosfet sangat cepat dan didapatkan nilai tegangan rata-rata. Anda harus belajar tentang ADC dan PWM di Arduino, yang akan menjelaskan kepada Anda bagaimana pulsa frekuensi tinggi dihasilkan oleh Arduino:

• Dimmer LED Berbasis Arduino menggunakan PWM
• Bagaimana cara menggunakan ADC di Arduino Uno?

Fungsi MOSFET:

Mosfet digunakan untuk dua tujuan:

1. Untuk peralihan kecepatan tinggi dari tegangan keluaran.
2. Untuk memberikan arus tinggi dengan lebih sedikit pembuangan panas.

Fungsi

Induktor : Induktor digunakan untuk mengontrol lonjakan tegangan yang dapat merusak MOSFET. Induktor menyimpan energi saat mosfet aktif dan melepaskan energi yang tersimpan ini saat mosfet tidak aktif. Karena frekuensi sangat tinggi, nilai induktansi yang dibutuhkan untuk tujuan ini sangat rendah (sekitar 100uH).

Fungsi Dioda Schottky: Dioda

Schottky menyelesaikan loop arus ketika mosfet dimatikan dan dengan demikian memastikan kelancaran suplai arus ke beban. Selain itu, dioda schottky menghilangkan panas yang sangat rendah dan bekerja dengan baik pada frekuensi yang lebih tinggi daripada dioda biasa.

Fungsi LED:

Kecerahan LED menunjukkan tegangan step down pada beban. Saat kami memutar Potensiometer, kecerahan LED bervariasi.

Fungsi potensiometer:

Ketika terminal penghapus potensiometer dilempar ke posisi yang berbeda, tegangan antara itu dan tanah berubah yang pada gilirannya mengubah nilai analog yang diterima oleh pin A1 arduino. Nilai baru ini kemudian dipetakan antara 0 dan 255 dan kemudian diberikan ke pin 6 Arduino untuk PWM.

** Kapasitor menghaluskan tegangan yang diberikan ke beban.

Mengapa ada resistor antara gerbang dan sumber?

Bahkan kebisingan sekecil apapun di gerbang MOSFET dapat menyalakannya, oleh karena itu untuk mencegah hal ini terjadi selalu disarankan untuk menghubungkan resistor bernilai tinggi antara gerbang dan sumber.

Penjelasan Kode:

Kode Arduino lengkap, untuk menghasilkan pulsa frekuensi tinggi, diberikan pada bagian kode di bawah ini.

Kode itu sederhana dan cukup jelas, jadi di sini kami hanya menjelaskan beberapa bagian kode.

Variabel x diberi nilai analog yang diterima dari pin analog A0 Arduino

x = analogRead (A1);

Variabel w diberi nilai yang dipetakan antara 0 dan 255. Di sini nilai ADC dari Arduino dipetakan ke 2 sampai 255 menggunakan fungsi peta di Arduino.

w = peta (x, 0,1023,0,255);

Frekuensi normal PWM untuk pin 6 adalah sekitar 1khz. Frekuensi ini tidak cocok untuk tujuan seperti konverter uang. Karenanya frekuensi ini harus ditingkatkan ke tingkat yang sangat tinggi. Ini dapat dicapai dengan menggunakan kode satu baris dalam penyiapan kosong:

TCCR0B = TCCR0B & B11111000 - B00000001; // ubah frekuensi pwm menjadi sekitar 65 KHZ.

Cara Kerja Konverter Buck DC-DC:

Saat rangkaian dinyalakan, mosfet aktif dan nonaktif dengan frekuensi 65 khz. Hal ini menyebabkan induktor menyimpan energi saat mosfet aktif dan kemudian memberikan energi yang tersimpan ini untuk dimuat saat mosfet dimatikan. Karena ini terjadi pada frekuensi yang sangat tinggi, kami mendapatkan nilai rata-rata tegangan output berdenyut tergantung pada posisi terminal penghapus potensiometer sehubungan dengan terminal 5v. Dan karena tegangan antara terminal wiper dan ground ini meningkat, demikian juga nilai yang dipetakan pada pin pwm no. 6 dari Arduino.

Misalkan nilai yang dipetakan ini adalah 200. Maka tegangan PWM pada pin 6 akan berada pada: = 3,921 volt

Dan karena MOSFET adalah perangkat yang bergantung pada tegangan, tegangan PWM ini pada akhirnya menentukan tegangan melintasi beban.

Di sini kami telah mendemonstrasikan konverter Buck ini dengan memutar Motor DC dan pada Multimeter, periksa Video di bawah ini. Kami telah mengontrol kecepatan motor dengan Potensiometer dan mengontrol kecerahan LED dengan Potensiometer.