Conversor Buck DC/DC

Visão Geral

Fonte: Ali Bazzi, Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade de Connecticut, Storrs, CT.

Embora seja simples intensificar as tensões e correntes CA usando transformadores, intensificar ou descer tensões e correntes DC de forma eficiente e regulamentada requer a troca de conversores de energia. O conversor de dólares DC/DC corta a tensão DC de entrada usando um interruptor de entrada de série, e a tensão picada é filtrada através do filtro L-C low-pass para extrair a tensão média de saída. O diodo fornece um caminho para a corrente do indutor quando o interruptor está desligado durante parte do período de comutação. A tensão de saída é esta menor ou igual à tensão de entrada.

O objetivo deste experimento é estudar diferentes características de um conversor de dólares. A capacidade de descida do conversor será observada sob o modo de condução contínua (CCM) onde a corrente do indutor não é zero. A operação de loop aberto com uma relação de serviço definida manualmente será usada. Será observada uma aproximação da relação entrada-saída.

Procedimento

Este experimento utilizará a placa conversora DC-DC fornecida pela HiRel Systems. http://www.hirelsystems.com/shop/Power-Pole-Board.html

Informações sobre a operação do conselho podem ser encontradas neste vídeo de coleções "Introdução ao Quadro HiRel".

O procedimento aqui mostrado se aplica a qualquer circuito simples de conversor de buck que possa ser construído em placas proto, placas de pão ou placas de circuito impresso.

1. Configuraçã

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Resultados

Espera-se que a relação de tensão de entrada de saída de um conversor de buck ideal esteja relacionada ao ciclo de serviço ou à razão de serviço D. Se a tensão de entrada estiver _{V dentro} e a tensão de saída for V _out_, V_out/V_in= D, onde 0≤D≤ 100%. Portanto, para uma tensão de entrada de 24 V, V_fora≈ 12 V para D = 50%, V_ou_t

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Aplicação e Resumo

Conversores de buck são muito comuns em carregadores eletrônicos de dispositivos onde fornecem excelente regulagem de tensão necessária para o carregamento da bateria. Eles são comumente usados em fontes de alimentação que alimentam computadores, circuitos integrados e placas eletrônicas, bem como em aplicações de energia renovável e sistemas alimentados por baterias.

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DC DC Buck Converter DC Output Voltage Input Voltage Linear Regulator Resistive Components Reactive Components Switch Low Pass Filter Inductor Capacitor Output Voltage Electronic Switch Bipolar Transistor MOSFET Diode Load Digital Pulse Train

Este experimento utilizará a placa conversora DC-DC fornecida pela HiRel Systems. http://www.hirelsystems.com/shop/Power-Pole-Board.html

Informações sobre a operação do conselho podem ser encontradas neste vídeo de coleções "Introdução ao Quadro HiRel".

O procedimento aqui mostrado se aplica a qualquer circuito simples de conversor de buck que possa ser construído em placas proto, placas de pão ou placas de circuito impresso.

1. Configuração do tabuleiro

Conecte a fonte de sinal ±12 no conector "DIN", mas mantenha "S90" DESLIGADO.
Certifique-se de que o seletor de controle PWM esteja na posição de loop aberto.
Defina a fonte de alimentação DC em 24 V. Mantenha a saída desconectada da placa.
Antes de conectar o resistor de carga, ajustei-o para 12 Ω.
Construa o circuito mostrado na Fig. 2 usando a placa magnética MOSFET superior, diodo inferior e placa magnética BB. Registre o valor de indução mostrado no quadro. Observe que a placa magnética BB tem um indutor com dois terminais que se conectam à placa conversor DC-DC (power-pole).
1. Conecte "R_L" em "V2+" e "COM".
2. Certifique-se de que a matriz de switches para seleção MOSFET, seleção PWM e outras configurações estão como mostrado na Fig. 2.

Figura 2. Circuito conversor de buck

2. Ajustando a relação de dever e a frequência de comutação

Conecte a sonda diferencial através do portão à fonte do MOSFET superior.
Ligue "S90". Um sinal de comutação deve aparecer na tela do osciloscópio.
1. Ajuste o eixo de tempo do sinal para ver dois ou três períodos.
2. Ajuste o potencialiômetro de frequência para alcançar uma frequência de 100 kHz (período de 10μs).
3. Ajuste o potencialiômetro da razão de serviço para atingir uma taxa de 50% de serviço.

3. Teste do conversor de buck para entrada variável

Conecte a fonte de alimentação DC de entrada, que já está definida em 24 V, para "V1+" e "COM".
Conecte a sonda diferencial através do portão à fonte do MOSFET superior.
1. Conecte a outra sonda através da carga. Certifique-se de que o conector do solo esteja conectado ao "COM".
Capture as formas de onda e meça a média de tensão de saída e o tempo de tensão do portão para fonte (também a razão de serviço).
1. Regisso registro das leituras de corrente de entrada e tensão na fonte de alimentação DC.
Ajuste a tensão de entrada para 21 V, 18 V e 15 V e repita as etapas acima para cada uma dessas tensões.
Desconecte a entrada de alimentação DC e ajuste sua saída para 24 V.

4. Teste do conversor de buck para a relação de dever variável

Conecte a sonda diferencial através do portão à fonte do MOSFET superior.
1. Conecte a outra sonda através da carga. Certifique-se de que o conector do solo esteja conectado ao "COM".
Conecte a fonte DC de entrada que está definida em 24 V entre "V1+" e "COM".
Capture as formas de onda e meça a média de tensão de saída e o tempo de tensão do portão para fonte (também a razão de serviço).
1. Regisso registro das leituras de corrente de entrada e tensão na fonte de alimentação DC.
2. Ajuste a relação de serviço para três etapas de sua escolha entre 30% e 70%. Repita as etapas acima para cada uma dessas três relações de serviço.
Redefinir a taxa de direitos para 50%.
Desconecte a entrada de alimentação DC.

5. Teste do conversor de buck para frequência de comutação variável

Conecte a sonda diferencial através do portão à fonte do MOSFET superior.
Conecte a outra sonda através da carga. Certifique-se de que o conector do solo esteja conectado ao "COM".
Conecte a fonte DC de entrada a "V1+" e "COM".
Capture as formas de onda e meça a média de tensão de saída e o tempo de tensão do portão para fonte (também a razão de serviço).
1. Regisso registro da corrente de entrada e leitura de tensão na fonte de alimentação DC.
2. Ajuste a frequência de comutação para três etapas de sua escolha entre 5 kHz e 40 kHz. Repita as etapas acima para cada uma dessas três relações de serviço.
Desligue a entrada de alimentação DC e "S90", e desmonte o circuito.

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