พาวเวอร์ซัพพลายแบบปรับได้ (Buck Converter): 4 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

แหล่งจ่ายไฟเป็นอุปกรณ์สำคัญเมื่อคุณทำงานกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ หากคุณต้องการทราบว่าวงจรของคุณใช้พลังงานเท่าใด คุณจะต้องใช้การวัดแรงดันและกระแสไฟ จากนั้นคูณค่าเหล่านี้เพื่อให้ได้พลังงาน การทำงานที่ใช้เวลานานเช่นนี้ สิ่งนี้จะยิ่งยากขึ้นหากคุณต้องการตรวจสอบพลังงานอย่างต่อเนื่องในช่วงระยะเวลาหนึ่ง ปล่อยให้ไมโครคอนโทรลเลอร์ของคุณทำงานหนักทั้งหมด ในวิดีโอนี้ เราจะมาดูวิธีการทำพาวเวอร์ซัพพลายแบบแปรผันราคาถูกและเรียนรู้การทำงานของมัน

มาเริ่มกันเลย

ขั้นตอนที่ 1: Buck Converter และการทำงาน

ให้เราดูที่โมดูลนี้โดยอิงจาก LM2596 IC ซึ่งให้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงแบบแปรผันที่ขั้วเอาท์พุท เพื่อศึกษาวงจรอย่างลึกซึ้ง ฉันหยิบมัลติมิเตอร์ออกมา วางไว้ในโหมดความต่อเนื่องและเริ่มสำรวจเพื่อค้นหาสิ่งที่เชื่อมต่อกับอะไร หลังจากตรวจสอบแล้วฉันก็ได้วงจรตามที่แสดง นี่คือ Buck Converter หรือที่เรียกว่าตัวแปลงแบบสเต็ปดาวน์ การเปลี่ยนโพเทนชิออมิเตอร์ให้แรงดันไฟฟ้าระหว่าง 1.25V และแรงดันไฟฟ้าขาเข้า เมื่อดูที่แผ่นข้อมูลของ LM2596 เราจะเห็นได้ว่าเป็นอุปกรณ์สวิตชิ่งแบบธรรมดาที่มีคุณสมบัติบางอย่างที่เรามองข้ามไปในตอนนี้

เพื่อความเข้าใจที่ชัดเจน เราสามารถเปลี่ยนบางส่วนของวงจรด้วยสวิตช์ง่ายๆ ดังรูป

กรณีที่ 1: สวิตช์ถูกปิด (ตัน)

เมื่อปิดสวิตช์ กระแสจะไหลผ่านโหลด สิ่งนี้ให้พลังงานแก่ตัวเหนี่ยวนำที่เก็บพลังงานไว้ในสนามแม่เหล็ก ไดโอดมีความเอนเอียงแบบย้อนกลับและทำหน้าที่เป็นวงจรเปิด

กรณีที่ 2: สวิตช์เปิดอยู่ (Toff)

เมื่อเปิดสวิตช์ สนามแม่เหล็กของตัวเหนี่ยวนำจะยุบตัวซึ่งทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้า และด้วยเหตุนี้กระแสจึงไหลผ่านโหลดและไดโอดซึ่งขณะนี้มีความเอนเอียงไปข้างหน้า

หน้าที่ของตัวเก็บประจุคือการลดปริมาณการกระเพื่อมในรูปคลื่นสัญญาณเอาท์พุต นี้จะทำครั้งแล้วครั้งเล่า

กระแสที่ไหลผ่านโหลดจะมีลักษณะดังภาพ กระแสน้ำจะขึ้นช่วงต้นและตกช่วงทอฟ โดยการทำคณิตศาสตร์เราสามารถคิดสูตรได้

Vout = α x Vin

โดยที่ 'α' เรียกว่าวัฏจักรหน้าที่ซึ่งเท่ากับ Ton/T เนื่องจาก α เปลี่ยนแปลงจาก 0 ถึง 1 เราจะเห็นได้ว่าแรงดันไฟขาออกเป็นเศษส่วนของแรงดันไฟฟ้าขาเข้า

ขั้นตอนที่ 2: สิ่งที่คุณต้องการ

1x Arduino ที่คุณเลือก (ยิ่งเล็กยิ่งดี)

1x INA219 จอภาพพลังงาน

1x LM2596 โมดูล

1x LM7805 ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า

1x OLED แสดงผล (128 x 64)

1x ปลั๊กไฟ DC

2x เทอร์มินัลบล็อก

สวิตช์ SPDT 1x

1x 10k Potentiometer (ใช้หม้อ 10 รอบที่แม่นยำถ้าเป็นไปได้)

1x กล่องใส่ของ

ขั้นตอนที่ 3: ไปที่บิลด์กันเถอะ

ทฤษฎีพอได้ ให้เรารวบรวมส่วนประกอบที่จำเป็นทั้งหมดและสร้างแหล่งจ่ายไฟขนาดเล็กราคาถูกโดยใช้ตัวแปลงนี้ แผนภาพวงจรและรหัสแนบมา ณ ที่นี้ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณติดตั้งไลบรารี SSD1306 และ INA219 โดย Adafruit

เพื่อให้ได้การวัดที่จำเป็นทั้งหมด ฉันไปกับ INA219 เป็นจอภาพพลังงานแบบสองทิศทางพร้อม I2C อุปกรณ์ขนาดเล็กนี้ทำให้การวัดกระแสเป็นเรื่องง่าย

เราจะใช้ Arduino เพียงสองพินสำหรับ I2C ฉันมี Arduino Nano เท่านั้นในขณะที่ทำโครงการ สามารถใช้ทางเลือกที่มีขนาดเล็กกว่าได้

ฉันถอดโพเทนชิออมิเตอร์ขนาดเล็กซึ่งอยู่บน PCB และแทนที่ด้วยโพเทนชิออมิเตอร์ 10k ซึ่งติดอยู่ที่ด้านหน้าของกล่อง ถ้าเป็นไปได้ ให้ใช้โพเทนชิออมิเตอร์แบบแม่นยำสิบรอบ สิ่งนี้จะช่วยในการปรับแต่งอย่างละเอียด

ใช้จอแสดงผล OLED ขนาด 0.96 นิ้ว 128x64 เพื่อแสดงการวัดทั้งหมดจาก INA219

สุดท้าย โครงขนาดเล็กสำหรับทุกสิ่งที่ลงตัว สร้างสรรค์ในการเลือกเลย์เอาต์สำหรับส่วนประกอบตราบเท่าที่สมเหตุสมผล

ขั้นตอนที่ 4: สนุก

แค่นั้นแหละ! อัปโหลดรหัสและเริ่มเล่นกับอุปกรณ์ตัวน้อยของคุณ เพียงจำไว้ว่ากระแสสูงสุดที่สามารถดึงออกมาจากตัวแปลงคือ 3A โมดูลประเภทนี้ไม่มีการป้องกันไฟฟ้าลัดวงจร

ขอบคุณที่ติดตามจนจบ หวังว่าทุกคนจะรักโครงการนี้และได้เรียนรู้สิ่งใหม่ในวันนี้ แจ้งให้เราทราบหากคุณสร้างมันขึ้นมาเอง สมัครสมาชิกช่อง YouTube ของฉันสำหรับโครงการที่จะเกิดขึ้นเพิ่มเติม ขอบคุณอีกครั้ง!