در این پروژه قصد داریم یک مدار مبدل باک با استفاده از آردوینو و ماسفت N-Channel با حداکثر ظرفیت جریان 6 آمپر بسازیم. ما 12 ولت DC را به هر مقداری بین 0 تا 10 ولت DC کاهش می دهیم. ما می توانیم مقدار ولتاژ خروجی را با چرخاندن پتانسیومتر کنترل کنیم.
مبدل باک یک مبدل DC به DC است که ولتاژ DC را کاهش می دهد . درست مثل یک ترانسفورماتور با یک تفاوت است. در حالی که ترانسفورماتور ولتاژ متناوب را کاهش می دهد. راندمان مبدل باک کمتر از ترانسفورماتور است.
اجزای کلیدی مبدل باک ماسفت هستند. مولد پالس مربعی یا n-channel یا p-channel و فرکانس بالا (اعم از آی سی تایمر یا میکروکنترلر). آردوینو در اینجا به عنوان ژنراتور پالس استفاده می شود، همچنین می توان از آی سی تایمر 555 برای این منظور استفاده کرد. در اینجا ما این مبدل باک را با کنترل سرعت موتور DC با پتانسیومتر نشان داده ایم ، همچنین ولتاژ را با استفاده از مولتی متر آزمایش کرده ایم. ویدیوی انتهای این مقاله را بررسی کنید .
قطعات مورد نیاز:
- آردوینو اونو
- IRF540N
- سلف (100Uh)
- خازن (100uf)
- دیود شاتکی
- پتانسیومتر
- مقاومت 10k، 100 اهم
- بار
- باتری 12 ولت
نمودار مدار و اتصالات:
همانطور که در نمودار مدار بالا برای مبدل باک DC-DC نشان داده شده است، اتصالات را انجام دهید .
- یک ترمینال سلف را به منبع mosfet و دیگری را به LED به صورت سری با مقاومت 1k وصل کنید. بار به صورت موازی به این آرایش متصل می شود.
- مقاومت 10k را بین گیت و منبع وصل کنید.
- خازن را به صورت موازی به بار وصل کنید.
- ترمینال مثبت باتری را به تخلیه و منفی را به ترمینال منفی خازن وصل کنید.
- ترمینال p دیود را به منفی باتری و ترمینال n را مستقیماً به منبع وصل کنید.
- پین PWM آردوینو به گیت mosfet می رود
- پین GND آردوینو به منبع mosfet می رود. آن را به آنجا وصل کنید وگرنه مدار کار نمی کند.
- پایانه های افراطی پتانسیومتر را به ترتیب به پایه 5 ولت و پایه GND آردوینو وصل کنید. در حالی که ترمینال برف پاک کن به پایه آنالوگ A1.
عملکرد آردوینو:
همانطور که قبلا توضیح داده شد، آردوینو پالس های ساعت را به پایه ماسفت ارسال می کند. فرکانس این پالس های ساعت تقریباً می باشد. 65 کیلوهرتز این باعث سوئیچینگ بسیار سریع ماسفت می شود و یک مقدار ولتاژ متوسط به دست می آوریم. شما باید در مورد ADC و PWM در آردوینو بیاموزید که نحوه تولید پالس های فرکانس بالا توسط آردوینو را برای شما روشن می کند:
عملکرد ماسفت:
Mosfet برای دو منظور استفاده می شود:
- برای سوئیچینگ با سرعت بالا ولتاژ خروجی.
- برای تامین جریان بالا با اتلاف کمتر گرما.
عملکرد سلف:
سلف برای کنترل نوک ولتاژ استفاده می شود که می تواند به ماسفت آسیب برساند. سلف زمانی که ماسفت روشن است انرژی را ذخیره می کند و وقتی ماسفت خاموش است این انرژی ذخیره شده را آزاد می کند. از آنجایی که فرکانس بسیار بالا است، مقدار اندوکتانس مورد نیاز برای این منظور بسیار کم است (حدود 100uH).
عملکرد دیود شاتکی:
دیود شاتکی حلقه جریان را هنگامی که mosfet خاموش می شود تکمیل می کند و بنابراین از تامین جریان روان به بار اطمینان می دهد. جدای از این، دیود شاتکی حرارت بسیار کم را دفع می کند و در فرکانس بالاتر نسبت به دیودهای معمولی خوب کار می کند.
عملکرد LED:
روشنایی LED نشان دهنده کاهش ولتاژ در بار است. همانطور که پتانسیومتر را می چرخانیم، روشنایی LED تغییر می کند.