ถ้าคุณมักใช้แหล่งจ่ายไฟแบบเส้นตรงแบบเดิมๆคุณจะเห็นด้วยว่ามันไม่ได้มีประสิทธิภาพมากนัก ในกรณีนี้ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าลดลงเป็นตัวเลือกพลังงานเอาต์พุตที่ดีกว่าเนื่องจากสามารถลดแรงดันไฟฟ้าขาเข้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตามตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าแบบDIYมีคุณสมบัติอื่นๆหรือไม่?
ใช้อุปกรณ์นี้มีฟังก์ชันเพิ่มเติม อย่างแรกมันมีเซมิคอนดักเตอร์อย่างน้อย2ตัว เซมิคอนดักเตอร์เป็นเหมือนไดโอดและความต้านทาน แต่คุณสามารถใช้ทรานซิสเตอร์ตัวที่สองแทนไดโอด-ซึ่งเป็นประโยชน์สําหรับการแก้ไขแบบซิงโครนัส
ประการที่สองตัวแปลงกระแสไฟฟ้ามีความชํานาญในการปฏิบัติงานเช่นการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าขาออกของเครื่องคอมพิวเตอร์ให้เป็นแรงดันไฟฟ้าที่ต่ํากว่าที่จําเป็นสําหรับอุปกรณ์เช่นซีพียูUSBและDRAM
กล่าวอีกนัยหนึ่งในบทความนี้คุณจะได้เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า ในสาระสําคัญเราจะเน้นว่ามันคืออะไรวิธีการทํางานและวิธีการทํา
มาเริ่มกันเลย!
ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าคืออะไร?
ก่อนหน้านี้เราได้กล่าวถึงตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าสั้นๆ แต่เราจะพูดถึงหัวข้อนี้อย่างกว้างขวางที่นี่ กล่าวอีกนัยหนึ่งตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าลดลงคล้ายกับDCเป็นDCหรือตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าลดลง นอกจากนี้หน้าที่หลักของมันคือการลดแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟ(อินพุต)ไปยังโหลด(เอาต์พุต)
ดังที่ได้กล่าวมาแล้วอุปกรณ์นี้มีเซมิคอนดักเตอร์อย่างน้อยสองตัวและเป็นSMPS (แหล่งจ่ายไฟสลับโหมด)
พลังงานโหมดสวิตช์
ต้นฉบับ:
วิกิพีเดียแชร์
นอกจากนี้อุปกรณ์ยังมีองค์ประกอบการจัดเก็บพลังงานอย่างน้อยหนึ่งตัวนอกเหนือจากเซมิคอนดักเตอร์สองตัว
ส่วนประกอบการจัดเก็บพลังงานที่กล่าวถึงมักเป็นตัวเหนี่ยวนําตัวเก็บประจุหรือการรวมกันของพวกเขา ดังนั้นหากคุณวางแผนที่จะลดแรงดันไฟฟ้าของทรานซิสเตอร์ไฟฟ้าคุณต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าลดลงจะเพิ่มตัวกรองที่ทําจากตัวเก็บประจุเฉลี่ยที่เรียบง่าย(บางครั้งรวมกับตัวเหนี่ยวนํา)ในตัวกรองด้านพลังงานและด้านโหลด
ดังนั้นจึงไม่น่าแปลกใจที่ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าลดลงเป็นตัวแปลงDC-DCให้ประสิทธิภาพในการใช้พลังงานเมื่อเทียบกับแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น นอกจากนี้ยังมีข้อสังเกตว่าอุปกรณ์นี้มีประสิทธิภาพมากกว่า90 %ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการทํางานเช่นการเปลี่ยนเครื่องชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์หรือแรงดันไฟฟ้าขนาดใหญ่ของคอมพิวเตอร์
ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าทํางานอย่างไร?
สําหรับตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าต้องสังเกตว่าการทํางานของวงจรของอุปกรณ์จะได้รับผลกระทบจากสถานะการเปิดใช้งานของMOSFET กล่าวอีกนัยหนึ่งตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าทํางานขึ้นอยู่กับสถานะ(ปิดหรือเปิด)
ดังนั้นหากอุปกรณ์ถูกปิดหรือสวิตช์ถูกปิดกระแสไฟฟ้าในวงจรจะเป็นศูนย์ อย่างไรก็ตามหากสวิตช์ปิดหรือเปิดอยู่กระแสไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ตัวเหนี่ยวนําจะสร้างแรงดันไฟฟ้าย้อนกลับที่ปลายทั้งสองด้านเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงกระแส
ดังนั้นช่วงแรงดันไฟฟ้าขาเข้าจะลดลงซึ่งจะตรงกันข้ามกับแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟและลดแรงดันไฟฟ้าสุทธิบนโหลด
เมื่อเวลาผ่านไปแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่ปลายทั้งสองด้านของตัวเหนี่ยวนําจะลดลง ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าบนโหลดจะเพิ่มขึ้น เมื่อเกิดเหตุการณ์เช่นนี้ตัวเหนี่ยวนําจะเก็บพลังงาน ดังนั้นถ้ากระแสไฟฟ้ายังคงเปลี่ยนแปลงเมื่อสวิทช์ถูกปิดตัวเหนี่ยวนําจะได้รับแรงดันไฟฟ้าลดลง นอกจากนี้แหล่งกําเนิดแรงดันไฟฟ้าของตัวกรองอินพุตจะสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าโหลด
หากสวิตช์เข้าสู่สภาวะถอดปลั๊กอีกครั้งแหล่งกําเนิดแรงดันไฟฟ้าจะออกจากวงจร
ทําให้กระแสไฟฟ้าลดลง เมื่อเกิดเหตุการณ์เช่นนี้แรงดันไฟฟ้าที่ปลายทั้งสองด้านของตัวเหนี่ยวนําจะลดลงเนื่องจากกระแสลดลง จากนั้นตัวเหนี่ยวนําจะกลายเป็นแหล่งกระแส
กล่าวอีกนัยหนึ่งวงจรตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าทํางานในสองโหมดที่แตกต่างกัน:โหมดต่อเนื่องและโหมดไม่ต่อเนื่อง โหมดต่อเนื่องเกิดขึ้นเมื่อค่ากระแสที่ไหลผ่านตัวเหนี่ยวนําไม่เคยลดลงเป็นศูนย์ตลอดวงจรการเปลี่ยน
ดังนั้นเมื่อสวิตช์ปิดแรงดันไฟฟ้าของชิปลดแรงดันไฟฟ้าบนตัวเหนี่ยวนําคือVL = vi-vo ตราบเท่าที่แรงดันไฟฟ้าลดลงเกือบจะคงที่กระแสผ่านตัวเหนี่ยวนําจะเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรง
นอกจากนี้เมื่อสวิทช์ถูกปิดไดโอดจะถูกเบี่ยงเบนไปข้างหน้า ดังนั้นกระแสจะลดลงและแรงดันไฟฟ้าที่ปลายทั้งสองด้านของตัวเหนี่ยวนําจะเป็นVL =-Vo ดังนั้นพลังงานที่เก็บไว้โดยตัวเหนี่ยวนําlคือ:
E = ½ LI2L
นอกจากนี้พลังงานในตัวเหนี่ยวนําจะลดลงในระหว่างการปิดระบบและเพิ่มขึ้นในระหว่างการเปิดใช้งาน นอกจากนี้ตัวเหนี่ยวนําlช่วยในการถ่ายโอนพลังงานจากอินพุตของตัวแปลงไปยังเอาต์พุต ในทางกลับกันโหมดที่ไม่ต่อเนื่องเกิดขึ้นเมื่อโหลดต้องใช้พลังงานน้อยมาก
ดังนั้นกระแสที่ไหลผ่านตัวเหนี่ยวนําจะลดลงเป็นศูนย์ เมื่อเกิดเหตุการณ์นี้ตัวเก็บประจุเอาต์พุตจะถูกปลดปล่อยในแต่ละรอบส่งผลให้เกิดการสูญเสียสวิตช์ที่สูงขึ้น
วิธีการทําตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าที่เรียบง่าย?
แผนผังวงจรอ้างอิงเป็นสิ่งสําคัญก่อนที่จะทําตัวแปลงกระแสไฟฟ้าแบบง่ายๆ ดังนั้นคุณสามารถใช้หนึ่งที่นี่
รายชื ่ อรายการของที ่ ต ้ องการ
ไดโอดชอร์ตคี
ส่วนของไดโอดช็อตกี
ต้นฉบับ:
วิกิพีเดียแชร์
เครื่องวัดศักยภาพ
เครื่องวัดศักยภาพ
ต้นฉบับ:
วิกิพีเดียแชร์
แบตเตอรี ่ เข ้ า 12 v
1
แบตเตอรี่ตะกั่ว 2 v
แผงเดี่ยว
ตัวต้านทาน( 10กิโลยูโร)
ตัวต้านทาน 10k
อาร์ดุยโน่ ยูโน่
บอร์ดอาร์ดุยโน อูโด
ต้นฉบับ:
วิกิพีเดียแชร์
irf540n
มอเตอร์(โหลด)
ตัวเก็บประจุ( 100ไมโคร)
ตัวเก็บประจุ 100uf
เซนเซอร์ ( 100 uh )
ตัวเหนี่ยวนําขนาดเล็ก100uh
คุณสามารถทําตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าได้โดยทําตามขั้นตอนต่อไปนี้:
วัตถุประสงค์ของการใช้MOSFETคือการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าขาเข้าด้วยความถี่สูง นอกจากนี้ยังมีการระบายความร้อนน้อยลงในกระแสไฟฟ้าสูง นอกจากนี้การเหนี่ยวนํายังมีบทบาทในการปกป้องMOSFETจากแรงดันสูง(ซึ่งเป็นลักษณะทั่วไปของโครงการอิเล็กทรอนิกส์)
Arduinoมีประโยชน์มากสําหรับการเปลี่ยนความเร็วสูงของMOSFET หน้าที่ของไดโอดschottkyคือการช่วยให้วงจรปัจจุบันสมบูรณ์ ดังนั้นถ้าไม่มีไดโอดschottkyเมื่อMOSFETปิดตัวเหนี่ยวนําจะปล่อยพลังงานไปยังมอเตอร์ จากนั้นเนื่องจากวงจรไม่สมบูรณ์จะมีผลเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีผลต่อภาระ
Potentiometerเป็นองค์ประกอบที่สําคัญอีกอย่างหนึ่งที่ให้ค่าอะนาล็อกสําหรับArduinoตามแรงดันไฟฟ้าPWMที่ได้รับจากขั้วเฟรมMOSFETจากพินPWMของArduino 6 ด้วยค่านี้คุณสามารถควบคุมแรงดันไฟฟ้าขาออกบนโหลดได้
การประยุกต์ใช้ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า
ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าเป็นประโยชน์สําหรับแอพพลิเคชันทั่วไปเช่น:
ตัวชาร์จแบตเตอรี่
เครื่องชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์
คนส่วนใหญ่มักต้องการแบตเตอรี่แบบพกพาหรือสมาร์ทโฟนเพื่อชาร์จได้อย่างรวดเร็วโดยไม่ต้องให้ความร้อนกับอุปกรณ์ ดังนั้นpowerconverterคือคําตอบซึ่งมักจะอยู่ในอุปกรณ์เคลื่อนที่เนื่องจากพอร์ตชาร์จเป็นพอร์ตmicro USB
เครื่องขยายเสียงพลังงาน
การควบคุมพลังงานและเครื่องขยายเสียง
ระดับพลังงานของเครื่องขยายเสียงกําลังเป็นตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า เครื่องขยายเสียงคลาสdเป็นตัวอย่างที่ดีของการใช้ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า
เครื่องบินควอด
เครื่องบินสี่แกน dji phantom
แบตเตอรี่ลิเธียมหลายเซลล์กําลังขับเคลื่อนเครื่องบินสี่แกน การกําหนดค่าแบตเตอรี่มักใช้แบตเตอรี่สองถึงหกชุด นอกจากนี้ แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะอยู่ในช่วงประมาณ 6 v – 25 v. ดังนั้นตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าช่วยลดแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลงประมาณ5โวลต์หรือ3.3โวลต์สําหรับตัวควบคุมการบินของอุปกรณ์
คุณสามารถหาตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าที่ควบคุมแหล่งจ่ายไฟแบตเตอรี่หรือตัวควบคุมความเร็วอิเล็กทรอนิกส์ได้ในรูปแบบการจัดจําหน่ายPCB
ผลลัพธ์
หากคุณกําลังมองหาตัวแปลงDC-DCที่สามารถแปลงแรงดันสูงเป็นแรงดันต่ําได้อย่างมีประสิทธิภาพตัวแปลงไฟฟ้าแบบDIYเป็นตัวเลือกที่เหมาะ นอกจากนี้อุปกรณ์นี้มีประโยชน์มากสําหรับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สําหรับผู้บริโภคที่ต้องรักษาเสถียรภาพแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ภายใต้โหลด
คุณคิดอย่างไรกับตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า? คุณวางแผนที่จะลองโครงการนี้หรือไม่? หรือคุณมีคําถาม? โปรดติดต่อเราได้ตลอดเวลา
