Convertisseur de Buck DIY-Si vous utilisez souvent une alimentation traditionnelle à courant de sortie linéaire, vous conviendrez qu’elle n’est pas très efficace. Dans ce cas, un convertisseur buck est une meilleure option de puissance de sortie car il abaisse efficacement la tension d’entrée. Mais, un convertisseur buck DIY, c’est plus que cela ?
Oui, ce dispositif a d’autres caractéristiques. Tout d’abord, il comporte au moins deux semi-conducteurs. Et les semi-conducteurs agissent comme une diode et une résistance. Mais vous pouvez remplacer la diode par un deuxième transistor, ce qui est utile pour le redressement simultané.
Ensuite, le convertisseur buck est très compétent pour effectuer des tâches telles que le changement de la tension d’alimentation de sortie d’un ordinateur à des tensions plus basses dont ont besoin des périphériques tels que le CPU, l’USB et la DRAM.
Cela dit, vous en apprendrez davantage sur le convertisseur buck dans cet article. En substance, nous allons mettre en évidence ce qu’il est, comment il fonctionne et comment vous pouvez en fabriquer un.
Allons-y!
Qu’est-ce qu’un convertisseur buck ?
Plus tôt, nous avons brièvement parlé du convertisseur buck. Mais nous allons en parler en détail ici. Cela dit, un convertisseur buck est plutôt un convertisseur de puissance DC à DC ou abaisseur de puissance. De plus, sa fonction principale est de réduire la tension de l’alimentation (entrée) à la charge (sortie).
Comme le dispositif comporte au moins deux semi-conducteurs, comme nous l’avons mentionné, il appartient à la classe des SMPS (switched-mode power supply).
Alimentation à découpage
Source :
Wikimedia Commons
En outre, outre les deux semi-conducteurs dont dispose le dispositif, il est accompagné d’au moins un élément de stockage d’énergie.
L’élément de stockage d’énergie en question est généralement soit une inductance, soit un condensateur, soit une combinaison. Ainsi, si vous envisagez de réduire les ondulations de tension des transistors de puissance, il est crucial de s’assurer que le convertisseur buck dispose de filtres constitués de simples condensateurs moyens (ou en combinaison avec des inductances parfois) ajoutés au filtre côté alimentation et côté charge.
Il n’est donc pas surprenant que les convertisseurs buck fournissent un excellent rendement énergétique en tant que convertisseurs CC-CC par rapport aux alimentations linéaires. De plus, il convient de mentionner que ce dispositif présente un rendement élevé de plus de 90 %, ce qui renforce leur efficacité pour des tâches telles que le changement de la tension d’alimentation globale d’un chargeur solaire ou d’un ordinateur.
Comment fonctionne un convertisseur Buck ?
En ce qui concerne les convertisseurs buck, il est essentiel de noter que le fonctionnement du circuit du dispositif est soumis à l’état de conduction du MOSFET. En d’autres termes, le convertisseur buck fonctionne en fonction de son état (éteint ou allumé).
Ainsi, le courant dans le circuit est nul si le dispositif est en état d’arrêt ou si l’interrupteur est ouvert. Mais, si l’interrupteur est fermé ou en état de marche, le courant augmente. De plus, l’inducteur crée une tension opposée à ses bornes en réaction à la variation du courant.
Par conséquent, la plage de tension d’entrée va chuter, ce qui va s’opposer à la tension de la source et diminuer la tension nette aux bornes de la charge.
Avec le temps, la tension aux bornes de l’inducteur et le taux de variation du courant vont diminuer. Par conséquent, la tension à la charge va augmenter. Pendant ce temps, l’inducteur stocke de l’énergie. Ainsi, si l’interrupteur s’ouvre alors que le courant continue de varier, l’inducteur subira une chute de tension. De plus, la source de tension du filtre d’entrée sera supérieure à la tension de la charge.
Si l’interrupteur passe à nouveau à l’état bloqué, la source de tension quittera le circuit.
Ce qui provoque une diminution du courant. Lorsque cela se produit, il y aura une tension réduite à travers l’inducteur en raison de la diminution du courant. L’inducteur devient alors une source de courant.
Cela dit, le circuit du convertisseur buck fonctionne dans deux modes différents : continu et discontinu. Le mode continu se produit lorsque la valeur du courant traversant l’inductance ne tombe jamais à zéro tout au long du cycle de commutation.
En conséquence, lorsque l’interrupteur se ferme, la tension de la puce buck aux bornes de l’inductance est VL = Vi – Vo. Et tant que la chute de tension est presque constante, le courant traversant l’inductance augmentera de manière linéaire.
De plus, lorsque l’interrupteur s’ouvre, la diode sera polarisée en direct. Ainsi, le courant diminuera et la tension aux bornes de l’inductance sera VL = -Vo. alors, l’énergie que l’inductance L emmagasine est :
E = ½ LI2L
De plus, l’énergie dans l’inducteur diminue pendant l’état bloqué et augmente à l’état passant. De plus, l’inductance L est utile pour conduire l’énergie de l’entrée à la sortie du convertisseur. Le mode discontinu, en revanche, se produit lorsque la charge nécessite une très faible énergie.
Ainsi, le courant traversant l’inductance tombera à zéro. Lorsque cela se produit, le condensateur de sortie se décharge à chaque cycle, ce qui entraîne des pertes de commutation plus élevées.
Comment faire un simple convertisseur Buck ?
Avant de créer un simple convertisseur abaisseur, il est essentiel de faire référence à un schéma de circuit. Ainsi, vous pouvez utiliser celui-ci ici.
Liste des choses nécessaires
Diode Schottky
Section de diodes Schottky
La source:
Wikimédia Commons
Potentiomètre
Potentiomètre
La source:
Wikimédia Commons
Batterie d’entrée 12V
1
Batterie au plomb 2v
Panneau unique
Résistance (10k, 100ohm)
Résistance 10K
Arduino UNO
Carte Arduino UDO
La source:
Wikimédia Commons
IRF540N
Moteur (charge)
Condensateur (100uf)
Condensateurs 100uf
Inductance (100Uh)
Petits inducteurs 100uh
Vous pouvez créer le convertisseur buck en suivant les étapes suivantes :
Le but de l’utilisation du MOSFET est de modifier la tension d’entrée à une fréquence élevée. De plus, il offre moins de dissipation de chaleur avec un courant élevé. De plus, l’inductance joue le rôle de protéger le MOSFET des pics de haute tension (ce qui est typique de ce projet électronique).
L’Arduino est utile pour la vitesse de commutation élevée du MOSFET. Et la fonction de la diode Schottky est d’aider à compléter la boucle pour la circulation du courant. Donc, s’il n’y a pas de diode Schottky lorsque vous éteignez le MOSFET, l’inducteur libérera son énergie au moteur. Ensuite, il n’aura que peu ou pas d’effet sur la charge à cause de la boucle incomplète.
Le potentiomètre est un autre composant essentiel qui offre une valeur analogique à l’Arduino en fonction de la tension PWM que la borne de grille du MOSFET reçoit de la broche PWM 6 d’Arduino. Avec cette valeur, il y a un contrôle de la tension de sortie à travers la charge.
Applications du convertisseur Buck
Le convertisseur buck est très utile pour certaines applications courantes telles que :
Chargeurs de batterie
Batterie Chargeur solaire
Il est typique pour la plupart des gens de vouloir que leur batterie portable ou leur smartphone se recharge rapidement sans chauffer les appareils. Ainsi, le convertisseur buck est la réponse et il se trouve généralement à l’intérieur de l’appareil mobile, car le port de charge est un port micro USB.
Convertisseur de Buck DIY-Amplificateurs audio de puissance
Commande de puissance et amplificateurs audio
L’étage de puissance d’un amplificateur audio de puissance est un convertisseur abaisseur. Et un bon exemple de cet appareil qui utilise le convertisseur abaisseur est les amplificateurs de classe D.
Convertisseur de Buck DIY-Quadcoptères
Quadricoptère Dji Phantom
Les batteries au lithium multicellulaires alimentent les quadricoptères. Et la configuration du pack est généralement de deux à six cellules en série. De plus, les batteries produisent une plage de tension d’environ 6V à 25V. Ainsi, un convertisseur abaisseur aide à réduire la tension de la batterie à environ 5 V ou 3,3 V pour que le contrôleur de vol de l’appareil puisse l’utiliser.
Vous pouvez trouver le convertisseur abaisseur sur la disposition du PCB de distribution d’alimentation qui dirige l’alimentation de la batterie ou les contrôleurs de vitesse électroniques.
Conclusion
Convertisseur de Buck DIY-Le convertisseur abaisseur DIY est le projet idéal sur lequel sauter si vous recherchez un convertisseur DC-DC qui transforme efficacement une haute tension en basse tension. De plus, l’appareil est utile pour les appareils électroniques grand public qui nécessitent de stabiliser la tension d’affaissement de la batterie sous charge.
Que pensez-vous des convertisseurs buck ? Envisagez-vous de tenter le projet? Ou avez-vous des questions? N’hésitez pas à nous contacter.
