이 프로젝트에서는 최대 전류 용량이 6A 인 Arduino 및 N- 채널 MOSFET 을 사용하여 벅 컨버터 회로 를 만들 것 입니다. 12v DC를 0에서 10v DC 사이의 값으로 낮출 것입니다. 전위차계를 회전하여 출력 전압 값을 제어 할 수 있습니다.
벅 컨버터는 DC 전압을 낮추는 DC-DC 컨버터 입니다. 하나의 차이점이있는 변압기와 같습니다. 변압기는 AC 전압 벅 컨버터를 강압하는 반면 DC 전압은 강압합니다. 벅 컨버터의 효율은 변압기보다 낮습니다.
벅 컨버터의 주요 구성 요소는 MOSFET입니다. n- 채널 또는 p- 채널 및 고주파 사각 펄스 발생기 (타이머 IC 또는 마이크로 컨트롤러). Arduino는 여기에서 Pulse Generator로 사용되며 555 Timer IC도 이러한 목적으로 사용될 수 있습니다. 여기에서는 전위차계로 DC 모터 속도를 제어 하여이 벅 컨버터를 시연했으며 멀티 미터를 사용하여 전압도 테스트했습니다. 이 기사 끝에 있는 비디오 를 확인 하십시오.
필수 구성 요소:
- Arduino Uno
- IRF540N
- 인덕터 (100Uh)
- 커패시터 (100uf)
- 쇼트 키 다이오드
- 전위차계
- 10k, 100ohm 저항기
- 하중
- 12v 배터리
회로도 및 연결:
DC-DC 벅 컨버터의 경우 위의 회로도에 표시된대로 연결합니다.
- 인덕터의 한 단자를 MOSFET 소스에 연결하고 다른 단자를 1k 저항과 직렬로 연결된 LED에 연결합니다. 부하는이 배열에 병렬로 연결됩니다.
- 게이트와 소스 사이에 10k 저항을 연결합니다.
- 부하에 병렬로 커패시터를 연결합니다.
- 배터리의 양극 단자를 드레인에 연결하고 음극을 커패시터의 음극 단자에 연결합니다.
- 다이오드의 p 단자를 배터리의 음극에 연결하고 n 단자를 소스에 직접 연결합니다.
- Arduino의 PWM 핀이 MOSFET의 게이트로 이동합니다.
- Arduino의 GND 핀은 MOSFET의 소스로 이동합니다. 거기에 연결하지 않으면 회로가 작동하지 않습니다.
- 전위차계의 극단 단자를 Arduino의 5v 핀과 GND 핀에 각각 연결합니다. 반면 와이퍼 터미널은 아날로그 핀 A1에 연결됩니다.
Arduino의 기능:
이미 설명했듯이 Arduino는 클록 펄스를 MOSFET의베이스로 보냅니다. 이 클럭 펄스의 주파수는 약입니다. 65Khz. 이것은 MOSFET의 매우 빠른 스위칭을 유발하고 평균 전압 값을 얻습니다. Arduino의 ADC 및 PWM에 대해 배워야합니다. 그러면 Arduino에서 고주파 펄스가 생성되는 방식이 명확 해집니다.
- PWM을 사용하는 Arduino 기반 LED 조광기
- Arduino Uno에서 ADC를 사용하는 방법?
MOSFET의 기능:
Mosfet은 두 가지 목적으로 사용됩니다.
- 출력 전압의 고속 스위칭 용.
- 열 방출을 줄이면서 높은 전류 를 제공합니다.
인덕터의 기능:
인덕터는 MOSFET을 손상시킬 수있는 전압 스파이크를 제어하는 데 사용됩니다. 인덕터는 MOSFET이 켜져있을 때 에너지를 저장하고 MOSFET이 꺼지면이 저장된 에너지를 방출합니다. 주파수가 매우 높기 때문에이를 위해 필요한 인덕턴스 값은 매우 낮습니다 (약 100uH).
쇼트 키 다이오드의 기능:
쇼트 키 다이오드는 MOSFET이 꺼지면 전류 루프를 완료하여 부하에 전류를 원활하게 공급합니다. 이 외에도 쇼트 키 다이오드는 매우 낮은 열을 발산하고 일반 다이오드보다 높은 주파수에서 잘 작동합니다.
LED의 기능: LED의
밝기는 부하에 걸친 스텝 다운 전압을 나타냅니다. 전위차계를 회전 시키면 LED의 밝기가 달라집니다.
전위차계의 기능:
전위차계의 와이퍼 단자가 다른 위치로 떨어질 때, 그것과 접지 사이의 전압이 바뀌고 차례로 arduino의 핀 A1에 의해 수신되는 아날로그 값이 변경됩니다. 이 새로운 값은 0에서 255 사이에 매핑 된 다음 PWM 용 Arduino의 핀 6에 제공됩니다.
** 커패시터는 부하에 주어진 전압을 부드럽게합니다.
왜 게이트와 소스 사이에 저항이 있습니까?
MOSFET 게이트의 아주 작은 노이즈라도 켜질 수 있으므로이를 방지하기 위해 항상 높은 값의 저항을 게이트와 소스 사이에 연결하는 것이 좋습니다.
코드 설명:
고주파 펄스를 생성하기위한 완전한 Arduino 코드 는 아래 코드 섹션에 나와 있습니다.
코드는 간단하고 자명하므로 여기에서는 코드의 일부만 설명했습니다.
변수 x는 Arduino의 아날로그 핀 A0에서받은 아날로그 값을 할당합니다.
x = analogRead (A1);
변수 w에는 0에서 255 사이의 매핑 된 값이 할당됩니다. 여기서 Arduino의 ADC 값은 Arduino의 map 기능을 사용하여 2에서 255로 매핑됩니다.
w = 맵 (x, 0,1023,0,255);
핀 6에 대한 PWM의 정상 주파수는 약 1khz입니다. 이 주파수는 벅 컨버터와 같은 목적에 적합하지 않습니다. 따라서이 주파수는 매우 높은 수준으로 증가되어야합니다. 이는 void 설정에서 한 줄 코드를 사용하여 수행 할 수 있습니다.
TCCR0B = TCCR0B & B11111000-B00000001; // pwm의 주파수를 약 65 KHZ로 변경합니다.
DC-DC 벅 컨버터 작동:
회로가 켜지면 MOSFET이 65kHz의 주파수로 켜지고 꺼집니다. 이로 인해 인덕터는 MOSFET이 켜져있을 때 에너지를 저장하고 MOSFET이 꺼질 때이 저장된 에너지를 부하에 제공합니다. 이것은 매우 높은 주파수에서 발생하기 때문에 5v 단자에 대한 전위차계 와이퍼 단자의 위치에 따라 펄스 출력 전압의 평균값을 얻습니다. 그리고 와이퍼 단자와 접지 사이의 전압이 증가함에 따라 pwm 핀 번호의 매핑 된 값도 증가합니다. Arduino의 6 개.
이 매핑 된 값이 200이라고 가정 해 보겠습니다. 그러면 핀 6의 PWM 전압은 다음과 같습니다. = 3.921V
MOSFET은 전압 종속 장치이므로이 PWM 전압은 궁극적으로 부하 양단의 전압을 결정합니다.
여기에서는 DC 모터를 회전 하여이 벅 컨버터를 시연 하고 멀티 미터 에서 아래 비디오를 확인하십시오. Potentiometer로 모터의 속도를 조절하고 Potentiometer로 LED의 밝기를 조절하였습니다.