24-12 Buck Converter

[Yusuf usta]

Devre Hakkında Bilgi


Öncelikle buck converter devremizi hangi prensiple yapacağımızı tasarlamamız  gerekiyor ki, çalışmamızda gözden kaçırdığımız bir şey olmasın ve başarılı olalım.

Öncelikle çıkışta ihtiyacımızı karşılayacak olan, gate ucuna vereceğimiz pwm sinyal ile istediğimiz çıkışı verebilecek güçte olan bir n kanal mosfet seçiyoruz. Datashett incelemelerimiz sonucunda mosfet olarak  IRFZ44 seçtik.

Bu mosfeti tetiklemek için pwm sinyal üreteci olarak SG3524 entegresini seçtik. Çünkü bu entegrenin geri besleme sistemi var ve oldukça kararlı çalışıyor.

Entegre ile mosfeti sürüp, çıkışı bobin ve bir diyor üzerinden alacağız. Daha sonra da çıkışta aldığımız voltaja bir geri besleme sistemi geliştirip voltajımızın sabit kalmasını sağlayacağız.

[IMG]https://elektronikprojeler.com/in/image.php?di=O3PW[/img]

Şekilde görüldüğü gibi entegrenin altı numaralı ayağından şaseye bağlanan 470 K trimpot ile frekans ayarı yapıyoruz. Entegrenin iki ve 16 numaralı bacakları arasındaki 10k direnç, 9 ve şase arasındaki 10mikrofarat kondansatör, 7 ile şase arasındaki 56 nF kondansatör datasheet dosyasından olduğu gibi aktarıldı.

Bizim burada değiştirdiğimiz, 470k trimmer potansiyometre ile şase arasına 560ohm direnç ilave etmek. Bunun sebebi, ufak tur oynamalarında frekans çok yüksek değerlere ulaştığı için bu frekans değişimine limit verdik ve 20KiloHertz bandını çok geçmemesini sağladık. Bu direnç değerini 220 ohm seviyelerine indirip biraz daha yüksek frekanslar elde edebiliriz.

Bu entegre içinde üretilen pwm sinyal yine entegre içindeki iki transistörle güçlendirilip dışarıya verilmektedir. Biz entegredeki transistörlerin kollektörlerine 12 ve 13 numaralı ayaklardan artı voltaj verdik ve voltajı 11 ve 14 numaralı uçlardan dışarıya pwm sinyali olarak almayı hedefledik. Entegre her tetiklemesinde bu iki transistörden akım akıtacak ve biz transistörlerin emiter uçlarından bu sinyali okuyacağız.

Burada bir önlem almamız gerekiyordu. Çünkü entegre genellikle çift mosfet sürülerek kullanıldığından dolayı bu transistör çıkışlarında pwm sinyalinin kare dalga olduğunu da düşünürsek,  çıkışın birisi lojik 1 diğeri lojik sıfır olduğu noktada sorun oluşuyordu. 11 numaralı uçta 0 varken, 14 numaralı uç artı voltaj veriyordu. Bu da eş zamanlı olmayan periyodik karedalga çıkışlarının paralel bağlanması durumunda kısa  devre oluşacak ve entegreyi zorlayacaktı.

Bizde çıkışlardan pwm sinyalini diyot üzerinden alarak sorunu hallettik. Diyotlar tek yönlü akım geçirdiği için sadece lojik 1 olan tarafın enerjisini kullanacaktık. Dolayısı ile uçlardaki ters voltaj çakışmayacaktı.

Devreyi  çalıştırmadan önce, mosfetlerdeki alan etkisinden etkilenme sebebi ile, gate ucunun durduk yere tetiklenip transistörü iletime geçirmesine engel olmak gerekiyordu. Gate ucu pozitif gerilimle tetiklendiğine göre bizim negatif pull down  oluşturmamız ve sinyal yokken her halükarda transistörü lojik sıfır olarak tutmamız gerekiyordu.

47K direnç ile bu işi de hallettikten sonra, artık devremizi çalıştırabilirdik.,

Devreyi çalıştırıp bobin üzerinden ac akıma zorluk gösterme prensibi ile voltajı karalı bir şekilde düşürdükten sonra, diyotla doğrultup çıkıştan aldık. Çıkışta enerji olduğunu görebilmek amacıyla bir led ampüle 1K direnç bağlayıp çıkıştaki klemense vidaladık.

Şu an voltajı ölçtüğümüzde 17 volt civarında bir gerilim görebiliriz. Fakat biz 12 volt elde etmek ve bu gerilimin sabit olarak kalmasını istiyoruz. Dolayısı ile geri besleme hazırlamamız gerekmektedir.

[IMG]https://elektronikprojeler.com/in/image.php?di=EOKU[/img]
Şemada göüldüğü gibi çıkış aldığımız bobine bağlı diyotun artı ucundan 560 ohm ile akım sınırlayarak aldığımız volajı geri besleme yaparak entegrenin 1 numaralı ucuna bazı işlemlerden geçirip göndereceğiz. Dolayısı ile entegre çıkışta ne var ne yok bilip gerilimin dilediğimiz seviyede sabit kalmasını sağlayacak.

Şemada r8 olarak 10k direnç vardı. Bu direnç entegreye voltaj bilgisinin net gitmesini engelliyordu. Ya 560 ohm direnç değeri ile oynayacaktık, ya ilerideki direnç değerlerine müdahale edecektik, ya da bu direnci kullanmayacaktık. Biz kullanmamayı seçtik boş bıraktık. Çünkü diğer direnç değerlerinde oynama yaptığımızda entegreye geri besleme yaptığımız voltajın aşırı olabileceğini, sistemin zarar görebileceğini düşündük. Neticede bu direnç pull down amaçlıydı, belli bir aralıktaki voltajın entegre tarafından görülmemesini sağlıyordu. Ayrıca aynı amaçlı ikinci bir direnç de trimpot çıkışında zaten vardı.

560 ohm dirençten sonra, ayar yapabilmek için bir trimpot kullandık. Bu trimpotun çıkışına şemada R10 olarak görünen 4k7 pull down direncini koyduk. Başta belirttiğimiz gibi yaptığımız pull down işlemi entegrenin çıkıştaki voltajı net algılamamasına sebep olduğu için, R8 10k direnci iptal edip bu direncin değeri daha sonradan 4,7K yerine 22 K olarak değiştirip düzenledik.

Ve elde ettiğimiz geri beslemeyi 2,2K direnç üzerinden entegrenin 1 numaralı ucuna bağladık.

Ölçüm yapmadan önce devreyi çalıştırıp çıkışa led ampülü bağladıktan sonra trimpotu çevirip çıkıştaki gerili gözlemledik. Evet, led lambamızın ışığı kısılıp açılıyordu. Demek ki geri beslemeyi başarıyla yapmıştık.

Ve sonunda bir voltmetre bağlayarak çıkış gerilimini 12,2 volt olarak ayarladık. Bu 0,2V'luk fazlalığı yük bindiğinde oluşacak gerilim düşmelerini tolere etmek amacıyla uygun gördük.

Böylece pwm sinyali ile tetiklediğimiz mosfetin çıkışından bobin ile aldığımız voltajı doğrultup, sonra bu doğru akımla geri besleme yaparak 12 volta sabitlediğimiz konvörtır devremiz bitmiş oldu.
Resme tıklayarak büyültün:
[IMG]https://elektronikprojeler.com/in/image.php?dm=9WEI[/img]

Ek dosyada layout baskı çizimi ve gerekli bilgi dosyaları bulunuyor. İndirip bakabilirsiniz.

[toyer]

elinize sağlık.

mosfet üzerinde cok fazla enerji kaybı olacaktır.  fazla ısınacaktır. ntype mosfet high side olarak sürülmekte. 
1 amper cektiğinizde mosfet üzerinde 3-4 watt kayıp olacaktır.