Fonte de alimentação variável (conversor de Buck): 4 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Uma fonte de alimentação é um dispositivo essencial quando você está trabalhando com eletrônicos. Se você quiser saber quanta energia seu circuito está consumindo, você precisará fazer medições de tensão e corrente e, em seguida, multiplicá-las para obter energia. Um trabalho tão demorado. Isso se torna ainda mais difícil se você deseja monitorar continuamente a energia por um período de tempo. Bem, deixe seu microcontrolador fazer todo o trabalho duro. Neste vídeo, veremos como fazer uma fonte de alimentação variável barata e aprenderemos seu funcionamento.

Vamos começar

Etapa 1: Conversor Buck e seu funcionamento

Vamos dar uma olhada neste módulo baseado em LM2596 IC, que fornece tensão DC variável em seus terminais de saída. Para estudar o circuito profundamente, tirei meu multímetro, coloquei-o no modo de continuidade e comecei a sondar para encontrar o que está conectado a quê. Depois de algumas sondagens, criei o circuito conforme mostrado. Este é um conversor Buck, também conhecido como conversor abaixador. A variação do potenciômetro fornece qualquer tensão entre 1,25 V e a tensão de entrada. Dando uma olhada no datasheet do LM2596, podemos ver que é um dispositivo de chaveamento simples com alguns recursos que podemos ignorar por enquanto.

Portanto, para uma compreensão mais clara, podemos substituir alguma parte do circuito por uma chave simples, conforme mostrado na imagem.

Caso 1: interruptor está fechado (Ton)

Quando a chave está fechada, a corrente flui pela carga. Isso energiza o indutor que armazena energia em seu campo magnético. O diodo é polarizado reversamente e atua como um circuito aberto.

Caso 2: interruptor está aberto (Toff)

Quando a chave está aberta, o campo magnético do indutor entra em colapso, o que induz uma fem e, portanto, a corrente flui através da carga e do diodo que agora é polarizado diretamente.

O trabalho do capacitor é reduzir o conteúdo de ondulação na forma de onda de saída. Isso é feito de novo e de novo.

A corrente que flui através da carga terá a aparência mostrada na imagem. A corrente vai subir durante o Ton e cair durante o Toff. Fazendo algumas contas, podemos chegar à fórmula

Vout = α x Vin

onde ‘α’ é conhecido como o ciclo de trabalho que é igual a Ton / T. Como α varia de 0 a 1, podemos ver que a tensão de saída é a fração da tensão de entrada.

Etapa 2: Coisas que você vai precisar

1x Arduino de sua escolha (quanto menor, melhor)

1x monitor de energia INA219

1x Módulo LM2596

1x regulador de tensão LM7805

1x display OLED (128 x 64)

1x soquete de alimentação DC

2 blocos de terminais

1x interruptor SPDT

1 potenciômetro de 10k (use um potenciômetro de precisão de 10 giros, se possível)

1x caixa de gabinete

Etapa 3: vamos começar a construir

Chega de teoria. Vamos reunir todos os componentes necessários e construir uma pequena fonte de alimentação barata usando este conversor. O diagrama do circuito e o código estão anexados a este documento. Certifique-se de instalar as bibliotecas SSD1306 e INA219 da Adafruit.

Para obter todas as medições necessárias, optei pelo INA219. É um monitor de potência bidirecional com I2C. Este pequeno dispositivo facilita o trabalho de medição de corrente.

Estaremos usando apenas dois pinos do Arduino para I2C. Eu só tinha o Arduino Nano na época de fazer o projeto. Uma alternativa menor pode ser usada.

Desoldei o minúsculo potenciômetro que estava no PCB e o substituí por um potenciômetro de 10k que estava preso na frente da caixa. Se possível, use um potenciômetro de precisão de dez voltas. Isso ajudará a fazer ajustes finos.

Um pequeno display OLED de 0,96 pol. 128x64 é usado para exibir todas as medições do INA219.

Por fim, um pequeno recinto para que tudo se encaixe. Seja criativo na escolha do layout dos componentes, desde que seja adequado.

Etapa 4: Divirta-se

É isso! Faça upload do código e comece a brincar com seu pequeno dispositivo. Lembre-se de que a corrente máxima que pode ser extraída do conversor é de 3A. Este tipo de módulo não possui proteção contra curto-circuito.

Obrigado por ficar até o fim. Espero que todos vocês amem este projeto e aprendam algo novo hoje. Deixe-me saber se você fizer um para você. Inscreva-se no meu canal no YouTube para mais projetos futuros. Agradeço novamente!