DIY Buck 转换器：Buck 转换器教程

如果您经常使用传统的线性输出电流电源，那么您会同意它的效率不高。在这种情况下，降压转换器是更好的输出功率选择，因为它可以有效地降低输入电压。但是，DIY 降压转换器还有更多功能吗？

是的，该设备还有更多功能。首先，它至少有两个半导体。半导体就像二极管和电阻一样。但是你可以用第二个晶体管代替二极管——这对于同时整流很有用。

其次，降压转换器非常擅长执行任务，例如将计算机的电源输出电压更改为 CPU、USB 和 DRAM 等设备所需的更低电压。

也就是说，您将在本文中了解有关降压转换器的更多信息。从本质上讲，我们将重点介绍它是什么、它是如何工作的以及如何制作它。

让我们开始吧！

什么是降压转换器？

之前，我们简要介绍了降压转换器。但我们将在这里广泛讨论这个话题。也就是说，降压转换器更像是直流电源到直流或降压电源转换器。另外，它的主要功能是降低从电源（输入）到负载（输出）的电压。

由于该设备至少有两个半导体，正如我们提到的，它属于一类 SMPS（开关模式电源）。

开关电源

此外，除了该设备拥有的两种半导体外，它还配备了至少一个储能元件。

所讨论的能量存储元件通常是电感器、电容器或组合。因此，如果您计划降低功率晶体管的电压纹波，则必须确保降压转换器的滤波器由简单的平均电容器（有时与电感器组合）添加到电源侧和负载侧滤波器。

因此，与线性电源相比，降压转换器在提供 DC-DC 转换器的电源效率方面表现出色也就不足为奇了。此外，值得一提的是，该设备的效率超过 90%，这提高了它们在更改太阳能充电器或计算机的大容量电源电压等任务时的效率。

降压转换器如何工作？

谈到降压转换器时，务必注意器件的电路运行受 MOSFET 的导通状态影响。换句话说，降压转换器的工作基于其状态（关闭或开启）。

因此，如果设备处于关闭状态或开关打开，则电路中的电流为零。但是，如果开关闭合或处于导通状态，电流会增加。此外，电感器会在其端子上产生相反的电压——以响应电流的变化。

结果，输入电压范围将下降，这将与源电压相反，并降低负载两端的净电压。

随着时间的推移，电感两端的电压和电流的变化率会降低。因此，负载处的电压将增加。发生这种情况时，电感器将存储能量。因此，如果开关在电流仍在变化时打开，电感器将经历电压降。另外，输入滤波电压源会大于负载电压。

如果开关再次进入关闭状态，电压源将离开电路

这会导致电流减小。发生这种情况时，由于电流减小，电感两端的电压会降低。然后电感就变成电流源了。

也就是说，降压转换器电路以两种不同的模式运行：连续和不连续。连续模式发生在流过电感的电流值在整个换相周期内从未降为零时。

因此，当开关闭合时，电感两端的降压芯片电压为 VL =Vi – Vo。而只要压降几乎恒定，通过电感的电流就会线性上升。

此外，当开关打开时，二极管将正向偏置。因此，电流将减小，电感两端的电压将为 VL =-Vo。则电感L存储的能量为：

E =½ LI ² L

此外，电感器中的能量在关断状态下减少，而在导通状态下增加。此外，电感器 L 可用于将能量从输入端传导到转换器的输出端。另一方面，不连续模式发生在负载需要非常小的能量时。

因此，通过电感器的电流将降至零。发生这种情况时，输出电容会在每个周期中放电，从而导致更高的开关损耗。

如何制作简单的降压转换器？

在制作简单的降压转换器之前，参考电路图至关重要。所以，你可以使用这里的那个。

所需物品清单

肖特基二极管

肖特基二极管部分

电位器

电位器

12V输入电池

12v 铅蓄电池

单面板

电阻（10k,100ohm）

10K 电阻

Arduino UNO

Arduino UDO 板

IRF540N

电机（负载）

电容（100uf）

100uf 电容器

电感（100Uh）

100uh 小电感

您可以按以下步骤制作降压转换器：

1. 首先将电位器的末端连接到 5v 电源轨引脚。此外，您应该分别连接 Arduino UNO 的接地引脚，而其抽头端子连接到引脚模拟电子引脚 A1。
2. 将 Arduino 的 PWM 引脚 6 连接到 MOSFET 的底部。
3. 将电池的正极连接到 MOSFET 的漏极。并对肖特基二极管的负极到 p 端重复相同的操作。
4. 将电机从与电感串联的肖特基二极管的 p 端连接到 MOSFET 的源极端。
5. 将肖特基二极管的 n 端连接到 MOSFET 的源极端。
6. 在电机上连接 47uf 电容器。
7. 最后，您可以将 Arduino 的接地引脚连接到 MOSFET 的源极端子。

使用 MOSFET 的目的是在高频下改变输入电压。此外，它通过大电流提供更少的热量散发。此外，电感还起到保护 MOSFET 免受高电压尖峰影响的作用（这是该电子项目的典型特征）。

Arduino 对 MOSFET 的高开关速度很有用。肖特基二极管的作用是帮助完成电流流动的环路。因此，如果在关闭 MOSFET 时没有肖特基二极管，则电感器会将其能量释放到电机。然后，由于不完整的循环，它对负载的影响很小或没有影响。

电位器是另一个重要组件，它根据 MOSFET 的栅极端子从 Arduino 的 PWM 引脚 6 接收到的 PWM 电压为 Arduino 提供模拟值。有了这个值，就可以控制负载两端的输出电压。

降压转换器的应用

降压转换器对于一些常见的应用非常有用，例如：

电池充电器

电池太阳能充电器

大多数人通常希望他们的便携式电池组或智能手机在不加热设备的情况下快速充电。因此，降压转换器就是答案，它通常位于移动设备的内部——因为充电端口是一个微型 USB 端口。

功率音频放大器

电源控制和音频放大器

功率音频放大器的功率级是降压转换器。 D类放大器就是这种使用降压转换器的设备的一个很好的例子。

四轴飞行器

大疆幻影四轴飞行器

多节锂电池组为四轴飞行器供电。电池组配置通常是两到六节电池串联。此外，电池组产生的电压范围约为 6V -25V。因此，降压转换器有助于将电池电压降低到 5V 或 3.3V 左右，以供设备的飞行控制器使用。

您可以在配电 PCB 布局上找到用于引导电池电源或电子速度控制器的降压转换器。

底线

如果您正在寻找能够有效地将高压转换为低压的 DC-DC 转换器，DIY 降压转换器是您的理想选择。此外，该器件还适用于需要稳定电池在负载下的下垂电压的消费电子产品。

您如何看待降压转换器？你打算尝试这个项目吗？或者你有问题吗？请随时与我们联系。