DC/DC meniče - boost convertor

DC/DC meniče pracujú na princípe cyklického zvyšovania alebo znižovania napätia pomocou cievky a kondenzátora. Na tomto cvičení vyskúšame vlastnosti tzv. boost convertora, ktorý napätie zvyšuje. Obvod Traco TMV0512D patrí medzi tie najjednoduchšie, ktoré nemajú veľký výstupný výkon a ani stabilizácia napätia nie je najlepšia. Ale stále je to veľmi užitočná súčiastka, ktorá nám napr. umožní napájať operačné zosilňovače symetrickým napätím +/- 12V hoci máme k dispozícii len jedno +5V napájanie. Okrem zvyšujúcich (boost) meničov sa používajú aj znižujúce, ktoré predstavuj´ú veľmi dobrú alternatívu ku klasickým lineárnym stabilizátorom (napr. 7805) najmä preto, že pracujú s oveľa vyššou účinnosťou a nepremieňajú prebytočnú energiu len na teplo.

Úlohy:

1. zapojte DC/DC menič podľa schémy zapojenia a zmerajte jeho výstupné napätia
2. zaťažte zápornú vetvu prúdom 12mA (vypočítajte vhodný odpor R6) a zmerajte závislosť výstupného napätia +12V od odberu prúdu v kladnej vetve
3. zopakujte meranie pre odber prúdu v zápornej vetve 36mA (radšej bez LED diódy)
4. zopakujte meranie ešte raz, pri nezapojenej zápornej vetve
5. meranie spracujte vo forme referátu a nezabudnite na grafické znázornenie nameranej závislosti

Vlastnosti obvodu Traco TMV0512D

• Vstupné napätie 4,5 ... 5,5 V
• Výstupné napätie +12 a -12 V DC
• Výkon 1 W
• Výstupný prúd 40 mA
• Puzdro SIP7
• Rozmery a hmotnosť 19,5 x 10,2 x 7,1 mm / 2,6 g
• Účinnosť 78 %
• Pracovná frekvencia 100 kHz

Zapojenie a meranie

Keďže našim meracím systémom s Arduinom môžeme merať len napätia do +5V, budeme merať napätie kladnej vetvy meniča cez napäťový delič 1:2, tvorený rezistormi R4 a R5, ktorým napätie znížime na 1/3. Odpory vhodne vypočítajte tak, aby sme zbytočne neznižovali vstupný odpor meracieho zariadenia. Keďže ani prúd nevieme merať priamo, pomôžeme si rovnako ako pri meraní charakteristík diód, teda zmeriame úbytok napätia na známom odpore R1 s veľkosťou 100R. Aby sme mohli jednoducho meniť zaťažovací prúd v kladnej vetve meniča, zapojíme do série aj odporový trimer R2, ktorým hodnotu prúdu ľahko zmeníme. Pre istotu do série zapojíme aj tretí rezistor R3, ktorým obmedzíme maximálny prúd odoberaný z meniča v prípade, že trimer bude v krajnej polohe. Celková schéma zapojenia a návrh zapojenia na skúšobnej doštičke sú nižšie.

• 
  Schéma zapojenia.
• 
  Zapojovací plánik.
• 
  Skutočná realizácia.

Referát musí obsahovať:

• Názov merania, dátum, meno
• Schému zapojenia
• Výpočet odporov R4, R5 a R6
• Tabuľku s nameranými hodnotami
• Graf s nameranou charakteristikou Uout = f(I) pre dve hodnoty zaťažovacieho prúdu v zápornej vetve a pre meranie naprázdno.
• Zhodnotenie merania

Okrem toho treba odovzdať do classroomu:

• Fotografiu a/alebo video z merania

Odkazy:

• Princíp činnosti DC/DC meniča si môžete pozrieť aj na tomto videu https://youtu.be/9QM55r5fnUk
• Stránky výrobcu https://www.tracopower.com
• Datasheet obvodu TMV0512D
• Software na meranie komplet v.2021.

Software

Na meranie použijeme opäť rovnaký software, ako na predošlom cvičení Meranie odporov. Ak ho už nemáte, stiahnite si znova všetko potrebné v jednom .zip archíve:

• Software pre cvičenie v.2021. Najprv treba preložiť a nahrať program do Arduina, potom spustiť program v Processingu.

Nezabudnite nastaviť správny sériový port! Časť programu s posuvníkom na ovládanie výstupného napätia v tomto cvičení nebudeme používať. Kto vie ako, môže si program upraviť tak, že namiesto úbytku napätia bude priamo zobrazovať prúd v mA.

Ukážka okna programu pre Processing