Simple DC to DC Current-Fed Push-Pull Converter with Arduino UNO (V.2)

by Posted on

โครงงานนี้เป็นการพัฒนาต่อเนื่องจากที่นำเสนอในเวอร์ชั่น 1 กับโครงงาน Simple DC to DC Push-Pull Converter with Arduino UNO (V.1) โดยในตอนนี้จะเป็นสวิตชิ่งวงจรพุช-พูล คอนเวอร์เตอร์ (Push-Pull Converter) เช่นเดิม แต่จะปรับปรุงวงจรเพิ่มเติมเล็กน้อย ให้เป็นลักษณะของคอนเวอร์เตอร์แบบ Current-fed Push-Pull Parallel Resonant Inverter (CFPPRI) ทั้งนี้เพื่อเป็นการศึกษาและเรียนรู้วงจรพุช-พูล คอนเวอร์เตอร์ในอีกรูปแบบหนึ่งกันต่อครับ.

Simple DC to DC Current-Fed Push-Pull Converter with Arduino UNO
รูปที่ 1 ลักษณะของการทดลองวงจรพุช-พูล คอนเวอร์เตอร์ แบบ CFPPRI

รูปที่ 1 แสดงลักษณะของการเตรียมการทดลองให้กับวงจรพุช-พูล คอนเวอร์เตอร์ โดยวัดสัญญาณที่ตำแหน่ง Tank resonant circuit ด้วยออสซิลโลสโคปและการวัดค่าแรงดันอินพุตและเอาต์พุตด้วยมัลติมิเตอร์

Simple DC to DC Current-Fed Push-Pull Converter with Arduino UNO
รูปที่ 2 การทดลองให้วงจรจ่ายกระแสที่ 5.51A

ในรูปที่ 2 เป็นลักษณะของการทดลองให้วงจรพุช-พูล คอนเวอร์เตอร์ จ่ายกระแสให้กับโหลดที่ 5.51A (65W) โดยใช้ตัวต้านทานขนาด 2.2 โอห์ม 60 วัตต์ เพื่อสังเกตการทำงานและการตอบสนองของวงจรกับโหลดที่ค่าความต้านทานต่ำ

Simple DC to DC Current-Fed Push-Pull Converter with Arduino UNO
รูปที่ 3 แรงดันอินพุตเมื่อวงจรจ่ายกระแสโหลดที่ 5.51A
Simple DC to DC Current-Fed Push-Pull Converter with Arduino UNO
รูปที่ 4 ค่าแรงดันเอาต์พุตเมื่อวงจรจ่ายกระแสโหลดที่ 5.51A เท่ากับ 12.05V
Simple DC to DC Current-Fed Push-Pull Converter with Arduino UNO
รูปที่ 5 การวัดสัญญาณที่ตำแหน่ง Tank resonant circuit

รูปที่ 5 เป็นลักษณะของสัญญาณตำแหน่ง Tank resonant circuit โดยตัววงจรยังจ่ายกระแสให้กับโหลดที่ 5.51A ซึ่งจะสังเกตเห็นว่าสัญญาณจะไม่เป็นรูปไซน์เวฟเหมือนในช่วงสแตนบาย (รูปที่ 1) แต่ประสิทธิภาพการทำงานของวงจรยังคงเป็นที่น่าพอใจสำหรับแอดมิน คือได้ค่า Efficiency ประมาณ 80%

Simple DC to DC Current-Fed Push-Pull Converter with Arduino UNO
รูปที่ 6 แสดงลักษณะการวัดสัญญาณในการทดลองที่ 1
Simple DC to DC Current-Fed Push-Pull Converter with Arduino UNO
รูปที่ 7 เปลี่ยนตำแหน่งการวัดสัญญาณใหม่

สำหรับรูปที่ 7 เป็นการทดลองเปลี่ยนตำแหน่งการวัดสัญญาณใหม่ โดยให้ช่องวัดสัญญาณที่ 1 (CH1) วัดสัญญาณที่ขา D สำหรับเพาเวอร์มอสเฟต ทั้งนี้เพื่อสังเกตพร้อมกับช่วงของสัญญาณขับในช่องสัญญาณที่ 2 (CH2) ที่มีผลมาจากวงจร Tank resonant นั้นเอง

Simple DC to DC Current-Fed Push-Pull Converter with Arduino UNO
รูปที่ 8 การวัดสัญญาณที่ขา D ของเพาเวอร์มอสเฟต (CH1) และสัญญาณขับเกต (CH2) ในการทดลองที่ 2
Simple DC to DC Current-Fed Push-Pull Converter with Arduino UNO
รูปที่ 9 ปริมาณการจ่ายแรงดันและกระแสให้กับคอนเวอร์เตอร์ เมื่อวงจรจ่ายกระแสโหลดที่ 12V/5.51A

รูปที่ 8 และรูปที่ 9 จะแสดงลักษณะของสัญญาณที่ได้จากการทดลอง (รูปที่ 8) โดยในรูปจะเห็นสัญญาณแรงดันสูงอยู่ในช่วงเพาเวอร์มอสเฟตหยุดการทำงาน ทั้งนี้จะต้องใช้วงจรสนับเบอร์เข้ามาลดค่าแรงดันดังกล่าวเพื่อให้ประสิทธิภาพการทำงานที่สูงขึ้น ในส่วนของรูปที่ 9 จะเห็นว่ากำลังไฟฟ้าทางด้านอินพุตสำหรับคอนเวอร์เตอร์ที่ใช้ประมาณ 38Vx2.2A = 83.6 วัตต์

รูปที่ 10 วงจรควบคุมการทำงานด้วยบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ (1)
รูปที่ 11 วงจรคอนเวอร์เตอร์ในส่วนของการขับกำลัง (2)

ในรูปที่ 10 และรูปที่ 11 จะคล้ายกับโครงงาน Simple DC to DC Push-Pull Converter with Arduino UNO (V.1) ดังนี้คือ ในส่วนของวงจรควบคุมรูปที่ 10 จะยังคงเหมือนเดิม แต่ในรูปที่ 11 จะเพิ่มตัวเก็บประจุ C4 ที่ตำแหน่งขา D ของเพาเวอร์มอสเฟตทั้งสองตัว จากนั้นเปลี่ยนเพาเวอร์มอสเฟตจากเดิมเบอร์ IRF3710 เป็น IRF640N และการต่อตัวเหนี่ยวนำ L12 และ C5 จะต่างจากเดิมเล็กน้อย ซึ่งเป็นลักษณะของ Current-fed Push-Pull Parallel Resonant Inverter ในส่วนของตัวหม้อแปลงสวิตชิ่งจะใช้การพันและจำนวนรอบการพันทางด้านปฐมภูมิและทุติยภูมเดียวกับในเวอร์ชั่นที่ 1 (คลิกไปที่ โครงงานเวอร์ชั่นที่ 1)

Simple DC to DC Current-Fed Push-Pull Converter with Arduino UNO
รูปที่ 12 ลักษณะของบอร์ดคอนเวอร์เตอร์ที่ปรับปรุงเพิ่มเติม

***สำหรับโปรแกรม Arduino ที่ใช้ในการทดลองโครงงาน จะยังคงใช้เหมือนกับในเวอร์ชั่น 1 คลิกได้ตามลิงก์ —> https://www.electronicsdna.com/simple-dc-to-dc-push-pull-converter-with-arduino-uno-v-1/

Simple DC to DC Current-Fed Push-Pull Converter with Arduino UNO
รูปที่ 13 แสดงส่วนของบอร์ดควบคุมและวงจรขับขาเกตที่อยู่ร่วมกัน
Simple DC to DC Current-Fed Push-Pull Converter with Arduino UNO
รูปที่ 14 ลักษณะการทดลองวงจรพุช-พูล คอนเวอร์เตอร์แบบ Current-fed

สำหรับโครงงานสวิตชิ่งวงจรพุช-พูล คอนเวอร์เตอร์ แบบ Current-fed Push-Pull Parallel Resonant Inverter (CFPPRI) เป็นคอนเวอร์เตอร์อีกรูปแบบหนึ่งที่ต่างจากวงจรพุช-พูล คอนเวอร์เตอร์ทั่วไป ซึ่งเป็นลักษณะของ Voltage-Fed Push-Pull Converter และมีรูปแบบเฉพาะการทำงานที่แตกต่างกัน ทั้งนี้ผู้อ่านสามารถพิจารณาเลือกใช้งานได้ตามความเหมาะสม และท้ายนี้ในส่วนข้อมูลสำหรับตัวอย่างการออกแบบและหลักการทำงานของคอนเวอร์เตอร์ สามารถเข้าไปดูตามลิ้งก์อ้างอิงท้ายโครงงานนี้นะครับ.

Reference

  1. Current-fed Push-Pull DC-DC converter | Download Scientific Diagram (researchgate.net)
  2. https://www.semanticscholar.org/paper/Soft-Switching-Current-Fed-Push%E2%80%93Pull-Converter-for-Kim-Shin/1ca6aceff725c1c901812ac7872669046a648c8a
  3. https://www.semanticscholar.org/paper/Design-and-Development-of-Push-Pull-DC-DC-Converter-Veeresh-Kusagur/467696f455d513ce2070f13302d50c3274107e45
  4. https://www.semanticscholar.org/paper/Analysis-of-the-Current-Fed-Push-Pull-Parallel-with-Peretz-Ben-Yaakov/9bf8fc917a3f4043ce61c7c9edad0b2577dc81e5
  5. https://www.semanticscholar.org/paper/Analysis-%2C-Design-of-Soft-Switching-Current-Fed-Dc-Manideepak/714a258380149bc82f603bdf8cf34eb0ea913ab0
  6. https://www.ti.com/seclit/ml/slup117/slup117.pdf
  7. https://patents.google.com/patent/EP0303994B1/en
  8. https://www.smps.us/inverters.html
  9. https://www.researchgate.net/figure/The-Proposed-Soft-Switched-Push-pull-Current-fed-Converter-adapted-from-14_fig3_351736180
  10. http://electronique.marcel.free.fr/VAE/Docs/OT1%20Controleur/Conv%20DC-DC/National/cascade_tutorial_0710.pdf
  11. https://wwwee.ee.bgu.ac.il/~pemic/publications/jour003.pdf
  12. https://www.scirp.org/journal/paperinformation.aspx?paperid=84197
  13. https://www.ee.bgu.ac.il/~pel/pdf-files/conf108.pdf
Post Views: 1,044

Published by nattapon