Einführung Ein Buck-Boost-Wandler ist eine Art DC-DC-Leistungswandler, der die Eingangsspannung je nach Bedarf erhöhen (Boost) oder verringern (Buck) kann. Dieser Konvertertyp ist besonders nützlich in Anwendungen, bei denen die Eingangsspannung über und unter der gewünschten Ausgangsspannung schwanken kann. Allerdings ist die Polarität der Ausgangsspannung im Vergleich zur Eingangsspannung umgekehrt. Sommaire masquer 1 Einführung 1.1 Vorteile 1.2 Nachteile 2 Funktionsprinzip 2.1 A. Energiespeicherphase 2.2 B. Energieübertragungsphase 2.3 C. Kontinuierliche und diskontinuierliche Leitung 3 Erklärung der Schaltung 4 Abschluss Ein Nachteil dieses Konverters besteht darin, dass sein Schalter keinen mit Null verbundenen Anschluss hat, was seine Steuerung erschwert. Wenn Sie dieses Problem vermeiden möchten, können Sie den Flyback-Konverter verwenden. Im Vergleich zu Buck- und Boost-Wandlern sind die Hauptunterschiede: Die Ausgangsspannung hat eine umgekehrte Polarität zur Eingangsspannung Die Ausgangsspannung kann von 0 bis −∞ variieren (bei einem idealen Konverter). Vorteile Flexibilität bei der Ausgangsspannung: Der Konverter kann eine Ausgangsspannung erzeugen, die entweder höher oder niedriger als die Eingangsspannung ist.Energieeffizienz: Moderne Abwärts-/Aufwärtswandler können sehr hohe Wirkungsgrade erreichen, oft über 90 %, was sie ideal für Anwendungen mit geringem Stromverbrauch macht. Nachteile Designkomplexität: Im Vergleich zu Abwärts- oder Aufwärtswandlern ist das Design und die Steuerung des Abwärts-Aufwärtswandlers komplexer.Konverterschalter: hat keinen mit Null verbundenen Anschluss, was seine Steuerung erschwert.Stromwelligkeiten: Es können größere Stromwelligkeiten auftreten, die zusätzliche Filterkomponenten zur Stabilisierung des Ausgangs erfordern. Funktionsprinzip Der Abwärts-/Aufwärtswandler arbeitet in zwei Hauptphasen: der Energiespeicherphase und der Energieübertragungsphase.A. Energiespeicherphase – Wenn der Schalter (oft ein Transistor) geschlossen ist, fließt Strom durch die Induktivität und den Schalter, wodurch Energie in der Induktivität als Magnetfeld gespeichert wird.– Während dieser Phase ist die Diode gesperrt und die Last wird vom Kondensator versorgt B. Energieübertragungsphase – Beim Öffnen des Schalters wird die in der Induktivität gespeicherte Energie freigesetzt. Die Induktivität bewirkt einen Stromfluss durch die Diode und versorgt die Last mit Strom.– Die Ausgangsspannung kann durch Anpassen des Arbeitszyklus des Schalters angepasst werden. C. Kontinuierliche und diskontinuierliche Leitung Der Abwärts-/Aufwärtswandler arbeitet im diskontinuierlichen Leitungsbetrieb, wenn der von der Last benötigte Strom niedrig ist, und im kontinuierlichen Leitungsbetrieb, wenn der Strom höher ist. Die Grenze zwischen kontinuierlicher und diskontinuierlicher Leitung ist erreicht, wenn der Strom in der Induktivität genau im Moment des Schaltens verschwindet. Erklärung der Schaltung Damit Sie die Funktionsweise eines Buck-Boost-Wandlers besser verstehen, schauen wir uns nun eine Beispielschaltung an: Schalter (S): Normalerweise regelt ein Leistungstransistor, beispielsweise ein MOSFET, den Stromfluss der Induktivität. Die Betriebsarten und die Ausgangsspannung des Konverters hängen vom EIN- und AUS-Zustand des Schalters ab.Diode (D): Wenn sich der Schalter in der Position AUS befindet, kann der Strom nur in eine Richtung fließen, nämlich von der Induktivität zum Ausgang. Der Ausgangskondensator kann sich aufgrund der Diode nicht zur Eingangsquelle entladen.Induktor (L): Er speichert Energie im EIN-Zustand des Schalters und gibt sie im AUS-Zustand an den Ausgang ab. Die Induktivität ist für die Glättung der Ausgangsspannungs- und Stromwellenformen von entscheidender Bedeutung.Kondensator (C): Diese Komponente filtert und glättet die Ausgangsspannungswellenform, indem sie Energie speichert und freigibt. Es trägt zur Aufrechterhaltung einer stabilen Ausgangsspannung bei, indem es Spannungswelligkeiten und Übergangsreaktionen glättet.Eingangs- und Ausgangsfilter: Dies sind optionale Komponenten, normalerweise Kondensatoren oder Induktor-Kondensator-Kombinationen (LC), die zur Reduzierung elektromagnetischer Störungen (EMI) und Rauschen am Eingang und Ausgang des Konverters verwendet werden. Abschluss Der Buck-Boost-Wandler wird häufig in elektronischen Anlagen verwendet, insbesondere zur Stromversorgung eines Niederspannungsschaltkreises nach einem AC/DC-Wandler. Der in der Elektronik am häufigsten verwendete DC-DC-Wandler ist jedoch der Flyback, da er im Vergleich zum Buck-Boost-Wandler einfacher zu bedienen ist.