Johdanto

Buck-boost-muunnin on eräänlainen DC-DC-tehomuunnin, joka voi lisätä (tehostaa) tai vähentää (buck) syöttöjännitettä tarpeen mukaan. Tämän tyyppinen muuntaja on erityisen hyödyllinen sovelluksissa, joissa tulojännite voi vaihdella halutun lähtöjännitteen ylä- ja alapuolella. Lähtöjännitteen napaisuus on kuitenkin käänteinen tuloon verrattuna.

Tämän muuntimen haittana on, että sen kytkimessä ei ole nollaan kytkettyä napaa, mikä vaikeuttaa sen ohjausta. Voit käyttää Fly-back-muunninta, jos haluat välttää tämän ongelman.

Buck- ja Boost-muuntimiin verrattuna tärkeimmät erot ovat:

Lähtöjännite on käänteinen polariteetti tulojännitteeseen nähden
Lähtöjännite voi vaihdella välillä 0 – −∞ (ihanteelliselle muuntimelle).

plus

Edut

Lähtöjännitteen joustavuus: Muuntaja voi tuottaa lähtöjännitteen, joka on joko korkeampi tai pienempi kuin tulojännite.
Energiatehokkuus: Nykyaikaiset buck-boost-muuntimet voivat saavuttaa erittäin korkean hyötysuhteen, usein yli 90 %, joten ne sopivat ihanteellisesti pienitehoisiin sovelluksiin.

moins

Haitat

Suunnittelun monimutkaisuus: Buck-boost-muuntimiin verrattuna buck-boost-muunnin on monimutkaisempi suunnitella ja ohjata.
Muunninkytkin: siinä ei ole nollaan kytkettyä liitintä, mikä vaikeuttaa sen ohjausta.
Virran aaltoilu: Virran aaltoilu voi olla suurempi, mikä edellyttää lisäsuodatuskomponentteja lähdön vakauttamiseksi.

Toimintaperiaate

Buck-boost-muunnin toimii kahdessa päävaiheessa: energian varastointivaiheessa ja energian siirtovaiheessa.

A. Energian varastointivaihe

– Kun kytkin (usein transistori) on kiinni, virta kulkee induktorin ja kytkimen läpi ja varastoi energiaa kelaan magneettikentänä.

– Tässä vaiheessa diodi lukittuu ja kondensaattori syöttää kuorman

B. Energiansiirtovaihe

– Kytkimen avautuessa kelaan varastoitunut energia vapautuu. Induktanssi pakottaa virran kulkemaan diodin läpi ja syöttämään tehoa kuormaan. – Lähtöjännitettä voidaan säätää säätämällä kytkimen käyttöjaksoa.

C. Jatkuva ja epäjatkuva johtuminen

Buck-boost-muunnin toimii epäjatkuvassa johtamisessa, kun kuorman vaatima virta on pieni, ja se toimii jatkuvassa johtamisessa suuremmilla virroilla. Jatkuvan ja epäjatkuvan johtumisen raja saavutetaan, kun induktorin virta katoaa juuri kytkentähetkellä.

Piirin selitys

Tarkastellaan nyt esimerkkipiiriä, joka auttaa sinua ymmärtämään paremmin, kuinka Buck-Boost-muunnin toimii:

Kytkin (S): Tyypillisesti tehotransistori, kuten MOSFET, säätelee kelan virtaa. Muuntimen toimintatilat ja lähtöjännite riippuvat kytkimen ON- ja OFF-tiloista.

Diodi (D): Kun kytkin on OFF-asennossa, se sallii virran kulkea vain yhteen suuntaan, induktorista lähtöön. Lähtökondensaattori ei voi purkaa tulolähteeseen diodin vuoksi.

Induktori (L): Se varastoi energiaa kytkimen ON-tilassa ja vapauttaa sen lähtöön OFF-tilan aikana. Induktori on välttämätön lähtöjännitteen ja virran aaltomuotojen tasoittamisessa.

Kondensaattori (C): Tämä komponentti suodattaa ja tasoittaa lähtöjännitteen aaltomuotoa varastoimalla ja vapauttamalla energiaa. Se auttaa ylläpitämään vakaan lähtöjännitteen tasoittamalla jännitteen aaltoilua ja ohimeneviä reaktioita.

Tulo- ja lähtösuodattimet: Nämä ovat valinnaisia ​​komponentteja, yleensä kondensaattoreita tai induktori-kondensaattoriyhdistelmiä (LC), joita käytetään vähentämään sähkömagneettisia häiriöitä (EMI) ja kohinaa muuntimen tulossa ja lähdössä.

Johtopäätös

Buck-Boost-muunninta käytetään laajalti elektronisissa asennuksissa, erityisesti pienjännitepiirin syöttämiseen AC/DC-muuntimen jälkeen. Kuitenkin yleisimmin käytetty DC-DC-muunnin elektroniikassa on flyback sen helppokäyttöisyyden vuoksi verrattuna Buck-Boostiin.