Buck-boost konverter

Perkenalan

Konverter buck-boost adalah jenis konverter daya DC-DC yang dapat meningkatkan (meningkatkan) atau menurunkan (buck) tegangan input sesuai kebutuhan. Jenis konverter ini sangat berguna dalam aplikasi di mana tegangan masukan dapat bervariasi di atas dan di bawah tegangan keluaran yang diinginkan. Akan tetapi, polaritas tegangan keluaran terbalik dibandingkan dengan tegangan masukan.

Sommaire masquer

1 Perkenalan

1.1 Manfaat

1.2 Kekurangan

2 Prinsip operasi

2.1 A. Fase penyimpanan energi

2.2 B. Fase transfer energi

2.3 C. Konduksi kontinyu dan terputus-putus

3 Penjelasan rangkaiannya

4 Kesimpulan

Kerugian dari konverter ini adalah sakelarnya tidak memiliki terminal yang terhubung ke nol, sehingga mempersulit kontrolnya. Anda dapat menggunakan konverter Fly-back jika ingin menghindari masalah ini.

Dibandingkan dengan konverter Buck dan Boost, perbedaan utamanya adalah:

Tegangan keluaran memiliki polaritas terbalik dengan tegangan masukan
Tegangan keluaran dapat bervariasi dari 0 hingga −∞ (untuk konverter ideal).

Manfaat

Fleksibilitas tegangan keluaran: Konverter dapat menghasilkan tegangan keluaran yang lebih tinggi atau lebih rendah dari tegangan masukan.
Efisiensi energi: Konverter buck-boost modern dapat mencapai efisiensi yang sangat tinggi, seringkali lebih dari 90%, menjadikannya ideal untuk aplikasi daya rendah.

Kekurangan

Kompleksitas desain: Dibandingkan dengan konverter buck atau boost, konverter buck-boost lebih rumit untuk dirancang dan dikendalikan. Sakelar konverter: tidak memiliki terminal yang terhubung ke nol, sehingga mempersulit kontrolnya. Riak Arus: Mungkin ada riak arus yang lebih besar, yang memerlukan komponen penyaringan tambahan untuk menstabilkan keluaran.

Prinsip operasi

Konverter Buck-boost beroperasi dalam dua fase utama: fase penyimpanan energi dan fase transfer energi.

A. Fase penyimpanan energi

– Ketika sakelar (seringkali transistor) ditutup, arus mengalir melalui induktor dan sakelar, menyimpan energi dalam induktor sebagai medan magnet.

– Pada fase ini dioda diblokir dan beban disuplai oleh kapasitor

B. Fase transfer energi

– Ketika sakelar terbuka, energi yang tersimpan dalam induktor dilepaskan. Induktansi memaksa arus mengalir melalui dioda dan menyalurkan daya ke beban.

– Tegangan keluaran dapat diatur dengan mengatur siklus kerja sakelar.

C. Konduksi kontinyu dan terputus-putus

Konverter buck-boost beroperasi dalam konduksi terputus-putus ketika arus yang dibutuhkan oleh beban rendah, dan beroperasi dalam konduksi berkelanjutan untuk arus yang lebih besar. Batas antara konduksi kontinu dan diskontinu tercapai ketika arus dalam induktor menghilang tepat pada saat peralihan.

Penjelasan rangkaiannya

Sekarang kita akan melihat contoh rangkaian untuk membantu Anda lebih memahami cara kerja konverter Buck-Boost:

Sakelar (S): Biasanya, transistor daya, seperti MOSFET, mengatur aliran arus induktor. Mode operasi dan tegangan keluaran konverter bergantung pada status ON dan OFF sakelar. Dioda (D): Saat sakelar dalam posisi MATI, ia memungkinkan arus mengalir hanya dalam satu arah, dari induktor ke output. Kapasitor keluaran tidak dapat melepaskan muatan ke sumber masukan karena adanya dioda. Induktor (L): Menyimpan energi selama keadaan sakelar ON dan melepaskannya ke output selama keadaan OFF. Induktor sangat penting untuk menghaluskan gelombang tegangan dan arus keluaran. Kapasitor (C): Komponen ini menyaring dan menghaluskan bentuk gelombang tegangan keluaran dengan menyimpan dan melepaskan energi. Membantu menjaga tegangan keluaran tetap stabil dengan menghaluskan riak tegangan dan reaksi transien. Filter Input dan Output: Ini adalah komponen opsional, biasanya kapasitor atau kombinasi induktor-kapasitor (LC), yang digunakan untuk mengurangi gangguan elektromagnetik (EMI) dan kebisingan pada input dan output konverter.

Kesimpulan

Konverter Buck-Boost banyak digunakan dalam instalasi elektronik, terutama untuk memberi daya pada sirkuit tegangan rendah, setelah konverter AC/DC. Namun, konverter DC-DC yang paling banyak digunakan dalam elektronika adalah flyback karena kemudahan pengoperasiannya dibandingkan dengan Buck-Boost.