Il convertitore buck-boost è un tipo di convertitore di potenza CC-CC in grado di aumentare (boost) o diminuire (buck) la tensione di ingresso in base alle necessità. Questo tipo di convertitore è particolarmente utile nelle applicazioni in cui la tensione di ingresso può variare al di sopra e al di sotto della tensione di uscita desiderata. Tuttavia, la polarità della tensione di uscita è invertita rispetto a quella di ingresso.
Rispetto ai convertitori Buck e Boost, le principali differenze sono:
La tensione di uscita ha polarità inversa rispetto alla tensione di ingresso
La tensione di uscita può variare da 0 a −∞ (per un convertitore ideale).
Flessibilità della tensione di uscita: il convertitore può produrre una tensione di uscita superiore o inferiore alla tensione di ingresso.
Efficienza energetica: i moderni convertitori buck-boost possono raggiungere efficienze molto elevate, spesso superiori al 90%, il che li rende ideali per applicazioni a bassa potenza.
Complessità di progettazione: rispetto ai convertitori buck o boost, il convertitore buck-boost è più complesso da progettare e controllare.
Interruttore convertitore: non ha un terminale collegato allo zero, il che ne complica il controllo.
Increspature di corrente: potrebbero verificarsi ondulazioni di corrente maggiori, che potrebbero richiedere componenti di filtraggio aggiuntivi per stabilizzare l’uscita.
Il convertitore buck-boost funziona in due fasi principali: la fase di accumulo di energia e la fase di trasferimento di energia.
Interruttore (S): in genere, un transistor di potenza, come un MOSFET, regola il flusso di corrente dell’induttore. Le modalità operative e la tensione di uscita del convertitore dipendono dagli stati ON e OFF dell’interruttore.
Diodo (D): quando l’interruttore è in posizione OFF, consente il flusso di corrente in una sola direzione, dall’induttore all’uscita. Il condensatore di uscita non può scaricarsi sulla sorgente di ingresso a causa del diodo.
Induttore (L): immagazzina energia durante lo stato ON dell’interruttore e la rilascia all’uscita durante lo stato OFF. L’induttore è essenziale per attenuare le forme d’onda della tensione e della corrente in uscita.
Condensatore (C): questo componente filtra e uniforma la forma d’onda della tensione di uscita immagazzinando e rilasciando energia. Aiuta a mantenere una tensione di uscita stabile attenuando l’ondulazione di tensione e le reazioni transitorie.
Filtri di ingresso e di uscita: si tratta di componenti opzionali, solitamente condensatori o combinazioni induttore-condensatore (LC), utilizzati per ridurre le interferenze elettromagnetiche (EMI) e il rumore in ingresso e in uscita del convertitore.