Giới thiệu

Bộ chuyển đổi Buck-boost là một loại bộ chuyển đổi nguồn DC-DC có thể tăng (boost) hoặc giảm (buck) điện áp đầu vào tùy theo nhu cầu. Loại bộ chuyển đổi này đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng mà điện áp đầu vào có thể thay đổi cao hơn hoặc thấp hơn điện áp đầu ra mong muốn. Tuy nhiên, cực tính của điện áp đầu ra bị đảo ngược so với cực tính của điện áp đầu vào.
Sommaire masquer
1 Giới thiệu
1.1 Những lợi ích
1.2 Nhược điểm
2 Nguyên lý hoạt động
2.1 A. Giai đoạn lưu trữ năng lượng
2.2 B. Giai đoạn truyền năng lượng
2.3 C. Dẫn truyền liên tục và gián đoạn
3 Giải thích về mạch điện
4 Phần kết luận
Nhược điểm của bộ chuyển đổi này là công tắc của nó không có đầu cuối được kết nối với số 0, do đó việc điều khiển trở nên phức tạp. Bạn có thể sử dụng bộ chuyển đổi Fly-back nếu muốn tránh vấn đề này.

So với bộ chuyển đổi Buck và Boost, sự khác biệt chính là:

Điện áp đầu ra có cực ngược với điện áp đầu vào
Điện áp đầu ra có thể thay đổi từ 0 đến −∞ (đối với bộ chuyển đổi lý tưởng).

plus

Những lợi ích

Tính linh hoạt của điện áp đầu ra: Bộ chuyển đổi có thể tạo ra điện áp đầu ra cao hơn hoặc thấp hơn điện áp đầu vào.
Hiệu suất năng lượng: Bộ chuyển đổi buck-boost hiện đại có thể đạt hiệu suất rất cao, thường là trên 90%, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng công suất thấp.

moins

Nhược điểm

Độ phức tạp trong thiết kế: So với bộ chuyển đổi buck hoặc boost, bộ chuyển đổi buck-boost phức tạp hơn trong thiết kế và điều khiển. Công tắc chuyển đổi: không có đầu cuối được kết nối với số 0, do đó việc điều khiển trở nên phức tạp. Gợn sóng dòng điện: Có thể có gợn sóng dòng điện lớn hơn, đòi hỏi các thành phần lọc bổ sung để ổn định đầu ra.

Nguyên lý hoạt động

Bộ chuyển đổi Buck-boost hoạt động theo hai giai đoạn chính: giai đoạn lưu trữ năng lượng và giai đoạn truyền năng lượng.

A. Giai đoạn lưu trữ năng lượng

– Khi công tắc (thường là bóng bán dẫn) đóng, dòng điện chạy qua cuộn cảm và công tắc, lưu trữ năng lượng trong cuộn cảm dưới dạng từ trường.

– Trong giai đoạn này, diode bị chặn và tải được cung cấp bởi tụ điện

B. Giai đoạn truyền năng lượng

– Khi công tắc mở, năng lượng được lưu trữ trong cuộn cảm được giải phóng. Độ tự cảm buộc dòng điện chạy qua diode và cung cấp điện cho tải.

– Điện áp đầu ra có thể được điều chỉnh bằng cách điều chỉnh chu kỳ hoạt động của công tắc.

C. Dẫn truyền liên tục và gián đoạn

Bộ chuyển đổi buck-boost hoạt động theo chế độ dẫn điện không liên tục khi dòng điện mà tải yêu cầu thấp và hoạt động theo chế độ dẫn điện liên tục khi dòng điện lớn hơn. Ranh giới giữa dẫn điện liên tục và không liên tục đạt được khi dòng điện trong cuộn cảm biến mất ngay tại thời điểm chuyển mạch.

Giải thích về mạch điện

Bây giờ chúng ta sẽ xem xét một mạch ví dụ để giúp bạn hiểu rõ hơn về cách hoạt động của bộ chuyển đổi Buck-Boost:

Công tắc (S): Thông thường, một bóng bán dẫn công suất, chẳng hạn như MOSFET, sẽ điều chỉnh dòng điện chạy qua cuộn cảm. Chế độ hoạt động và điện áp đầu ra của bộ chuyển đổi phụ thuộc vào trạng thái BẬT và TẮT của công tắc.

Điốt (D): Khi công tắc ở vị trí TẮT, nó chỉ cho phép dòng điện chạy theo một hướng, từ cuộn cảm đến đầu ra. Tụ điện đầu ra không thể xả vào nguồn đầu vào vì có diode.

Cuộn cảm (L): Lưu trữ năng lượng khi công tắc ở trạng thái BẬT và giải phóng năng lượng ra đầu ra khi công tắc ở trạng thái TẮT. Cuộn cảm rất cần thiết để làm mịn dạng sóng điện áp và dòng điện đầu ra.

Tụ điện (C): Linh kiện này lọc và làm mịn dạng sóng điện áp đầu ra bằng cách lưu trữ và giải phóng năng lượng. Nó giúp duy trì điện áp đầu ra ổn định bằng cách làm phẳng gợn sóng điện áp và phản ứng tức thời.

Bộ lọc đầu vào và đầu ra: Đây là các thành phần tùy chọn, thường là tụ điện hoặc tổ hợp tụ điện cảm ứng (LC), được sử dụng để giảm nhiễu điện từ (EMI) và tiếng ồn ở đầu vào và đầu ra của bộ chuyển đổi.

Phần kết luận

Bộ chuyển đổi Buck-Boost được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điện tử, đặc biệt là để cấp điện cho mạch điện áp thấp, sau bộ chuyển đổi AC/DC. Tuy nhiên, bộ chuyển đổi DC-DC được sử dụng rộng rãi nhất trong điện tử là flyback vì dễ vận hành hơn so với Buck-Boost.