Tipi di convertitori DC-DC come Buck Converter e Boost Converter

Tipi di convertitori DC-DC come Buck Converter e Boost Converter

Un convertitore CC-CC è un dispositivo che accetta una tensione di ingresso CC e fornisce una tensione di uscita CC. La tensione di uscita può essere maggiore dell'ingresso o viceversa. Questi sono usati per abbinare i carichi all'alimentazione. Il più semplice circuito del convertitore CC-CC è costituito da un interruttore che controlla la connessione e la disconnessione del carico dall'alimentazione.



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Un convertitore CC-CC di base è costituito dall'energia trasferita dal carico ai dispositivi di accumulo di energia come induttori o condensatori attraverso interruttori come un transistor o un diodo. Possono essere utilizzati come regolatori di tensione lineari o regolatori a commutazione. In un regolatore di tensione lineare, la tensione di base di un transistor è pilotata da un circuito di controllo per ottenere le tensioni di uscita desiderate. In un regolatore a modalità commutata, il transistor viene utilizzato come interruttore. In un convertitore step down o in un convertitore buck, quando l'interruttore è chiuso, l'induttore consente alla corrente di fluire al carico e quando l'interruttore è aperto, l'induttore fornisce l'energia immagazzinata al carico.






3 categorie di convertitori da CC a CC

  • Convertitori buck
  • Potenzia i convertitori
  • Convertitori buck boost

Convertitori buck: I convertitori buck vengono utilizzati per convertire l'alta tensione di ingresso in una bassa tensione di uscita. In questo convertitore la corrente di uscita continua fornisce le minori ondulazioni della tensione di uscita.



Convertitori boost: I convertitori boost vengono utilizzati per convertire la tensione di ingresso inferiore in una tensione di uscita più elevata. Nel un convertitore step up o un convertitore boost, quando l'interruttore è chiuso, il carico riceve tensione dal condensatore che si carica attraverso la corrente che passa attraverso l'induttore e quando l'interruttore è aperto, il carico riceve alimentazione dallo stadio di ingresso e dall'induttore.

Convertitori Buck Boost: Nel convertitore buck boost, l'uscita può essere mantenuta superiore o inferiore, a seconda della tensione della sorgente. Quando la tensione della sorgente è alta, la tensione di uscita è bassa e la tensione della sorgente è bassa, quindi la tensione di uscita è alta.


Potenzia i convertitori

Qui di seguito vengono discussi brevi dettagli del convertitore boost

Il convertitore Boost è un semplice convertitore. Viene utilizzato per convertire una tensione CC da un livello inferiore a un livello superiore. Il convertitore boost è anche chiamato convertitore da CC a CC. I convertitori Boost (convertitori CC-CC) sono stati sviluppati all'inizio degli anni '60. Questi convertitori sono progettati utilizzando dispositivi di commutazione a semiconduttore.

  • Senza utilizzare il convertitore Boost: Nei dispositivi di commutazione a semiconduttore, i circuiti regolati lineari (circuiti regolati di potenza CC) accedono alla tensione dall'alimentazione di ingresso non regolata (alimentazione CA) e a causa di ciò si verifica una perdita di potenza. La potenza dissipata è proporzionale alla caduta di tensione.
  • Utilizzo dei convertitori Boost: Nei dispositivi di commutazione, i convertitori convertono la tensione di ingresso CA o CC non regolata in tensione di uscita CC regolata.

La maggior parte dei convertitori Boost vengono utilizzati nei dispositivi SMPS. L'SMPS con accesso all'alimentazione in ingresso dalla rete CA, la tensione di ingresso viene raddrizzata e filtrata utilizzando un condensatore e un raddrizzatore.

Principio di funzionamento dei convertitori boost:

I progettisti di circuiti elettrici scelgono principalmente il convertitore in modalità boost perché la tensione di uscita è sempre alta rispetto alla tensione di sorgente.

  1. In questo stadio di potenza del circuito può essere utilizzato in due modalità CCM (Continuous Conduction Mode).
  2. Modalità di conduzione discontinua (DCM).

1. Modalità di conduzione continua:

Modalità di conduzione continua del convertitore boost

Modalità di conduzione continua del convertitore boost

La modalità di commutazione continua del convertitore boost è costruita con determinati componenti che sono induttore, condensatore e sorgente di tensione di ingresso e un dispositivo di commutazione. In questo induttore funge da elemento di accumulo di energia. L'interruttore del convertitore boost è controllato dal PWM (modulatore di larghezza di impulso). Quando l'interruttore è su ON, l'energia viene sviluppata nell'induttore e più energia viene fornita all'uscita. È possibile convertire condensatori ad alta tensione dalla sorgente di ingresso a bassa tensione. La tensione di ingresso è sempre maggiore della tensione di uscita. Nella modalità di conduzione continua, la corrente viene aumentata rispetto alla tensione di ingresso.

2. Modalità di conduzione discontinua:

Modalità condizione discontinua del convertitore boost

Modalità condizione discontinua del convertitore boost

Il circuito in modalità di conduzione discontinua è costruito con induttore, condensatore, dispositivo di commutazione e sorgente di tensione di ingresso . L'induttore è un elemento di accumulo di potenza uguale alla modalità di conduzione continua. In modalità discontinua, quando l'interruttore è ON l'energia viene erogata all'induttore. E se l'interruttore è spento per un certo periodo di tempo, la corrente dell'induttore raggiunge lo zero quando il ciclo di commutazione successivo è attivo. Il condensatore di uscita si sta caricando e scaricando rispetto alla tensione di ingresso. La tensione di uscita è inferiore rispetto alla modalità continua.

Vantaggi:

  • Fornisce l'alta tensione di uscita
  • Bassi cicli di lavoro operativi
  • Bassa tensione sul MOSFET
  • Tensione di uscita con bassa distorsione
  • Buona qualità delle forme d'onda anche la frequenza di linea è presente

Applicazioni:

  • Applicazioni automobilistiche
  • Applicazioni per amplificatori di potenza
  • Applicazioni di controllo adattivo
  • Sistemi di alimentazione a batteria
  • Elettronica di consumo
  • Applicazioni di comunicazione Circuiti di ricarica della batteria
  • In riscaldatori e saldatrici
  • Azionamenti con motore CC
  • Circuiti di rifasamento
  • Sistemi di architettura di potenza distribuita

Esempio di funzionamento di un convertitore DC-DC

Presentiamo qui un semplice circuito convertitore CC-CC per alimentare vari circuiti azionati CC. Può fornire alimentazione CC fino a 18 volt CC. È possibile selezionare semplicemente la tensione di uscita modificando il valore del diodo Zener ZD. Il circuito ha regolazione sia della tensione che della corrente.

Componenti del circuito:

  • Un LED
  • Una batteria da 18 V.
  • Diodo Zener che viene utilizzato come regolatore di tensione
  • Un transistor che funziona come un interruttore.

Sistema funzionante:

Circuito convertitore CC-CCLa tensione di ingresso per il circuito è ottenuta da un alimentatore basato su trasformatore da 18 volt 500 mA. È inoltre possibile utilizzare la tensione di ingresso da una batteria. I 18 volt DC dall'alimentatore sono forniti al collettore e alla base del transistor di media potenza BD139 (T1). Il resistore R1 limita la corrente di base di T1 in modo che la tensione di uscita sarà regolata in corrente.

Il diodo Zener ZD regola la tensione di uscita. Selezionare il valore appropriato di Zener per fissare la tensione di uscita. Ad esempio, se il diodo Zener è a 12 volt, il circuito fornisce 12 volt CC in uscita. Il diodo D1 viene utilizzato come protezione contro la polarità e il LED fornisce lo stato di accensione. Qui abbiamo utilizzato un convertitore DC-DC in modalità lineare in cui la tensione di base al transistor è controllata per ottenere l'uscita desiderata, a seconda della tensione del diodo Zener.

Spero che tu abbia capito chiaramente l'argomento dei tipi di convertitori CC-CC e dei tipi. Se hai domande su questo argomento o sui progetti elettrici ed elettronici lascia i commenti qui sotto.