Введение

Тип преобразователя постоянного тока в постоянный ток – это тип импульсного источника питания.

Преобразователь Buck-Boost – это тип преобразователя постоянного тока в постоянный ток, у которого величина выходного напряжения больше или меньше величины входного напряжения. Он эквивалентен преобразователю с обратной связью, использующему один индуктор вместо трансформатора. Существуют две различные топологии, называемые преобразователями Buck-Boost. Обе могут выдавать широкий диапазон выходных напряжений, от значительно больших (по абсолютной величине), чем входное напряжение, до почти нуля. В инвертирующей топологии выходное напряжение имеет противоположную полярность входному. Это импульсный источник питания с аналогичной схемотехнической конфигурацией, как у повышающего (boost) и понижающего (buck) преобразователей. Выходное напряжение регулируется в зависимости от коэффициента заполнения импульсов коммутирующего транзистора. Одним из возможных недостатков этого преобразователя является отсутствие у ключа подключения к земле, что усложняет схему управления. Однако этот недостаток не имеет значения, если источник питания изолирован от нагрузки (например, если источник питания – аккумулятор), поскольку полярность источника питания и диода может быть просто изменена. В этом случае ключ можно разместить как на стороне земли, так и на стороне питания. При объединении понижающего (buck) преобразователя с повышающим (boost) преобразователем выходное напряжение обычно имеет ту же полярность, что и входное, и может быть как ниже, так и выше входного. Такой неинвертирующий преобразователь Buck-Boost может использовать один индуктор, который работает как в режиме понижения, так и в режиме повышения, используя ключи вместо диодов, и иногда называется "четырехключевым преобразователем Buck-Boost". Он также может использовать несколько индукторов, но только один ключ, как в топологиях SEPIC и Ćuk.

Концептуальный обзор

Как и повышающие и понижающие преобразователи, принцип работы повышающе-понижающего преобразователя лучше всего понять, рассматривая "сопротивление" индуктивности быстрому изменению тока. Из начального состояния, когда ничто не заряжено и ключ разомкнут, ток через индуктивность равен нулю. Когда ключ впервые замыкается, блокирующий диод препятствует протеканию тока в правой части схемы, поэтому весь ток должен протекать через индуктивность. Однако, поскольку индуктивность не допускает быстрого изменения тока, она первоначально будет поддерживать ток на низком уровне, сбрасывая большую часть напряжения, подаваемого источником. Со временем индуктивность позволит току медленно возрастать, уменьшая собственное внутреннее сопротивление. В идеальной схеме падение напряжения на индуктивности оставалось бы постоянным. При учете сопротивления проводов и ключа, падение напряжения на индуктивности также будет уменьшаться с увеличением тока. Также в это время индуктивность будет накапливать энергию в виде магнитного поля.

Принципы работы топологии с четырьмя коммутаторами

Четырехпереключательный преобразователь объединяет понижающие (buck) и повышающие (boost) преобразователи. Он может работать как в понижающем, так и в повышающем режиме. В любом из режимов, один переключатель управляет скважностью, другой предназначен для коммутации и должен работать в противофазе с первым, а остальные два переключателя остаются в фиксированном состоянии. Повышающе-понижающий преобразователь с двумя переключателями может быть реализован с использованием двух диодов, однако замена диодов на полевые транзисторы (FET) не требует значительных дополнительных затрат, при этом повышается эффективность за счет меньшего падения напряжения.