El
convertidor reductor BUCK (BUCK) es un convertidor reductor de conmutación que puede proporcionar una salida de alta eficiencia y alta flexibilidad con una relación VIN / VOUT más alta y una corriente de carga más alta. Su circuito básico se muestra en la figura siguiente. La mayoría de los convertidores reductores contienen un MOSFET interno de lado alto y un MOSFET de lado bajo como rectificador síncrono. El circuito de control del ciclo de trabajo interno controla el encendido y apagado alterno (ON / OFF) de los dos para ajustar el voltaje de salida promedio.
El ruido causado por la conmutación se puede filtrar mediante un filtro LC externo. Dado que los dos MOSFET se encienden o apagan alternativamente, el consumo de energía es muy pequeño; al controlar el ciclo de trabajo, se puede producir una salida con una relación VIN / VOUT más grande. El RDS en resistencia (ON) del MOSFET interno determina la capacidad de manejo de corriente del convertidor reductor, y el voltaje nominal del MOSFET determina el voltaje de entrada máximo. La frecuencia de conmutación y los componentes del filtro LC externo determinan conjuntamente el voltaje de ondulación en la salida; los convertidores reductores de frecuencia de conmutación más alta utilizan componentes de filtro más pequeños, pero el consumo de energía causado por la conmutación aumentará. Un convertidor reductor con modo de salto de pulsos (PSM) reducirá su frecuencia de conmutación en cargas ligeras, mejorando así la eficiencia en cargas ligeras Esta característica es muy importante para aplicaciones que requieren el modo de espera de baja potencia.
Antes de hablar sobre la relación de conversión de voltaje, debe comprender el principio del equilibrio voltio-segundo de la inductancia:
Equilibrio voltio-segundo de la inductancia: Para la inductancia en un estado estable, los voltios-segundos del tiempo de encendido (sección ascendente de corriente) deben ser iguales en valor a los voltios-segundos cuando el interruptor está apagado (sección descendente de corriente), aunque los signos sean opuestos. Esto también significa que para trazar la curva de voltaje del inductor en función del tiempo, el área de la curva del período activo debe ser igual al área de la curva del período inactivo.
De acuerdo con el balance de voltios-segundo de la inductancia e ignorando el voltaje de encendido del tubo MOS, existen:
(Vin - Vout)*Ton = Vout *(T - Ton) （Ton 是指Q1导通的时间，T表示PWM的周期），通过计算，得
Vout = (Ton/T)*Vin = D*Vin (D为PWM的占空比)
El
convertidor de refuerzo BOOST se utiliza para aplicaciones donde VOUT es mayor que VIN. El diagrama de circuito básico se muestra en la siguiente figura. El convertidor elevador aumenta el voltaje de entrada a un voltaje de salida más alto. El principio de funcionamiento es cargar el inductor a través del MOSFET interno, y cuando el MOSFET está abierto, el inductor se descarga a través del rectificador a la carga. Al cambiar la carga del inductor a descarga, el voltaje del inductor se invierte, lo que aumenta el voltaje de salida para que sea más alto que el VIN. El ciclo de trabajo ON / OFF del interruptor MOSFET determinará la relación de refuerzo VOUT / VIN, y el circuito de retroalimentación también controla el ciclo de trabajo para mantener un voltaje de salida estable. El condensador de salida es un elemento amortiguador que se utiliza para reducir la ondulación del voltaje de salida.
La clasificación de corriente máxima absoluta del MOSFET y la relación de aumento determinan la corriente de carga máxima juntas, y la clasificación máxima absoluta del voltaje del MOSFET determina el voltaje de salida máximo. Algunos convertidores de impulso integran el rectificador con un MOSFET para lograr el efecto de rectificación síncrona.
También de acuerdo con el balance voltio-segundo de la inductancia:
Vin * Ton = (Vin - Vout)*(T - Ton) （Ton 是指Q1导通的时间，T表示PWM的周期），通过计算，得,
Vout = Vin/(1 - D) (D为PWM的占空比)
El convertidor elevador BUCK_BOOST
se utiliza en aplicaciones donde el voltaje de entrada puede cambiar y puede ser más bajo o más alto que el voltaje de salida. En el convertidor boost-buck que se muestra en la Figura 5, cuando VIN es mayor que VOUT, los cuatro interruptores MOSFET internos se configurarán automáticamente como un convertidor reductor, y cuando VIN es menor que VOUT, cambiará a un modo de operación boost. Esto hace que el convertidor reductor-elevador sea muy adecuado para aplicaciones alimentadas por batería, especialmente cuando el voltaje de la batería es menor que el valor de voltaje de salida regulado, lo que puede extender la vida útil de la batería. Debido a que el convertidor reductor-elevador de cuatro interruptores es un modo de operación totalmente sincronizado, se puede lograr una mayor eficiencia. La capacidad de corriente de salida del modo de reducción es mayor que la del modo de aumento; porque en las mismas condiciones de carga, el modo de aumento y el modo de reducción requieren una corriente de conmutación más alta que el modo de aumento. .
La clasificación de voltaje máximo absoluto del MOSFET determinará el rango máximo de voltaje de entrada y salida. En aplicaciones donde el voltaje de salida no necesita referenciarse a tierra, como los controladores LED, se puede usar un convertidor boost-buck con un solo interruptor y rectificador. En la mayoría de los casos, el voltaje de salida se refiere a VIN.
