نوشته شده توسط
بهناز کشاورز
اصل عملکرد مبدل کاهنده باک شامل انتقال انرژی کنترل شده از ورودی به خروجی از طریق کلیدها، یک سلف و یک خازن است. یک کلید سمت بالا (معمولا یک ماسفت) و یک کلید سمت پایین (معمولا یک دیود) در مبدل باک برای کنترل جریان جریان از طریق سلف استفاده می‌شود. با تنظیم چرخه وظیفه سوئیچ سمت بالا، ولتاژ متوسط خروجی را می‌توان متناسب با ولتاژ ورودی تنظیم کرد.
هنگامی که سوئیچ سمت بالا یک مبدل باک روشن می شود، اجازه می‌دهد تا جریان از طریق سلف عبور کند، که انرژی را در میدان مغناطیسی خود ذخیره می‌کند. سپس این انرژی ذخیره شده به خروجی منتقل می شود و خازن خروجی را شارژ می‌کند و بار را تغذیه می‌کند. هنگامی که کلید سمت بالا خاموش می‌شود و کلید سمت پایین روشن می‌شود، میدان مغناطیسی سلف فرو می‌ریزد و انرژی ذخیره شده آزاد می‌شود و جریان به بار حفظ می‌شود. مبدل کاهنده (Buck Converter) چیست و چگونه کار می‌کند؟ مبدل باک برای کار در یک سیستم کنترل حلقه بسته طراحی شده است، جایی که مکانیزم بازخورد به طور مداوم ولتاژ خروجی را با ولتاژ مرجع مقایسه می کند تا اطمینان حاصل شود که ولتاژ خروجی بدون توجه به تغییرات ولتاژ ورودی یا شرایط بار، ثابت و تنظیم می شود. با ما تا انتهای این مطلب از پیکوالکترونیک همراه شوید تا به طور کامل درباره مبدل کاهنده (Buck Converter) توضیح دهیم.
کاربرد های مبدل کاهنده
مبدل باک اساساً برای تبدیل ولتاژ dc بالا به ولتاژ dc پایین استفاده می‌شود. در ادامه مبدل کاهنده (Buck Converter) چیست و چگونه کار می کند؟ به کاربرد های مبدل کاهنده می‌پردازیم:
• در سیستم های باتری مانند شارژر باتری تلفن همراه، لپ تاپ و پاور بانک استفاده می‌شود.
• این در سیستم های قدرت خود تنظیم مانند SMPS استفاده می‌شود.
• از مبدل های نقطه بار برای رایانه های شخصی و مادربردها استفاده می‌شود.
• در شارژرهای خورشیدی استفاده می‌شود.
• در برنامه های کاربردی کنترل تطبیقی استفاده می‌شود.
• در برنامه های تقویت کننده صوتی قدرت استفاده می‌شود.
مبدل های باک به دلیل تبدیل ولتاژ کارآمد، اندازه فشرده و سازگاری، نقش حیاتی در کاربردهای متعدد در صنایع مختلف ایفا می‌کنند. در این بخش، پس از پرداختن به مبدل کاهنده (Buck Converter) چیست و چگونه کار می‌کند مثال‌هایی ارائه می‌کنیم که عملکرد و اهمیت آنها را نشان می‌دهد.
منابع تغذیه: منبع تغذیه تنظیم شده یکی از رایج ترین کاربردهای مبدل های باک است. در طرح های منبع تغذیه مستقل و یکپارچه، از جمله آداپتورهای AC-DC، شارژر باتری و سیستم های توزیع برق DC، از آنها استفاده می‌شود.
ارتباطات از راه دور: مبدل های Buck در سیستم های مخابراتی برای تولید ریل های ولتاژ ثابت و کم نویز برای اجزای ظریف از جمله مدارهای فرکانس رادیویی (RF)، میکروکنترلرها و پردازنده های سیگنال دیجیتال (DSP) استفاده می‌شوند.
الکترونیک خودرو: خودروهای مدرن دارای انواع قطعات الکتریکی هستند که نیاز به مدیریت دقیق ولتاژ دارند. برنامه های کاربردی برای مبدل های باک شامل مدیریت انرژی برای سیستم های اطلاعات سرگرمی، ماژول های کنترل موتور (ECM) و درایور چراغ های جلو LED است.
سیستم های انرژی تجدیدپذیر: مبدل های باک در سیستم های انرژی خورشیدی و بادی برای کنترل ولتاژ خروجی تجهیزات برداشت انرژی استفاده می‌شوند. راندمان تبدیل توان پنل‌های خورشیدی یا توربین‌های بادی را می‌توان با استفاده از الگوریتم‌های ردیابی نقطه حداکثر توان (MPPT) بهینه کرد، که می‌تواند عملکرد کلی سیستم انرژی تجدیدپذیر را به طور قابل توجهی افزایش دهد.
دستگاه‌های قابل حمل و باتری‌دار: مبدل‌های باک اغلب در دستگاه‌های تلفن همراه، از جمله گوشی‌های هوشمند، تبلت‌ها و لوازم الکترونیکی پوشیدنی استفاده می‌شوند تا به‌طور مؤثر مصرف انرژی اجزای متعدد را مدیریت کنند.
انواع مبدل Buck یا کاهنده
پس از مبدل کاهنده (Buck Converter) چیست و چگونه کار می‌کند باید بدانید انواع مختلفی از سبک های منبع تغذیه و انواع مختلفی از کانکتورهای منبع تغذیه وجود دارد، انواع مختلفی از مبدل DC-DC وجود دارد که باید با آنها آشنا باشید.
قبل از اینکه به شما در انتخاب سبک مناسب برای عملکردتان کمک کنیم، 3 نوع رایج مبدل DC به DC را در زیر برجسته می‌کنیم.
مبدل‌های باک: عملکرد گام‌به‌پایین
مبدل‌های باک یکی از پرکاربردترین انواع مبدل DC به DC هستند که به‌ویژه به دلیل عملکرد کاهنده‌شان مورد استفاده قرار می‌گیرند.
مبدل های تقویتی: عملکرد مرحله به بالا
مبدل های تقویت کننده عملکرد مخالف مبدل های باک را انجام می دهند و ولتاژ ورودی را به ولتاژ خروجی بالاتر افزایش می‌دهند.
آنها در سناریوهایی که نیاز به افزایش ولتاژ موجود برای برآوردن نیازهای بار است، ضروری هستند.
مبدل های Buck-Boost تنظیم همه کاره ولتاژ
آخرین اما نه کم اهمیت ترین در لیست ما از انواع مبدل DC-DC مبدل باک بوست است.
این سبک عملکردهای هر دو مبدل باک و تقویت کننده را ترکیب می‌کند. آنها می‌توانند ولتاژ ورودی را بر اساس نیاز افزایش یا کاهش دهند، که آنها را برای طیف گسترده ای از کاربردها بسیار متنوع می‌کند. برای آشنایی بیشتر با این نوع مبدل مطلب مبدل بوست را مطالعه کنید.