Nous comparons différents types de convertisseurs CC en CC, y compris le mode linéaire par rapport au mode de commutation, Buck, Boost, Buck-Boost et isolés basés sur le transformateur afin que vous choisissiez le bon.
Mode linéaire par rapport au mode de commutation
Un convertisseur CC en CC est une classe d'alimentation électrique qui convertit une source de courant continu (CC) d'un niveau de tension en une autre. Il existe deux types de convertisseurs CC en CC : linéaires et commutés. Un convertisseur CC en CC linéaire utilise une chute de tension résistive pour créer et réguler une tension de sortie donnée, un convertisseur CC en CC commuté remplit son rôle en stockant l’énergie en entrée périodiquement et en la relâchant en sortie à une tension différente. Le stockage peut s’effectuer soit dans un composant à champ magnétique (comme un inducteur ou un transformateur), soit dans un composant à champ électrique (comme un condensateur). Les convertisseurs à transformateur assurent une isolation entre l’entrée et la sortie.
Les convertisseurs en mode commutation offrent trois avantages principaux :
Contrairement à un convertisseur de commutation, un convertisseur linéaire ne peut générer qu’une tension inférieure à la tension d’entrée. Malgré leurs nombreux avantages, les convertisseurs CC en CC présentent également quelques inconvénients. Ils sont plus bruyants qu’un circuit linéaire et nécessitent une gestion de l’énergie sous la forme d’une boucle de contrôle. Heureusement, les contrôleurs de commutation modernes facilitent cette opération de contrôle.
Convertisseurs CC en CC non isolés
Par nature, un convertisseur CC en CC ou un régulateur de commutation est un circuit qui utilise un interrupteur d’alimentation, un inducteur, une diode et un condensateur pour transférer l’énergie de l’entrée vers la sortie. Ces éléments peuvent être disposés de différentes manières pour obtenir les convertisseurs Buck, Boost ou Buck-Boost (inverseurs) décrits auparavant.
Convertisseur abaisseur/Buck
Dans un convertisseur d'abaissement ou Buck non isolé typique, la tension de sortie VOUT dépend de la tension d’entrée VIN et du cycle de service de commutation D de l’interrupteur d’alimentation.
Figure 1 : Topologie fondamentale du convertisseur CC/CC abaisseur ou Buck.
Convertisseur élévateur/Boost
Un convertisseur CC/CC Boost fondamental utilise le même nombre de composants passifs, mais agencés pour élever la tension d’entrée de telle façon que la sortie soit plus élevée que l’entrée.
Figure 2 : Topologie fondamentale d'un convertisseur CC/CC Boost.
Convertisseur Buck-Boost
Un circuit CC/CC Buck-Boost typique permet d’élever ou d’abaisser la tension CC d’entrée, en fonction du cycle de service. La tension de sortie est exprimée comme suit :
VOUT = -VIN *D/(1-D)
Comme le montre l’équation ci-dessus, la polarité de la tension de sortie est toujours inversée par rapport à celle de la tension d’entrée. C’est pourquoi un convertisseur Buck-Boost est également appelé un inverseur de tension.
Figure 3 : Topologie typique d’un convertisseur CC/CC Buck-Boost
Convertisseur CC/CC isolé
Il existe deux types principaux de convertisseurs CC/CC isolants basés sur le transformateur : Flyback et Forward. Dans ces deux types de convertisseur, le transformateur fournit l’isolation entre l’entrée et la sortie.
Le type Flyback fonctionne comme un abaisseur-élévateur mais utilise un transformateur pour stocker l'énergie :
Figure 4 : Topologie fondamentale de convertisseur CC/CC Flyback basé sur le transformateur.
Dans la topologie Forward, le transformateur est utilisé de manière traditionnelle pour transférer l'énergie du principal au secondaire lorsque le commutateur est fermé.
Pour ces exemples, le MOSFET de commutation est représenté par un commutateur idéal et le circuit de contrôle est omis. Ce sont des convertisseurs de type non synchrone. Toutefois, lorsque le redresseur à diode traditionnel est remplacé par un MOSFET pour le redressement, on parle de redressement synchrone et le convertisseur est appelé convertisseur CC/CC synchrone.
Vous recherchez d'autres connaissances sur l'alimentation électrique ? Pour en savoir plus sur la façon dont les alimentations électriques de commutation peuvent optimiser votre conception, consultez nos informations détaillées sur la façon dont les alimentations électriques en mode commutation fonctionnent. De plus, vous pouvez définir si votre projet nécessite une alimentation électrique ininterruptible. Besoin d'une solution CA/CC ? Cet article peut vous aider à choisir le bon.