Un convertitore buck-boost è un tipo di SMPS (Switch-Mode Power Supply, alimentatore a commutazione) che utilizza lo stesso concetto di un convertitore buck e di un convertitore boost, ma in un solo circuito combinato. Diamo un'occhiata ai circuiti coinvolti e illustriamo quali applicazioni possono sfruttare un convertitore buck boost.
Che cosa fa un convertitore buck-boost?
L'obiettivo principale di un convertitore buck-boost è di ricevere una tensione CC in entrata e di emettere un livello di tensione CC diverso, riducendo o potenziando la tensione in base a quanto richiesto dall'applicazione. Il progetto di un convertitore buck-boost è simile a un convertitore buck e a un convertitore boost, tranne che è in un circuito singolo e di solito ha un'unità di controllo aggiuntiva. L'unità di controllo rileva il livello della tensione in entrata e agisce sul circuito in base a quella tensione.
Se avete bisogno di un breve ripasso sul funzionamento dell'alimentatore a commutazione (SMPS) o su come sono progettati i convertitori buck e boost, consultate questo articolo: Come funziona un alimentatore a commutazione (SMPS)? e questo articolo: Tipi di convertitori da CC a CC a commutazione .
La figura 1 illustra un tipico circuito buck-boost a 4 interruttori. Il diagramma mostra solo due interruttori, tuttavia anche i due diodi sul circuito funzionano da interruttori (dato che può passare solo la tensione diretta). L'unità di controllo è di solito un PWM o un oscillatore per controllare gli interruttori. Questi possono essere BJT o MOSFET, a seconda del progetto. Se avete che fare con frequenza bassa, sarà preferibile un BJT, mentre se avete a che fare con frequenza alta, è preferibile il MOSFET. I diodi possono anche essere variazioni diverse a seconda del progetto, ma un diodo con bassa tensione diretta e capace di commutazione ad alta velocità può essere la scommessa migliore.
Quali sono gli esempi di applicazioni buck-boost?
I convertitori buck-boost semplificano la modulazione della tensione per un'ampia gamma di applicazioni comuni, tra cui l'elettronica di consumo, gli amplificatori di potenza, gli alimentatori autoregolanti e le applicazioni di controllo.
Un'applicazione buck-boost si spiega meglio prendendo a esempio un sistema alimentato a batteria. Supponiamo che il sistema sia scarico e vogliamo caricarlo solo con una certa quantità di tensione. La parte “boost” del convertitore buck-boost viene usata affinché la tensione in entrata produca una tensione d'uscita maggiore della tensione in entrata. In questo modo si ottiene nel modo più rapido possibile la tensione massima per caricare il sistema.
Quando la carica del sistema raggiunge la capacità massima, tuttavia, si corre il rischio di un surriscaldamento. Qui entra in gioco la parte "buck" del convertitore buck-boost, che riconosce che la carica del sistema si sta avvicinando al massimo e riduce gradualmente la tensione. Una volta che il sistema raggiunge la carica massima, il livello della tensione cala a zero.
Circuiti integrati buck-boost che ci piacciono
S6BP202A di Cypress Semiconductor
Questi circuiti integrati buck-boost hanno colpito i nostri ingegneri delle applicazioni. Vedete se sono la scelta giusta per la vostra applicazione.
Questo IC convertitore CC/CC buck-boost da 1 canale a quattro FET di commutazione integrati può alimentare fino a 2,4 A di corrente di carico entro una gamma di tensione d'ingresso tra 2,5 e 42 V. Scegliete tra una varietà di tensione d'uscita (5.000 V/5.050 V/5.075 V/5.100 V/5.125 V/5.150 V/5.200 V) e traete vantaggio da una gamma di frequenza d'esercizio tra 200 kHz e 2,1 MHz.
Suggeriamo questo convertitore per strumenti duraturi a batteria, radio militari portatili, sensori a bassa potenza e post-regolatori/caricatori a pannelli solari.
LTC3130EMSE#PBF di Linear Technology
Questo convertitore CC/CC buck-boost è efficiente e al contempo silenzioso (fino a 1,2 MHz di frequenza PWM a rumore ultrabasso). La sua tensione in entrata può variare da 2,4 a 25 V, mentre la tensione d'uscita può variare da 1 a 25 V, il che lo rende molto versatile.
Suggeriamo questo circuito integrato per strumenti duraturi a batteria, radio militari portatili, sensori a bassa potenza e post-regolatori/caricatori a pannelli solari.
MC34063ECN di STMicroelectronics
Il MC34063 ha una corrente in eccesso dell'interruttore in uscita di 1,5 A e può operare da 3 a 40 V. Ha anche un funzionamento fino a 100 kHz di frequenza. Questo dispositivo contiene un riferimento compensato di temperatura interno, un comparatore, un oscillatore controllato del ciclo di lavoro con un circuito del limite di corrente attivo e un interruttore d'uscita ad alta corrente. La tensione d'uscita è regolabile tramite due resistori esterni con un'accuratezza di riferimento del 2% per le applicazioni che richiedono precisione.