Convertisseurs de massesont un bloc de construction fondamental de l'électronique moderne pour une régulation de tension efficace et précise dans un large éventail d'applications. Ils prennent une tension plus élevée et le transforment en une tension inférieure avec plus de courant. De nombreux électroniques nécessitent des tensions spécifiques pour fonctionner. Contrairement aux régulateurs linéaires (une autre option de convertisseur de tension) qui gaspillent la tension supplémentaire comme chaleur, les convertisseurs de buck sont beaucoup plus efficaces (plus de 90% parfois). Cela signifie que les convertisseurs Buck n'ont pas besoin de beaucoup de refroidissement car moins d'énergie est gaspillée comme la chaleur, et en électronique portable, les convertisseurs de mâle aident à prolonger la durée de vie de la batterie en utilisant plus efficacement la puissance.
Comment fonctionne un convertisseur de mâle?
Un convertisseur de mâle a un interrupteur, une inductance, une diode, un condensateur et une charge. Un interrupteur, généralement un transistor à effet de champ semi-conducteur en oxyde de métal (MOSFET), agit comme un déclencheur rapide / désactivé, contrôlant l'écoulement de l'électricité. La bobine d'inductance résiste aux changements de courant en stockant de l'énergie lorsque le courant coule et le relâche lorsque le courant s'arrête. La diode est une valve à sens unique qui permet à l'électricité de s'écouler dans une seule direction, et le condensateur agit comme une petite batterie, stockant l'énergie électrique pour lisser la tension de sortie.
Le fonctionnement complet d'un convertisseur de mâle peut être compris en observant son comportement dans les états "allumer" et "désactiver". Pendant le passage, le transistor s'allume, en connectant la tension d'entrée à l'inducteur. Le courant commence à circuler dans le circuit et l'inductance renforce son énergie, résistant à l'augmentation du courant. Ce courant croissant facture également le condensateur. Pendant le désactivation, le transistor s'éteint, en déconnectant la tension d'entrée. Étant donné que les inductances résistent aux changements de courant, le courant continue de circuler à travers la diode (qui permet le courant dans ce sens) et charge davantage le condensateur, alimentant la charge.
Dans la plupart des convertisseurs de buck pratiques, un circuit de commande surveille la tension de sortie. S'il est trop bas, l'interrupteur restera en cours pour une durée plus longue (cycle de service) dans chaque cycle pour fournir plus de puissance. Si la tension de sortie est trop élevée, le commutateur sera allumé pendant une durée plus courte, réduisant la livraison de puissance. En ajustant l'heure ON / OFF (cycle de service) du commutateur, la quantité d'énergie transférée de l'entrée à la sortie est contrôlée pour démissionner efficacement la tension. L'inductance et le condensateur travaillent ensemble pour lisser la tension de sortie, fournissant un flux constant de puissance vers l'appareil.
Applications d'un convertisseur de masse
· Ordinateur portable:Une fois que la tension de sortie murale AC est convertie en courant continu par le chargeur, la tension CC pénètre dans l'ordinateur portable. À l'intérieur de l'ordinateur portable, un convertisseur de mâle prend cette tension CC (environ 19 V CC) et le fait plus loin vers les différents niveaux de tension inférieure requis par différents composants comme le CPU, la mémoire et la carte graphique (allant généralement de 1,8 V à 12 V CC).
· Voitures:Les voitures modernes ont plusieurs systèmes électroniques qui fonctionnent à différents niveaux de tension. Les convertisseurs de buck, souvent intégrés dans les convertisseurs DC-DC, sont utilisés pour réguler la tension fournie à ces systèmes à partir de la batterie principale de la voiture (qui est généralement de 12 V). Cela garantit que chaque système reçoit la tension appropriée pour des performances optimales.
· Lumières LED:Les lumières LED ont souvent besoin d'une tension inférieure à la source d'alimentation. Les convertisseurs Buck sont utilisés dans les pilotes LED pour fournir la tension correcte pour que les LED fonctionnent correctement. Cela permet aux LED de fonctionner efficacement et de consommer moins d'énergie.
· Chargeurs de batterie:De nombreux chargeurs de batterie, en particulier pour les batteries au lithium-ion utilisées dans l'électronique portable, incorporent des convertisseurs Buck. Ces convertisseurs régulent la tension allant à la batterie pendant le processus de charge. Cela garantit que la batterie reçoit la tension correcte pour charger en toute sécurité et efficacement, empêchant les dommages de la surcharge.
Conclusion
Les convertisseurs Buck convertissent une tension plus élevée en une tension inférieure tout en augmentant le courant. En modifiant le cycle de service, la durée de la tension d'entrée peut passer par l'inductance et atteindre la sortie est régulée. Une durée plus longue de l'interrupteur sur (un cycle de service plus élevé) entraîne une tension de sortie accrue, qui s'approche de la tension d'entrée. Si le commutateur est allumé pendant une période plus courte (cycle de service inférieur), la tension de sortie devient inférieure à la tension d'entrée.