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Convertitore buck-boost

Convertitore buck-boost

modulo convertitore buck boost

Il convertitore buck-boost è un tipo di convertitore DC-to-DC che ha una grandezza di tensione di uscita che è maggiore o minore della grandezza della tensione di ingresso. È equivalente a un convertitore flyback che utilizza un singolo induttore al posto di un trasformatore.[1]
La tensione di uscita è di polarità opposta a quella di ingresso. Si tratta di un alimentatore a commutazione con una topologia di circuito simile al convertitore boost e al convertitore buck. La tensione di uscita è regolabile in base al duty cycle del transistor di commutazione. Un possibile inconveniente di questo convertitore è che l’interruttore non ha un terminale a terra; questo complica il circuito di pilotaggio. Tuttavia, questo inconveniente non ha alcuna conseguenza se l’alimentazione è isolata dal circuito di carico (se, per esempio, l’alimentazione è una batteria) perché la polarità dell’alimentazione e del diodo può essere semplicemente invertita. Quando possono essere invertiti, l’interruttore può essere sul lato terra o sul lato alimentazione.
Fig. 2: I due stati di funzionamento di un convertitore buck-boost: Quando l’interruttore è acceso, la sorgente di tensione d’ingresso fornisce corrente all’induttore, e il condensatore fornisce corrente alla resistenza (carico d’uscita). Quando l’interruttore è aperto, l’induttore fornisce corrente al carico attraverso il diodo D.

funzionamento del convertitore buck-boost

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Un convertitore buck (step-down converter) è un convertitore di potenza DC-to-DC che diminuisce la tensione (disegnando meno corrente media) dal suo ingresso (alimentazione) alla sua uscita (carico). Si tratta di una classe di alimentatori a commutazione (SMPS) che contengono tipicamente almeno due semiconduttori (un diodo e un transistor, anche se i moderni convertitori buck spesso sostituiscono il diodo con un secondo transistor usato per la rettifica sincrona) e almeno un elemento di accumulo di energia, un condensatore, un induttore o i due in combinazione. Per ridurre l’ondulazione di tensione, all’uscita (filtro lato carico) e all’ingresso (filtro lato alimentazione) di tale convertitore vengono normalmente aggiunti dei filtri fatti di condensatori (a volte in combinazione con induttori).[1]

progettazione del convertitore buck-boost

DescrizioneIl convertitore buck boost è un convertitore DC/DC con la grandezza della tensione di uscita che è maggiore o minore della grandezza della tensione di ingresso. È paragonabile a un convertitore flyback in cui un induttore è usato al posto di un trasformatore. La funzione di trasferimento teorica del convertitore buck boost è: dove è il duty cycle. La topologia buck-boost invertente produce una tensione di uscita che è di polarità opposta alla tensione di ingresso. La tensione di uscita è determinata dal duty cycle del transistor MOSFET.La topologia non invertente, chiamata anche topologia a 4 interruttori, produce una tensione di uscita che è della stessa polarità della tensione di ingresso. Nella modalità buck, la tensione di uscita è determinata dal funzionamento del MOSFET e del diodo D1. Nella modalità boost, la tensione di uscita è determinata dal funzionamento dell’IGBT e del diodo D2.

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Il convertitore flyback è utilizzato sia in AC/DC e: conversione DC/DC con isolamento galvanico tra l’ingresso e le eventuali uscite. Il convertitore flyback è un convertitore buck-boost con l’induttore diviso per formare un trasformatore, in modo che i rapporti di tensione siano moltiplicati con un ulteriore vantaggio di isolamento. Quando si pilota per esempio una lampada al plasma o un moltiplicatore di tensione, il diodo raddrizzatore del convertitore boost viene lasciato fuori e il dispositivo viene chiamato trasformatore flyback.
Fig. 2: Le due configurazioni di un convertitore flyback in funzione: Nello stato on, l’energia è trasferita dalla sorgente di tensione d’ingresso al trasformatore (il condensatore d’uscita fornisce energia al carico d’uscita). Nello stato off, l’energia è trasferita dal trasformatore al carico di uscita (e al condensatore di uscita).

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