벅 컨버터

일반적으로 전원 출력, 즉 V x I 값에 영향을 주거나 변경하지 않고 출력 전압을 입력 소스 전원보다 크게 줄여야하는 SMPS 및 MPPT 회로에서 사용되는 벅 컨버터를 찾을 수 있습니다.

벅 컨버터에 대한 공급 소스는 AC 콘센트 또는 DC 전원 공급 장치에서 나올 수 있습니다.

벅 컨버터는 입력 전원과 부하에 전기적 절연이 중요하지 않은 애플리케이션에만 사용되지만 입력이 주전원 수준 일 수있는 애플리케이션의 경우 일반적으로 절연 변압기를 통해 플라이 백 토폴로지가 사용됩니다.

벅 컨버터에서 스위칭 에이전트로 사용되는 주요 장치는 MOSFET 또는 전력 BJT (예 : 2N3055)의 형태 일 수 있으며, 이는 통합 발진기 단계를 통해 빠른 속도로 스위칭하거나 발진하도록 구성됩니다. 베이스 또는 게이트.

벅 컨버터에서 두 번째로 중요한 요소는 인덕터 L로, 트랜지스터의 ON 기간 동안 트랜지스터의 전기를 저장하고 OFF 기간 동안 방출하여 지정된 수준에서 부하에 지속적으로 공급을 유지합니다.

이 단계는 '플라이휠' 그 기능은 외부 소스의 규칙적인 푸시의 도움으로 지속적이고 꾸준한 회전을 유지할 수있는 기계식 플라이휠과 유사하기 때문입니다.

입력 AC 또는 DC?

벅 컨버터는 기본적으로 배터리 또는 태양 광 패널 일 수있는 DC 소스에서 전원을 공급 받도록 설계된 DC-DC 컨버터 회로입니다. 이것은 또한 브리지 정류기와 필터 커패시터를 통해 달성 된 AC-DC 어댑터 출력에서 발생할 수 있습니다.

벅 컨버터에 대한 입력 DC의 소스가 무엇이든 상관없이 PWM 스테이지와 함께 초퍼 발진기 회로를 사용하여 항상 고주파로 변환됩니다.

이 주파수는 필요한 벅 컨버터 동작을 위해 스위칭 장치로 공급됩니다.

벅 컨버터 작동

벅 컨버터가 작동하는 방식에 대해 위 섹션에서 논의한 바와 같이, 다음 다이어그램에서 볼 수 있듯이 벅 컨버터 회로는 스위칭 트랜지스터와 다이오드 D1, 인덕터 L1 및 커패시터 C1을 포함하는 관련 플라이휠 회로를 포함합니다.

트랜지스터가 ON 인 기간 동안 전력은 먼저 트랜지스터를 통과 한 다음 인덕터 L1을 통과하고 마지막으로 부하로 전달됩니다. 이 과정에서 인덕터는 고유 한 특성으로 인해 에너지를 저장하여 갑작스런 전류 유입을 막으려 고합니다.

L1에 의한 이러한 반대는 적용된 입력의 전류가 부하에 도달하고 초기 스위칭 순간의 피크 값에 도달하는 것을 금지합니다.

그러나 그 동안 트랜지스터는 스위치 OFF 단계로 들어가 인덕터에 대한 입력 공급을 차단합니다.

전원이 꺼지면 L1은 다시 전류의 갑작스런 변화에 직면하고 변화를 보상하기 위해 연결된 부하에 저장된 에너지를 플러시합니다.

트랜지스터 스위치 '온'기간

위의 그림을 참조하면 트랜지스터가 스위치 온 단계에있는 동안 전류가 부하에 도달 할 수 있지만 스위치가 켜진 초기 순간에는 인덕터의 갑작스런 적용에 반대하기 때문에 전류가 크게 제한됩니다. 그것을 통해 현재.

그러나이 과정에서 인덕터는 전류를 저장하여 동작에 응답하고 보상하며, 과정에서 일부 전원은 부하에 도달 할 수 있고 커패시터 C1에도 도달 할 수 있으며, 이는 또한 전원의 허용 된 부분을 저장합니다. .

또한 위와 같은 상황이 발생하는 동안 D1 음극은 역방향 바이어스를 유지하는 완전한 포지티브 전위를 경험하여 L1의 저장된 에너지가 부하를 통해 부하를 통과하는 복귀 경로를 얻을 수 없도록해야합니다. 이 상황에서는 인덕터가 누설없이 에너지를 계속 저장할 수 있습니다.

“AC 모터의 종류 pdf ”

트랜지스터 스위치 '오프'기간

이제 위의 그림을 참조하면 트랜지스터가 스위칭 동작을 되돌릴 때, 즉 꺼지 자마자 L1은 다시 갑작스런 전류 공극과 함께 도입되어 저장된 에너지를 부하쪽으로 방출하여 응답합니다. 등가 전위차의 형태.

이제 T1이 꺼져 있기 때문에 D1의 음극은 양의 전위에서 벗어나 순방향 기반 조건으로 활성화됩니다.

D1의 순방향 바이어스 상태로 인해 방출 된 L1 에너지 또는 L1에 의해 발동 된 백 EMF는 부하 D1을 통해 사이클을 완료하고 L1로 돌아갈 수 있습니다.

프로세스가 완료되는 동안 L1 에너지는 부하 소비로 인해 기하 급수적으로 감소합니다. C1은 이제 구조에 와서 자체 저장된 전류를 부하에 추가하여 L1 EMF를 지원하거나 지원하여 트랜지스터가 다시 켜질 때까지 부하에 상당히 안정적인 순간 전압을 보장합니다.

전체 절차를 통해 입력 소스의 상대적으로 더 큰 피크 전압 대신 공급 전압 및 전류의 계산 된 부분 만 부하에 허용되는 원하는 벅 컨버터 애플리케이션을 실행할 수 있습니다.

이것은 입력 소스의 거대한 구형파 대신 더 작은 리플 파형의 형태로 볼 수 있습니다.

위 섹션에서는 벅 컨버터가 작동하는 방식을 정확히 배웠으며, 다음 토론에서는 벅 컨버터와 관련된 다양한 매개 변수를 결정하는 관련 공식을 자세히 살펴 보겠습니다.

벅 컨버터 회로의 벅 전압 계산 공식

위의 결정에서 우리는 L1 내부의 최대 저장 전류가 트랜지스터의 ON 시간에 의존하거나 L1의 역기전력은 L의 ON 및 OFF 시간을 적절하게 치수 화하여 치수를 지정할 수 있다고 결론을 내릴 수 있습니다. 벅 컨버터의 전압은 T1의 ON 시간을 계산하여 미리 결정할 수 있습니다.

벅 컨버터 출력을 표현하는 공식은 아래 주어진 관계에서 확인할 수 있습니다.

V (출력) = {V (입력) x t (ON)} / T

여기서 V (in)는 소스 전압, t (ON)은 트랜지스터의 ON 시간,

그리고 T는 '주기적 시간'또는 PWM의 한 전체주기의 기간, 즉 하나의 완전 ON 시간 + 하나의 완전 OFF 시간을 완료하는 데 걸리는 시간입니다.

해결 된 예 :

해결 된 예제로 위의 공식을 이해해 봅시다.

벅 컨버터가 V (in) = 24V로 작동되는 상황을 가정 해 보겠습니다.

T = 2ms + 2ms (ON 시간 + OFF 시간)

t (ON) = 1ms

위의 공식에서이를 대체하면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있습니다.

V (출력) = 24 x 0.001 / 0.004 = 6V

따라서 V (out) = 6V