Pretvornikiso temeljni gradnik v sodobni elektroniki za učinkovito in natančno regulacijo napetosti v širokem razponu aplikacij. Vzamejo višjo napetost in jo spremenijo v nižjo napetost z več toka. Številna elektronika potrebuje določene napetosti, da lahko deluje. Za razliko od linearnih regulatorjev (še ena možnost pretvornika napetosti), ki zapravljajo dodatno napetost kot toploto, so pretvorniki Bucka veliko bolj učinkovite (včasih več kot 90%). To pomeni, da pretvorniki Bucka ne potrebujejo veliko hlajenja, saj je manj energije zapravljeno kot toplota, v prenosni elektroniki pa pretvorniki Bucka pomagajo podaljšati življenjsko dobo baterije z učinkovitejšo močjo.
Kako deluje pretvornik dolarja?
Pretvornik Buck ima stikalo, induktor, diodo, kondenzator in obremenitev. Stikalo, običajno kovinsko-oksidni polprevodniški tranzistor polja (MOSFET), deluje kot hiter sprožilec vklop/izklop, ki nadzira pretok električne energije. Inductor tuljava se upira tokom sprememb s shranjevanjem energije, ko tok teče in sprošča, ko se tok ustavi. Dioda je enosmerni ventil, ki omogoča, da električna energija teče samo v eno smer, kondenzator pa deluje kot drobna baterija, shranjevanje električne energije, da zgladi izhodno napetost.
Celotno delovanje pretvornika Buck je mogoče razumeti z opazovanjem njenega vedenja v stanjih "vklop" in "izklop". Med stikalom se tranzistor vklopi in vhodno napetost poveže z induktorjem. Tok začne teči skozi vezje, induktor pa zbira svojo energijo in se upira povečanju toka. Ta naraščajoči tok zaračuna tudi kondenzator. Med preklopom se tranzistor izklopi in odklopi vhodno napetost. Ker induktorji upirajo spremembam v toku, tok nenehno teče skozi diodo (ki omogoča tok v tej smeri) in kondenzator polni kondenzator in napaja obremenitev.
V večini praktičnih pretvornikov regulacijskega vezja spremlja izhodno napetost. Če je prenizko, bo stikalo v vsakem ciklu ostalo vklopljeno dlje časa (delovni cikel), da bi zagotovilo več moči. Če je izhodna napetost previsoka, bo stikalo vklopljeno za krajše trajanje, kar bo zmanjšalo dovajanje moči. S prilagoditvijo časa vklopa/izklopa (delovnega cikla) stikala se količina energije, ki se prenese iz vhoda na izhod, nadzoruje, da se učinkovito odpravi navzdol. Induktor in kondenzator delujeta skupaj, da zgladi izhodno napetost, kar zagotavlja stalen pretok moči na napravo.
Uporaba pretvornika Buck
· Prenosni računalnik:Ko napetost izhoda iz AC stene pretvori v DC z polnilnikom, napetost DC vstopi v prenosnik. Znotraj prenosnika pretvornik Bucka prevzame to DC napetost (približno 19 V DC) in jo odstopi dlje do različnih nižjih ravni napetosti, ki jih zahtevajo različne komponente, kot so CPU, pomnilnik in grafična kartica (običajno od 1,8 V do 12 V DC).
· Avtomobili:Sodobni avtomobili imajo več elektronskih sistemov, ki delujejo na različnih napetostnih stopnjah. Za uravnavanje napetosti, dobavljene tem sistemom, iz glavne baterije avtomobila (ki je običajno 12 V), se uporabljajo pretvorniki, ki so pogosto integrirani v DC-DC pretvornike, uporabljajo za uravnavanje napetosti, ki je bila dobavljena tem sistemom. To zagotavlja, da vsak sistem prejme ustrezno napetost za optimalno delovanje.
· LED luči:LED luči pogosto potrebujejo nižjo napetost kot vir napajanja. Buck pretvorniki se uporabljajo v LED gonilnikih, da zagotovijo pravilno napetost za pravilno delovanje LED. To omogoča učinkovito delovanje LED in porabi manj moči.
· Baterijski polnilci:Številni polnilniki za baterije, zlasti za litij-ionske baterije, ki se uporabljajo v prenosni elektroniki, vključujejo pretvornike. Ti pretvorniki uravnavajo napetost, ki gre v baterijo med postopkom polnjenja. To zagotavlja, da baterija prejme pravilno in učinkovito napolnitev, kar preprečuje, da bi škoda pretirana.
Zaključek
Pretvorniki Buck pretvorijo višjo napetost v nižjo napetost, hkrati pa povečujejo tok. S spreminjanjem delovnega cikla lahko čas vhodne napetosti prehaja skozi induktor in doseže izhod. Daljše trajanje stikala, ki je vklopljeno (večji delovni cikel), vodi do povečane izhodne napetosti, ki se približa vhodni napetosti. Če je stikalo vklopljeno za krajše obdobje (nižji delovni cikel), izhodna napetost postane manjša od vhodne napetosti.