مدار مبدل کاهنده-افزاینده (Buck-Boost Converter Circuit)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit) را در آموزش زیر شرح دادیم :
مدار مبدل کاهنده-افزاینده (Buck-Boost Converter Circuit) :
مدار مبدل کاهنده-افزاینده (Buck-Boost Converter) یک مبدل DC-DC است که می تواند ولتاژ خروجی را هم پایین تر (کاهنده) و هم بالاتر (افزاینده) از ولتاژ ورودی تولید کند. همچنین، قطبیت ولتاژ خروجی آن نسبت به ورودی معکوس (منفی) است. این مبدل در کاربردهایی که ولتاژ ورودی می تواند هم پایین تر و هم بالاتر از ولتاژ خروجی مورد نظر باشد (مثلا در منابع تغذیه باتری ها که ولتاژ باتری با دشارژ شدن کاهش می یابد) بسیار مفید است.
ساختار و عملکرد: مبدل باک-بوست نیز از یک کلید ترانزیستوری، یک دیود، یک سلف (L) و یک خازن (C) تشکیل شده است، اما نحوه اتصال آن ها شبیه به ترکیبی از دو مبدل قبلی است. سلف به صورت موازی با منبع در حالت شارژ و به صورت سری با خروجی در حالت دشارژ قرار می گیرد، اما قطبیت آن معکوس می شود.
⭐ حالت روشن (Switch ON): کلید بسته می شود. سلف به طور مستقیم به منبع (
\[ V_{in} \]) وصل می شود و انرژی ذخیره می کند. جریان سلف افزایش می یابد. دیود در بایاس معکوس است (چون آند آن به سلف وصل است که در این لحظه به زمین وصل شده و کاتد به خروجی مثبت) و قطع است. خازن انرژی بار را تأمین می کند.
⭐ حالت خاموش (Switch OFF): کلید باز می شود. جریان سلف نمی تواند قطع شود، بنابراین ولتاژ دو سر سلف معکوس می شود تا جریان را حفظ کند. حال آند دیود نسبت به کاتد مثبت تر شده و دیود هدایت می کند. مسیر جریان از سلف، دیود، خازن و بار می گذرد. توجه کنید که جهت جریان در بار از طریق دیود، قطبیت منفی را در خروجی (نقطه مشترک) نسبت به زمین ایجاد می کند. انرژی ذخیره شده در سلف به خازن و بار منتقل می شود.
رابطه ولتاژ (معکوس): در حالت پایدار و CCM، رابطه بین ولتاژ ورودی و خروجی (با قطبیت معکوس) به صورت زیر است:
\[ V_{out} = -V_{in} \cdot \frac{D}{1 - D} \]قدر مطلق ولتاژ خروجی برابر
\[ |V_{out}| = V_{in} \cdot \frac{D}{1-D} \]است. اگر
\[ D < 0.5 \]باشد،
\[ \frac{D}{1-D} < 1 \]و مبدل در حالت کاهنده (با قطبیت منفی) عمل می کند. اگر
\[ D > 0.5 \]باشد،
\[ \frac{D}{1-D} > 1 \]و مبدل در حالت افزاینده (با قطبیت منفی) عمل می کند.
