Proiectarea unui Chopper în Montaj Buck

1. Introducere

Circuitele de conversie c.c. - c.c. au fost redenumite choppere odată cu apariţia comutatoarelor pe siliciu (tiristoare, triace). În prezent, tiristoarele sunt rareori folosite în convertoarele c.c. – c.c., dar se folosesc pe scară largă tranzistoarele bipolare de putere, tranzistoarele MOSFET, IGBT, şi aceste convertoare sunt numite surse de putere în comutaţie.

La convertoarele c.c. – c.c. în comutaţie există câteva particularităţi pentru inductanţele utilizate, care vor conduce un curent mare la frecvenţe înalte. Vor fi utilizate fire liţate în locul celor răsucite la frecvenţe mai mari de 50 KHz, cu miezuri magnetice de calitate pentru reducerea pierderilor în miez. De asemenea şi condensatoarele sunt solicitate. Acestea lucrează la frecvenţe înalte, cu supracurenţi periodici. Trebuie verificate limitele de curent ale acestora înainte de a fi utilizate. Deci se va atrage o atenţie mare asupra parametrilor de lucru ale inductanţelor şi capacităţilor utilizate.

În majoritatea circuitelor de putere, diodele joacă un rol crucial. O diodă de putere normală este proiectată pentru a lucra la 400 de Hz sau mai puţin. În majoritatea invertoarelor şi convertoarelor c.c. – c.c. lucrează la frecvenţe mult mai înalte şi deci aceste circuite necesită diode care să comute închis şi deschis rapid. În plus, este de dorit ca diodele să nu introducă efect de regim tranzitoriu la comutaţie. De aceea este foarte importantă alegerea corectă a diodelor.

2. Convertorul coborâtor (Buck)

2.1 Descrierea funcţionării:

Convertorul Buck este un circuit electronic care are rolul să furnizeze la ieşire o tensiune constantă şi de valoare mai mică decât tensiunea de alimentare. Regulatorul de comutaţie este utilizat în locul regulatoarelor liniare de tensiune la puteri mari ale sarcinii (la curenţi mari). Odată ce dispozitivele de putere care lucrează în regulatoarele liniare disipă o parte mare din puterea sursei, acestea au nevoie de o răcire adecvată şi duc la scăderea randamentului regulatorului.

Să considerăm circuitul din figura 1, care conţine un comutator cu două poziţii:

Figura 1 – Schema unui comutator cu 2 poziţii şi forma de undă a tensiunii de ieşire Vo

Pentru circuitul de mai sus, tensiunea de ieşire este egală cu cea de intrare când comutatorul este pe poziţia A şi este zero când comutatorul este pe poziţia B. La varierea duratei pentru care cheia este pe poziţia A sau B, se va modifica tensiunea medie pe rezistenţă. Dar tensiunea de ieşire nu este chiar continuă. Tensiunea de ieşire este compusă dintr-o tensiune continuă şi o formă de undă dreptunghiulară cu tensiunea medie nulă, ca în figura 2. Deci, printr-o filtrare adecvată, se va obţine o tensiune continuă pe sarcină, cu un riplu cât mai mic.