Booster en Buck converter uitgelegd
Op dinsdag 2 mei geeft PA3JEM, Johan tijdens de afdelingsavond een lezing over de geschakelde voeding. Hoe werkt de geschakelde voeding en tips om de smpu te repareren. Maar omdat de tijd op deze avond beperkt is volgt hier alvast een uitleg over de Booster en Buck converter.
Wat doet een Booster converter
Booster converter, ook wel step-up genoemd, is een DC – DC converter dat een hogere uitgangsspanning geeft dan aan de ingang wordt aangeboden. Bijzonder handig als je bijvoorbeeld een schakeling wilt voeden vanuit een USB poort van een PC maar ook 12 volt nodig hebt. Met een step-up / booster converter kan dit heel eenvoudig.
Werking Booster converter
De booster converter laat zich het eenvoudigste uitleggen aan de hand van een principeschakeling zoals deze hier is afgebeeld.
Zoals je ziet in de schakeling is de schakelaar sw open. De gelijkspanning V(in) loopt door de spoel L via de diode D en laad daarmee de condensator Cout op. De stroom in de schakeling (door de spoel) is laag. Maar nu sluiten we de schakelaar sw. Hierdoor zal de stroom door de spoel hoog hoog worden omdat we een gesloten circuit via de schakellaar hebben. Met als gevolg dat de spoel een groter magnetisch veld opbouwt.
Als de schakelaar sw weer open gaat komt de opgeslagen energie, in de vorm van het magnetische veld weer vrij. Het magnetische veld in de spoel daalt en de spanning over de spoel verandert van polariteit. Hierdoor komt de – (min) links van de spoel en de + (plus) rechts. De spanning op de anode van de diode is nu V(in) + V(L). Omdat de spanning V(out) nu hoger is dan V(in) als de schakelaar weer gesloten is voorkomt de diode dat deze hogere spanning weer weg kan lopen via de schakelaar. Dus de enige manier dat de energie kan wegvloeien is via een belasting. De spanning V(out) is nu V(in) + V(L)
Werking Buck converter
De Buck converter maakt op dezelfde manier gebruik van de werking van de spoel als de Booster converter. De componenten staan alleen op een andere plaats. Stel de schakelaar sw is gesloten. Er loopt een stroom door de spoel in de richting van V(out). De polariteit van de spoel is + links en – rechts. V(out) = V(in) – V(L). Als de schakelaar weer open gaat wordt de stroomkring onderbroken. Het opgebouwde magnetische veld daalt weer waardoor er een spanning over de spoel ontstaat in tegengestelde richting. De opgeslagen energie komt nu weer vrij in de richting van de belasting en omdat de linkerkant van de spoel nu – (min) is is diode D in geleiding en ontstaat er een gesloten circuit. De Buck converter verlaagt de ingangsspanning, V(out) = V(in) – (V(L).
De schakelaar in de Booster en Buck converter
Natuurlijk zit er in de echte schakeling geen schakelaar voor het schakelen van de spoel. Ook dient er een feedback te zijn waarmee de uitgang wordt gemonitord. Zodat de uitgangspanning op basis van instelling en de belasting kan worden bijgestuurd. Tevens is een PWM signaal nodig voor het aansturen van de schakelaar. Deze functies zijn samengevoegd in een chip zoals de MT3608, MC34167, MC34063a. Tijdens de presentatie op 2 mei 2023 volgt meer uitleg. Dus wil je meer weten? Kom dan dinsdag 2 mei 2023 naar de lezing over de geschakelde voeding.
Meer informatie
- Uitleg booster converter via YouTube
- Basis berekeningen Booster converter
- MC34063A DC-DC Converter IC
- Basis berekeningen Buck Converter
