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Conversores Buck e Suas Aplicações

Conversores Buck e Suas Aplicações


             O conversor buck é um conversor DC-DC onipresente que converte eficientemente uma alta tensão para uma baixa tensão de forma eficiente. A conversão de energia eficiente prolonga a vida útil da bateria, reduz o calor e permite a construção de aparelhos mais pequenos. O conversor buck pode ser usado em gabinetes de aplicações refrigerados. 

Este artigo fornece uma introdução breve ao conversor do BUCK e cobre algumas aplicações acerca dos circuitos do conversor do circuito BUCK - e sua topologia a meia ponte - e fornece as ligações aos recursos onde os leitores interessados ​​podem aprender mais sobre microplaquetas específicas a usar em seus projetos .


 Introdução ao Buck Converter

              Um conversor BUCK é um circuito simples. A Figura 1 é um esquema simplificado de um conversor buck. O MOSFET de chaveamento de alta potência liga e desliga. Um IC de controle, não ilustrado, usa um circuito fechado de realimentação para controlar a tensão de saída. A função de transferência DC é uma equação que relaciona a tensão de entrada, a tensão de saída e o ciclo de funcionamento (trabalho) do conversor buck. $ Vout = Vin * D $, onde Vout é a tensão de saída, Vin é a tensão de entrada, e D é o ciclo de trabalho, ou porcentagem do tempo que o MOSFET é ligado. O indutor eo capacitor na figura 1 formam um filtro passa-baixa. Este filtro passa-baixo suaviza a ação de comutação MOSFET e produz uma tensão DC agradável, suave.


Figura 1

             Figura 1: Esquema simplificado de um Buck não-síncrono. O TPS5430 é um exemplo de um controlador buck não-síncrono.
             A Figura 2 mostra uma variação comum do conversor buck: o conversor síncrono buck. Em um conversor síncrono buck, o diodo roda-livre (freewheeling) é substituído por um MOSFET. Usando um MOSFET também permite a transferência de energia bidirecional. Se o conversor buck é executado para trás, ele pode ser executado como um conversor boost. 
Isso requer um conversor especial IC. Ele é usado em aplicações como USB On-the-Go que permitem que você use seu smartphone para alimentar pequenos eletrônicos portáteis.
Dois MOSFETs neste arranjo são chamados de meia ponte. Meias pontes também são circuitos muito úteis que têm muitas aplicações.

Figura 2


              Figura 2: Esquema simplificado de um conversor síncrono Buck. O LM5119  é um exemplo de um controlador de conversor buck síncrono.

              O conversor buck é usado em todos os lugares,carregadores de celular e outros aparelhos, fontes chaveadas em geral, saídas de amplificadores de potêntia classe d(Digitais) e 
analógicos,PowerBanks,controladores de carregamento solar,etc... O restante do artigo cobre algumas aplicações comuns.USB On-The-GoO USB On-The-Go permite que teclados, mouses e outros periféricos sejam conectados a um smartphone. O dispositivo periférico extrai energia da porta USB (+5Vdc) para um telefone.E dentro do telefone outro dispositivo Buck  extrai os 5Vdc para 4,2Vdc para carregamento da Bateria de 3,7Vdc.Ainda dentro do telefone um Conversor BOOSTER faz o inverso, ou seja, transforma os 3,7Vdc para 4,2Vdc que alimenta os circuitos internos do aparelho celular.Isso ocorre também nos circutos de notebooks,a entrada de 19Vdc é transformada em 12Vdc via conversor BUCK e carrega 4 baterias de 3,7Vdc de Lition em serie, que através de um outro conversor BOOSTER tem sua tenão elevada novamente para alimentar os demais circuitos. Um regulador de potência trabalha usando um conversor síncrono buck que pode transferir energia em ambas as direções. Quando o telefone está ligado a um carregador de bateria, o conversor buck é executado como um conversor buck para carregar a bateria de lítio no telefone. Quando um periférico é conectado, o conversor buck corre para trás como um conversor de impulso para gerar 5V dos 3,7Vdc da bateria de lítio. Confira esses links da Texas Instruments e da Linear Technology para saber mais sobre os conversores dc-dc bidirecionais que suportam o USB On-The-Go.

Figura 3

              Figura 3: Alguns smartphones populares. Conversor POL para PCs e Laptops. Um conversor de ponto de carga, ou POL, é um conversor de buck não-isolado que é capaz de conduzir eficientemente a potência para altas cargas de corrente. Isso é especialmente útil em placas-mãe de PC e laptop. Os microprocessadores modernos funcionam fora muito baixa tensão, tipicamente 1.8V. Um BUCK síncrono, às vezes multiphase, é usado para esta finalidade. Este POL é muitas vezes chamado de um módulo de regulador de tensão, ou VRM nas especificações da placa-mãe. Muarata faz conversores de ponto-de-carga, como este um .

Figura 4

Figura 4 : Uma placa-mãe PCB.
            Carregadores de bateria. 
            Todo mundo quer que seu smartphone, tablet ou bateria portátil para carregar rapidamente sem aquecer seus dispositivos portáteis. Um conversor sincronizado buck é a melhor maneira de fazer isso. Normalmente, uma porta de carregamento para um dispositivo móvel é uma porta micro USB. Aceita um 5V regulado. Os circuitos de carregamento estão no interior do dispositivo móvel, que é frequentemente um conversor do BUCK. Alguns controladores buck são construídas em controladores de bateria de smartsphones, como este chip da Tecnologia Linear.

Figura 5

               Figura 5 : Um laptop, Carregadores solares, Convertendo uma alta tensão para uma baixa tensão de forma eficiente é o forte do conversor buck. Há uns lotes dos produtos construídos para carregar uma bateria através de um painel solar com uma tensão mais elevada. O carregador solar tem uma característica que outros conversores buck não têm chamado de ponto máximo de energia de rastreamento. As células solares têm curvas de corrente-tensão não-lineares. Um carregador solar é frequentemente um conversor do Buck controlado por um microcontrolador. O microcontrolador diz ao conversor do Buck para extrair a quantidade máxima de potência, variando a corrente de carga para carregar a bateria no menor tempo possível. Alguns conversores buck são construidos com ponto de alimentação máxima  de rastreamento ( ou MPPT ) e smarts carregador de bateria de lítio, como o LT3652 da Tecnologia Linear.






























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