تفاوت بین تنظیمکننده باک و تنظیمکننده بوست
کارکرد و جهت ولتاژ خروجی
تنظیمکننده پایینبر
کار اصلی تنظیمکننده پایینبر کاهش ولتاژ ورودی بالاتر به یک ولتاژ خروجی پایدار و کمتر است. به عنوان مثال، ولتاژ ورودی DC رایج ۱۲V به ولتاژ خروجی پایدار ۵V یا ۳.۳V تبدیل میشود تا نیازهای تغذیه با ولتاژ پایین مانند شارژرهای تلفن همراه و برخی چیپهای روی مادربرد کامپیوتر برآورده شود.
تنظیمکننده بالابر
تنظیمکننده بالابر ولتاژ ورودی کمتر را به یک ولتاژ خروجی پایدار و بیشتر تبدیل میکند. به عنوان مثال، در برخی دستگاهها که از یک یا چند باتری خشک (۱.۵V یا ۳V و غیره) برای تغذیه استفاده میکنند، ولتاژ میتواند از طریق تنظیمکننده بالابر به ۵V، ۹V و غیره افزایش یابد تا مدارها یا دستگاههایی که نیاز به ولتاژ بالاتر دارند مانند بلندگوها قابل حمل و برخی دستگاههای اندازهگیری دستی تغذیه شوند.
ساختار مدار و اصول کار
تنظیمکننده پایینبر
ساختار مدار پایه: تنظیمکننده پایینبر معمولی از ساختار تبدیلکننده پایینبر استفاده میکند. این مدار عمدتاً از لولههای تغییر وضعیت توان (مانند MOSFET)، القاییها، خازنهای الکتریکی، دیودها و مدارهای کنترل تشکیل شده است.
اصول کار: وقتی لوله تغییر وضعیت توان روشن است، ولتاژ ورودی القایی را شارژ میکند، جریان القایی خطی افزایش مییابد، در این زمان دیود قطع میشود و بار توسط خازن تغذیه میشود؛ وقتی لوله تغییر وضعیت قطع میشود، القایی یک الکتروموتنای معکوس تولید میکند که از طریق دیود به خازن و بار تغذیه میکند و جریان القایی خطی کاهش مییابد. با کنترل زمان روشن و خاموش شدن (دوره کار) لوله تغییر وضعیت، ولتاژ خروجی تنظیم میشود تا ولتاژ خروجی پایدار بماند.
تنظیمکننده بالابر
ساختار مدار پایه: از ساختار تبدیلکننده بالابر استفاده میشود و همچنین شامل لولههای تغییر وضعیت توان، القاییها، خازنهای الکتریکی، دیودها و مدارهای کنترل است.
اصول کار: وقتی لوله تغییر وضعیت توان روشن است، ولتاژ ورودی به دو سر القایی اضافه میشود، جریان القایی خطی افزایش مییابد، در این زمان دیود قطع میشود و خازن به بار تخلیه میشود تا ولتاژ خروجی حفظ شود؛ وقتی لوله تغییر وضعیت خاموش میشود، الکتروموتنای معکوس تولید شده توسط القایی با ولتاژ ورودی اضافه میشود، خازن از طریق دیود شارژ میشود و به بار تغذیه میکند. با تنظیم زمان روشن و خاموش شدن (دوره کار) لوله تغییر وضعیت، ولتاژ خروجی افزایش یافته و پایدار میشود.
سناریوهای کاربرد
تنظیمکننده پایینبر
دستگاههای الکترونیکی مصرفکننده: به صورت گسترده در تلفنهای همراه، تبلتها، لپتاپها و دستگاههای مشابه استفاده میشود. بیشتر چیپها و ماژولهای مداری در داخل این دستگاهها نیازمند تغذیه با سطوح مختلف ولتاژ پایین هستند و ولتاژ ورودی دستگاه (مانند ولتاژ باتری لیتیوم یا ولتاژ آداپتور خارجی) نسبتاً بالاست و نیاز به تنظیمکننده پایینبر برای برآورده کردن نیازهای ولتاژی مولفههای مختلف وجود دارد.
آداپتور تغذیه: برای تبدیل شبکه به ولتاژ DC پایینتر استفاده میشود، مانند تبدیل ولتاژ AC ۲۲۰V رایج به ولتاژ DC ۵V، ۹V، ۱۲V برای شارژ یا تغذیه تلفنهای همراه، روترها و دستگاههای مشابه.
تنظیمکننده بالابر
دستگاههای قابل حمل: برای دستگاههای قابل حمل که از باتریهای با ولتاژ پایین (مانند باتریهای خشک، باتریهای دکمهای) تغذیه میشوند، زمانی که برخی از مولفههای دستگاه نیاز به ولتاژ بالاتر دارند. به عنوان مثال، برخی از فانوسهای قابل حمل که از یک باتری خشک ۱.۵V تغذیه میشوند، با استفاده از تنظیمکننده بالابر ولتاژ را به ۳V یا بالاتر افزایش میدهند تا روشنایی براقتری ارائه دهند.
سیستمهای انرژی تجدیدپذیر: در سیستمهای تولید برق فتوولتائیک خورشیدی، وقتی ولتاژ خروجی سلول خورشیدی در شدت نور کم کم است، تنظیمکننده بالابر میتواند ولتاژ کم را به سطحی مناسب برای مدارهای بعدی (مانند انوترو) افزایش دهد تا کارایی استفاده از انرژی خورشیدی افزایش یابد.
ویژگیهای کارایی
تنظیمکننده پایینبر
در فرآیند پایینبر، کارایی تنظیمکننده پایینبر مرتبط با تفاوت ولتاژ ورودی و خروجی، جریان بار، عملکرد مولفههای مدار و عوامل دیگر است. به طور کلی، وقتی تفاوت ولتاژ ورودی و خروجی کم است، کارایی در حالت بار سبک (جریان بار کم) نسبتاً کم است و با افزایش جریان بار کارایی افزایش مییابد. اما اگر تفاوت ولتاژ ورودی و خروجی خیلی زیاد باشد، کارایی به دلیل تلفات توان (به طور اصلی تلفات مولفههایی مانند لولههای تغییر وضعیت و القاییها) کاهش مییابد.
تنظیمکننده بالابر
کارایی تنظیمکننده بالابر نیز تحت تأثیر عوامل زیادی است. چون در فرآیند بالابر، القایی نیاز به ذخیره انرژی بیشتری برای افزایش ولتاژ دارد و دیود نیز در حالت قطع معکوس تلفات انرژی خواهد داشت، بنابراین در حالت ولتاژ ورودی کم، ولتاژ خروجی بالا و بار سنگین (جریان بار زیاد)، کارایی ممکن است به شدت تحت تأثیر قرار گیرد، اما با پیشرفت فناوری، تنظیمکنندههای بالابر جدید نیز به طور مداوم کارایی را بهبود میبخشند.
