A diferença entre um regulador buck e um regulador boost

Função e direção da tensão de saída

Regulador de tensão reduzida

A função principal do regulador de tensão reduzida é diminuir uma tensão de entrada mais alta para uma tensão de saída estável mais baixa. Por exemplo, a tensão de entrada DC comum de 12V é convertida em uma tensão de saída estável de 5V ou 3,3V para atender às necessidades de fornecimento de energia de baixa tensão, como carregadores de telefones celulares e alguns chips na placa-mãe do computador.

Regulador de tensão elevada

O regulador de tensão elevada aumenta a tensão de entrada mais baixa para uma tensão de saída estável mais alta. Por exemplo, em alguns dispositivos que usam pilhas secas (1,5V ou 3V, etc.) para fornecimento de energia, a tensão pode ser elevada para 5V, 9V, etc., através do regulador de tensão elevada, para alimentar circuitos ou dispositivos que requerem tensões mais altas, como alto-falantes portáteis e alguns instrumentos de medição portáteis.

Estrutura do circuito e princípio de funcionamento

Regulador de tensão reduzida

• Estrutura básica do circuito: O regulador de tensão reduzida comum adota a estrutura do conversor buck. É composto principalmente por tubos de chaveamento de potência (como MOSFET), indutores, capacitores, diodos e circuitos de controle.

• Princípio de funcionamento: Quando o tubo de chaveamento de potência está ligado, a tensão de entrada carrega o indutor, a corrente no indutor sobe linearmente, neste momento o diodo está desligado, e a carga é alimentada pelo capacitor; Quando o tubo de chaveamento é desligado, o indutor gera uma força eletromotriz reversa, que fornece energia ao capacitor e à carga através do diodo, e a corrente no indutor diminui linearmente. Controlando o tempo de ligação e desligamento (ciclo de trabalho) do tubo de chaveamento, a tensão de saída é ajustada para manter a tensão de saída estável.

Regulador de tensão elevada

• Estrutura básica do circuito: Geralmente, usa-se a estrutura do conversor boost, que também inclui tubos de chaveamento de potência, indutores, capacitores, diodos e circuitos de controle.

• Princípio de funcionamento: Quando o tubo de chaveamento de potência está ligado, a tensão de entrada é aplicada aos dois terminais do indutor, a corrente no indutor sobe linearmente, neste momento o diodo está desligado, e o capacitor descarrega para a carga para manter a tensão de saída; Quando o tubo de chaveamento está desligado, a força eletromotriz reversa gerada pelo indutor é somada à tensão de entrada, carregando o capacitor através do diodo e fornecendo energia à carga. Ajustando o tempo de ligação e desligamento (ciclo de trabalho) do tubo de chaveamento, a tensão de saída pode ser elevada e estabilizada.

Cenário de aplicação

Regulador de tensão reduzida

• Dispositivos eletrônicos de consumo: amplamente utilizados em telefones celulares, tablets, laptops e outros dispositivos. A maioria dos chips e módulos de circuito dentro desses dispositivos requer vários níveis de tensão de baixa voltagem, e a entrada de energia do dispositivo (como a tensão da bateria de lítio ou a tensão do adaptador externo) é relativamente alta, sendo necessário um regulador de tensão reduzida para atender às exigências de tensão de diferentes componentes.

• Adaptador de energia: Utilizado para converter a rede elétrica em uma tensão de saída DC mais baixa, como a tensão AC comum de 220V da rede para tensões DC de 5V, 9V, 12V, para carregar ou alimentar dispositivos como telefones celulares, roteadores, etc.

Regulador de tensão elevada

• Dispositivos portáteis: Para dispositivos portáteis alimentados por baterias de baixa tensão (como pilhas secas, pilhas botão), quando alguns componentes no dispositivo requerem uma tensão mais alta. Por exemplo, algumas lanternas alimentadas por uma única pilha seca de 1,5V elevam a tensão para 3V ou mais com um regulador de tensão elevada para fornecer iluminação mais brilhante.

• Sistema de energia renovável: No sistema de geração de energia fotovoltaica, quando a tensão de saída da célula fotovoltaica é baixa em intensidade luminosa baixa, o regulador de tensão elevada pode elevar a tensão baixa para um nível de tensão adequado para os circuitos subsequentes (como inversores) para melhorar a eficiência de utilização da energia solar.

Característica de eficiência

Regulador de tensão reduzida

No processo de redução, a eficiência do regulador de tensão reduzida está relacionada à diferença entre a tensão de entrada e de saída, a corrente de carga, o desempenho dos componentes do circuito e outros fatores. Geralmente, quando a diferença entre a tensão de entrada e de saída é pequena, a eficiência é relativamente baixa no caso de carga leve (corrente de carga pequena), e a eficiência será melhorada com o aumento da corrente de carga. No entanto, se a diferença entre a tensão de entrada e de saída for muito grande, a eficiência também será reduzida devido à influência das perdas de potência (principalmente as perdas nos componentes como tubos de chaveamento e indutores).

Regulador de tensão elevada

A eficiência do regulador de tensão elevada também é afetada por muitos fatores. Porque no processo de elevação, o indutor precisa armazenar mais energia para elevar a tensão, e o diodo terá uma certa perda de energia no corte reverso, então, no caso de tensão de entrada baixa, tensão de saída alta e carga pesada (corrente de carga grande), a eficiência pode ser grandemente afetada, mas com o desenvolvimento da tecnologia, novos reguladores de tensão elevada estão constantemente melhorando a eficiência.