Різниця між стабілізатором напруги Buck і стабілізатором напруги Boost
Функція та напрямок вихідного напруги
Стабілізатор зниження напруги
Основна функція стабілізатора зниження напруги полягає у зменшенні більшої вхідної напруги до нижчої стабільної вихідної напруги. Наприклад, типова вхідна напруга 12V DC перетворюється на стабільну вихідну напругу 5V або 3.3V, щоб задовольнити потреби низьковольтних джерел живлення, таких як зарядні пристрої для мобільних телефонів та деяких чипів на материнській платі комп'ютера.
Стабілізатор підвищення напруги
Стабілізатор підвищення напруги призначений для збільшення нижчої вхідної напруги до більшої стабільної вихідної напруги. Наприклад, в деяких пристроях, які використовують одне або кілька сухих батарей (1.5V або 3V тощо) для живлення, напруга може бути підвищена до 5V, 9V тощо через стабілізатор підвищення, щоб забезпечити живлення циркуїв або пристроїв, які потребують більшої напруги, таких як переносні гучномовці та деякі ручні вимірювальні прилади.
Схемна структура та принцип роботи
Стабілізатор зниження напруги
Основна схемна структура: Зазвичай стабілізатор зниження напруги використовує структуру понижаючого конвертора. Він в основному складається з силових ключів (наприклад, MOSFET), індуктивностей, конденсаторів, діодів та керуючих циркуїв.
Принцип роботи: Коли силовий ключ увімкнений, вхідна напруга заряджує індуктивність, струм індуктивності лінійно зростає, при цьому діод обертається назад, а навантаження живиться за рахунок конденсатора; коли ключ вимкнений, індуктивність генерує обернену електродвижущу силу, яка живить конденсатор та навантаження через діод, а струм індуктивності лінійно зменшується. Керуючи часом увімкнення та вимкнення (коєфіцієнт заповнення) ключа, регулюється вихідна напруга, щоб зберегти стабільність вихідної напруги.
Стабілізатор підвищення напруги
Основна схемна структура: Зазвичай використовується структура підвищуючого конвертора, яка також включає силові ключі, індуктивності, конденсатори, діоди та керуючі циркуї.
Принцип роботи: Коли силовий ключ увімкнений, вхідна напруга додається до обох кінців індуктивності, струм індуктивності лінійно зростає, при цьому діод вимикається, а конденсатор розряджується на навантаження, щоб зберегти вихідну напругу; коли ключ вимкнений, обернена електродвижуща сила, що генерується індуктивністю, насумувується з вхідною напругою, заряджаючи конденсатор через діод та живлячи навантаження. Керуючи часом увімкнення та вимкнення (коєфіцієнт заповнення) ключа, вихідна напруга може бути підвищена та стабілізована.
Сценарії застосування
Стабілізатор зниження напруги
Побутові електронні пристрої: широко використовуються в мобільних телефонах, планшетах, ноутбуках та інших пристроях. Більшість чипів та модулів циркуїв всередині цих пристроїв потребують різних рівнів низьковольтного живлення, а вхідне живлення пристрою (наприклад, напруга літієвої батареї або зовнішнього адаптера) є відносно високим, тому потрібен стабілізатор зниження напруги, щоб задовольнити вимоги до напруги різних компонентів.
Адаптер живлення: Використовується для перетворення мережевої напруги на нижчу вихідну напругу постійного струму, наприклад, типова 220V AC мережева напруга на 5V, 9V, 12V DC напругу, для зарядки або живлення мобільних телефонів, маршрутизаторів та інших пристроїв.
Стабілізатор підвищення напруги
Переносні пристрої: Для переносних пристроїв, живлених низьковольтними батареями (наприклад, сухими батареями, кнопочними батареями), коли деякі компоненти пристрою потребують більшої напруги. Наприклад, деякі фонарики, живлені однією 1.5V сухою батареєю, підвищують напругу до 3V або вище за допомогою стабілізатора підвищення, щоб забезпечити яскравіше освітлення.
Системи відновлюваної енергії: У системах фотоелектричного генерування енергії, коли вихідна напруга фотоелектричного елемента є низькою при низькій інтенсивності світла, стабілізатор підвищення може підвищити низьку напругу до рівня, придатного для наступних циркуїв (наприклад, інверторів), щоб покращити ефективність використання сонячної енергії.
Характеристики ефективності
Стабілізатор зниження напруги
В процесі зниження напруги ефективність стабілізатора залежить від різниці між вхідною та вихідною напругами, струмом навантаження, характеристиками компонентів циркуїв та інших факторів. Загалом, коли різниця між вхідною та вихідною напругами невелика, ефективність є відносно низькою при легкому навантаженні (малий струм навантаження), а ефективність збільшується зі збільшенням струму навантаження. Однак, якщо різниця між вхідною та вихідною напругами занадто велика, ефективність також знизиться через вплив втрат мощності (основно втрати компонентів, таких як ключі та індуктивності).
Стабілізатор підвищення напруги
Ефективність стабілізатора підвищення напруги також впливає багатьма факторами. Оскільки в процесі підвищення напруги, індуктивність повинна зберігати більше енергії, щоб підвищити напругу, а діод має певні втрати енергії при оберненому вимкненні, тому при низькій вхідній напрузі, високій вихідній напрузі та важкому навантаженні (великий струм навантаження) ефективність може значно знизитися, але з розвитком технологій, нові стабілізатори підвищення напруги постійно покращують свою ефективність.
