تعریف مبدل باک (Buck Converter)

تعریف مبدل باک (Buck Converter):
در این آموزش، مبدل باک (Buck Converter) یا کاهنده را معرفی خواهیم کرد که ولتاژ DC ورودی را به یک ولتاژ DC کوچک تر در خروجی کاهش می دهد.

شکل زیر، یک مبدل باک را نشان می دهد.

شکل 1: مدار یک مبدل باک

همان گونه که از شکل بالا مشخص است، منبع ولتاژ به یک قطعه نیمه رسانای حالت جامد یا همان قطعه الکترونیک قدرت کنترل پذیر متصل شده که مانند یک کلید عمل می کند. این قطعه می تواند یک ماسفت (MOSFET) قدرت یا IGBT باشد.

معمولاً از تریستورها در مبدل های DC/DC استفاده نمی شود؛ زیرا خاموش کردن یک تریستور در مدار DC/DC نیازمند یک کموتاسیون دیگر است که خود مستلزم استفاده از تریستور دیگری خواهد بود.

این در حالی است که می توان به سادگی، ماسفت قدرت را با اعمال ولتاژ به پایه های گیت و سورس و نیز IGBT را با اعمال ولتاژ به پایه های گیت و کلکتور خاموش کرد.

کلید نیمه رسانای دیگر که در مدار مبدل باک به کار رفته است، یک دیود است. کلید و دیود، به یک فیلتر LC پایین گذر متصل شده اند.

فیلتر به گونه ای طراحی شده که ریپل ولتاژ و جریان را کاهش دهد. بار نشان داده شده در شکل 1 نیز یک بار مقاومتی خالص است.

ولتاژ ورودی مدار و جریان گذرنده از بار، ثابت هستند. بار را می توان به صورت یک منبع جریان نیز در نظر گرفت.

سوئیچ کنترل شده با استفاده از مدولاسیون پهنای پالس (PWM) خاموش و روشن می شود. PWM می تواند مبتنی بر فرکانس یا زمان باشد.

مدولاسیون مبتنی بر فرکانس، معایبی از قبیل وجود محدوده گسترده ای از فرکانس ها برای رسیدن به کنترل مناسب به منظور رسیدن به ولتاژ خروجی مطلوب دارد.

این گستردگی محدوده فرکانس، منجر به یک طراحی پیچیده برای فیلتر LC پایین گذر می شود.

در مبدل های DC/DC اغلب از مدولاسیون مبتنی بر زمان استفاده می شود. تولید و استفاده از این مدولاسیون ساده است و در آن، فرکانس ثابت می ماند.