¿Qué hace un convertidor reductor con la energía que un regulador lineal de otro modo desperdiciaría como calor?

En pocas palabras, convierte el voltaje en corriente. Si ignora las pérdidas internas, si reduce a la mitad el voltaje, duplicará la corriente (disponible).

Entonces, si convierte una entrada de 5V 1A en una salida de 2V, la capacidad actual se convierte en 2.5A menos pérdidas internas.

Supongamos que tiene una eficiencia de conmutación del 85%, luego puede trabajar como:

$$ \ frac {5V} {2V} = 2.5 \ veces 0.85 = 2.125 $$ $$ 1A \ veces 2.125 = 2.125A $$

Puedes considerarlo como el equivalente de CC de un transformador para CA.

En un regulador de conmutación, la energía se transfiere indirectamente mediante un inductor. En una parte del ciclo de trabajo, la fuente energiza el inductor, aumentando su corriente. En la otra parte, el inductor impulsa la carga. Esto es más fácil de ver en un convertidor de alza. Idealmente, los interruptores y el inductor / condensador no tienen pérdidas, por lo que no se pierde energía. Esto es totalmente diferente de un regulador lineal, que desperdicia deliberadamente la energía para controlar el voltaje.

En un convertidor buck o boost, también se transfiere algo de energía directamente desde la fuente a la carga, pero se aplica el mismo principio.

También puede ver un convertidor Buck como un filtro L-C en una onda cuadrada desde la fuente. Una vez más, todos los componentes son sin pérdidas, por lo que no hay desperdicio. Esto es básicamente cómo funciona un amplificador de potencia de clase D.

Si un regulador de dólar en modo continuo ideal fuera, por ejemplo, convirtiendo 9 voltios en 6 voltios y la salida consumía 1 amp continuamente (es decir, 6 vatios), luego la entrada pasaría 2/3 del tiempo suministrando un amp a nueve voltios (es decir, 9 vatios), y el otro 1/3 de el tiempo de suministro de corriente cero.

Los reguladores reales difieren de los ideales, por supuesto, pero el principio de operación sería el mismo. La mayor diferencia con respecto a un regulador ideal sería que el ciclo de trabajo tendría que ser un poco mayor que 2/3, y que la corriente de salida no sería un amperio absolutamente continuo, sino que aumentaría cada vez que el dispositivo extrajera corriente. La fuente y la disminución siempre que no fue. En general, se requerirá una tapa de suavizado en la salida para evitar que la tensión suba y baje como consecuencia de esto.

No obstante, creo que es útil reconocer los siguientes principios:

1. Un regulador de modo continuo produce una corriente continua a partir de una corriente intermitente.

2. Un regulador de aumento de modo continuo produce una corriente intermitente a partir de una corriente continua.

3. Un regulador de retorno, incluso uno de modo continuo, extraerá corriente y suministrará corriente de forma intermitente ("modo continuo" significa que siempre es corriente de suministro o de suministro, pero a diferencia de otras topologías, un suministro en modo de retorno puede nunca hacer las dos cosas simultáneamente).

Recuerde que el voltaje no transporta energía o energía por sí solo, solo en combinación con la corriente. La potencia es proporcional al voltaje por la corriente, por lo que se permite que el convertidor use más voltaje / menos corriente en un lado y menos voltaje / más corriente en el otro lado, con la potencia de cada uno igual (idealmente, la salida en realidad tiene menos energía debido a la eficiencia < 100%).

En un regulador lineal La corriente en la entrada == corriente en la salida (si ignora la potencia de reposo del registro lineal por un momento).

El regulador lineal descarta el exceso de voltaje a través de un transistor de paso que lo disipa como calor.

En un regulador de conmutación, la corriente en la entrada! = corriente en la salida. Esto se hace a través de la activación y desactivación de un inductor para transferir energía desde la entrada a la salida. La compensación es voltaje y amp; ondulación actual.

Un regulador de "conmutación" cambia entre dos modos.

En el caso de un convertidor reductor con el interruptor cerrado, el inductor se coloca en serie con la carga. Esto almacena energía en el inductor. Cuanto mayor sea la diferencia de voltaje entre la entrada y la salida, más energía se almacena en el inductor.

Cuando se abre el interruptor. La corriente continúa fluyendo a través del inductor, pero ahora la corriente proviene del riel a tierra a través del diodo en lugar de hacerlo desde el terminal de entrada. El voltaje a través del inductor se invierte y la energía almacenada en el inductor se descarga en la carga.