Le blog de l'entreprise Les convertisseurs de courant continu TI: convertisseur Buck, convertisseur Boost, convertisseur Buck-Boost

Les convertisseurs de courant continu TI: convertisseur Buck, convertisseur Boost, convertisseur Buck-Boost

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3Couverture des produits et service à guichet unique

Couverture complète des produits: microcontrôleurs (MCU), microprocesseurs (MPU), circuits intégrés de gestion de l'énergie, réseaux de passerelles programmables sur le terrain (FPGA), processeurs de signaux numériques (DSP),les convertisseurs analogiques à numériques ou numériques à analogiques (ADC/DAC), des appareils de puissance, des capteurs et plus encore, couvrant l'électronique grand public, l'automobile, l'industrie, les télécommunications et l'Internet des objets (IoT).

Commande à guichet unique: nous fournissons une solution complète allant de la sélection des produits et des devis à la livraison et au service après-vente, simplifiant ainsi le processus d'approvisionnement.

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I. Convertisseur de Buck: conversion progressive à haut rendement avec une large compatibilité

1Principe de fonctionnement et principales caractéristiques

Un convertisseur buck est un convertisseur DC/DC non isolé qui produit une tension de sortie inférieure à la tension d'entrée; il est également connu sous le nom de convertisseur step-down.Sa topologie de base est constituée d'un interrupteur de puissance (MOSFET), une diode à roue libre (ou un redresseur synchrone), un inducteur, un condensateur et un contrôleur.le contrôleur utilise un signal de modulation de la largeur d'impulsion (PWM) pour contrôler l'allumage et l'arrêt de l'interrupteur de puissance: lorsque l'interrupteur est allumé, la tension d'entrée alimente la charge par l'inducteur, une partie de l'énergie étant stockée dans l'inducteur; lorsque l'interrupteur est éteint,l'inducteur libère l'énergie stockée via la diode à roue libre, en maintenant la continuité du courant de charge et en obtenant finalement une sortie stable à basse tension.

Les convertisseurs step-down TI utilisent une architecture de contrôle avancée; la plupart des produits intègrent un MOSFET de rectification synchrone.cela réduit considérablement les pertes de conduction, avec un rendement amélioré à plus de 90%; certains produits haut de gamme atteignent même un rendement supérieur à 95%.haute précision de sortie et réponse transitoire rapide, tout en intégrant des fonctions de protection telles que la protection contre la surtension, le sur courant et la sur température, améliorant ainsi la fiabilité du système.Les convertisseurs TI buck sont principalement disponibles dans des emballages compacts; lorsqu'ils sont utilisés avec des inducteurs et des condensateurs externes, ils permettent des conceptions de circuits compacts qui répondent à la demande d'équipements miniaturisés.

2Produits de base et avantages techniques

TI a lancé une gamme de convertisseurs step-down adaptés à différents scénarios d'application, couvrant des domaines tels que les applications de faible puissance, de haute puissance, automobile et industrielle.Parmi ceux-ci, la série TPS5430 est un convertisseur step-down classique de qualité industrielle, prenant en charge des tensions d'entrée de 4,5 V à 28 V, avec une tension de sortie réglable et un courant de sortie maximal de 3 A.Utilisation du contrôle en mode courant, il offre une réponse rapide et est adapté à des applications telles que l'automatisation industrielle et l'instrumentation.est un produit spécialement conçu pour les appareils électroniques grand public à faible consommationAvec une tension d'entrée de 2,7 V à 6 V et un courant de sortie de 1,5 A, il est doté d'un courant de repos de seulement 17 μA et supporte un mode d'économie d'énergie.maintenir une efficacité élevée même dans des conditions de faible chargeIl est largement utilisé dans les appareils portables tels que les téléphones portables, les tablettes et les appareils portables.

Pour les applications automobiles, les convertisseurs buck de la série TPS54620-Q1 TI ′ sont conformes à la norme AEC-Q100, prennent en charge des tensions d'entrée de 4,5 V à 60 V,et peut résister aux fluctuations de tension et aux surtensions transitoires lors du démarrage du véhiculeAvec un courant de sortie maximal de 6 A, ils offrent une excellente immunité aux interférences et une stabilité à la température, ce qui les rend adaptés à des applications telles que les systèmes de navigation embarqués,systèmes d'éclairage et de divertissement à bord des véhiculesEn outre, TI a lancé des convertisseurs step-down incorporant des appareils GaN (nitrure de gallium), tels que la série LMG3410.En utilisant la faible résistance d'allumage et la fréquence de commutation élevée des dispositifs GaN, ces convertisseurs améliorent encore la densité de puissance et l'efficacité de conversion, ce qui les rend adaptés aux applications nécessitant une puissance de sortie élevée et des facteurs de forme compacts.

3Applications typiques

Les convertisseurs step-down sont le type de convertisseur CC/CC le plus utilisé et sont présents dans pratiquement tous les scénarios nécessitant la conversion de CC haute tension en CC basse tension.Ils sont utilisés pour convertir le 3.7V de la tension des batteries lithium-ion à la tension de 1,8V et de 3,3V requise par les puces et les capteurs; dans le secteur industriel,ils sont utilisés pour convertir les sources d'alimentation industrielles de 24 V en 5 V et 12 V requis par les CPL, moteurs à fréquence variable et circuits d'entraînement de servo-moteurs; dans l'électronique automobile,ils sont utilisés pour convertir l'alimentation 12V ou 24V du véhicule en tensions de fonctionnement requises par divers dispositifs électroniques embarqués; et dans les équipements de télécommunications, ils sont utilisés pour abaisser la tension des modules d'alimentation des stations de base, des routeurs et des dispositifs similaires, assurant ainsi le fonctionnement stable des puces de base.

II. Convertisseur de boost: conversion de basse tension en haute tension pour répondre à des exigences particulières

1Principe de fonctionnement et principales caractéristiques

Un convertisseur boost est un convertisseur DC/DC non isolé avec une tension de sortie supérieure à la tension d'entrée; il est également connu sous le nom de convertisseur step-up.Sa topologie est similaire à celle d'un convertisseur buck, mais les configurations de connexion de l'inducteur, du transistor de commutation et de la diode à roue libre diffèrent.stockage de l'énergieLorsque le dispositif de commutation s'éteint, l'EMF induite générée par l'inducteur est superposée à la tension d'entrée;Cette tension est ensuite fournie à la charge via la diode à roue libre et charge le condensateur, ce qui permet d'obtenir une tension de sortie supérieure à la tension d'entrée. La magnitude de la tension de sortie peut être réglée via le cycle de travail du signal PWM.

Les convertisseurs d'accélération de TI sont optimisés pour les différentes exigences d'application et présentent une large plage de tension d'entrée, un rapport de progression élevé, une faible ondulation et une grande fiabilité.La plupart des produits supportent le démarrage à basse tension, dont certains sont capables de fonctionner normalement à des tensions d'entrée aussi basses que 0,8 V, ce qui les rend adaptés aux appareils portables alimentés par batterie;l'utilisation d'une technologie de rectification synchrone ou de diodes à roue libre à faible perte réduit les pertes de commutation et de conduction, améliorant ainsi l'efficacité de la conversion; une fonction de démarrage en douceur intégrée empêche le courant d'entrée d'endommager les composants pendant le démarrage; et la surtension,les fonctions de protection contre les surtensions et les courts-circuits assurent un fonctionnement sûr et stable du systèmeEn outre, les convertisseurs de boost de TI supportent des fréquences de commutation élevées, ce qui permet l'utilisation d'inducteurs et de condensateurs compacts pour réduire la taille du circuit.

2Produits de base et avantages techniques

La gamme de convertisseurs de boost de TI couvre plusieurs catégories, y compris les variantes à faible puissance, à haute puissance et à large tension d'entrée, pour répondre aux exigences de boost dans diverses applications.La série TPS61088 est un excellent exemple d'un convertisseur de boost de faible puissance, avec une plage de tension d'entrée de 0,9V à 5,5V, une tension de sortie réglable, un courant de sortie maximal de 2A et un courant d'arrêt de seulement 22μA.Il prend en charge un mode d'économie d'énergie et atteint un rendement de charge légère supérieur à 85%, ce qui le rend adapté aux produits alimentés par une seule batterie lithium-ion ou à pile sèche, comme les écouteurs Bluetooth, les bracelets intelligents et les appareils médicaux portables.

Pour les applications de boost à haute puissance, la série de contrôleurs de boost TPS40210 prend en charge des tensions d'entrée de 4,5 V à 60 V et peut entraîner des MOSFET de puissance externe,une puissance de sortie maximale de plusieurs centaines de wattsEn utilisant la commande en mode de tension, ces régulateurs offrent une large gamme de cycles de travail et une réponse transitoire rapide, ce qui les rend adaptés à des applications telles que les alimentations industrielles,Disjoncteurs à LED et onduleurs photovoltaïquesLe convertisseur TPS61175-Q1 est conforme à la norme AEC-Q100, avec une tension d'entrée de 2,7 à 18 V et une tension de sortie maximale de 36 V.Il offre une excellente stabilité à température et une immunité aux interférences, ce qui le rend adapté à des applications telles que les phares LED automobiles et les chargeurs embarqués.permettant la conduite directe de plusieurs LED connectées en série et simplifiant la conception des circuits; ils sont largement utilisés dans des applications telles que les rétroéclairages d'affichage et les équipements d'éclairage.

3Applications typiques

Les convertisseurs de boost sont principalement utilisés dans les applications nécessitant la conversion de courant continu basse tension en courant continu haute tension.une tension de 7 V d'une batterie au lithium à une seule cellule à 5 V (pour alimenter les périphériques USB), 9V ou 12V (pour entraîner de petits moteurs et capteurs); dans le domaine de l'éclairage LED, ils sont utilisés pour accélérer les sources d'alimentation basse tension à la haute tension requise par les LED,permettant une conduite à courant constantDans les systèmes photovoltaïques, ils sont utilisés pour accélérer la sortie de basse tension des cellules photovoltaïques pour le raccordement au réseau ou aux dispositifs de stockage d'énergie; dans l'électronique automobile,ils sont utilisés pour accélérer l'alimentation électrique 12V embarquée à la haute tension requise par les équipements tels que la climatisation et les systèmes audio; dans le secteur industriel, ils sont utilisés pour le conditionnement du signal et l'intensification de l'alimentation dans des dispositifs tels que les capteurs et les émetteurs.

III. Convertisseur à booster: régulation flexible de la tension, adapté à une large plage de tension

1Principe de fonctionnement et caractéristiques essentielles

Un convertisseur buck-boost est un convertisseur DC/DC non isolé capable de produire une tension de sortie supérieure, inférieure ou égale à la tension d'entrée.Sa topologie combine les caractéristiques des convertisseurs buck et boost, dont le noyau est constitué de commutateurs de puissance, d'inducteurs, de condensateurs et d'un contrôleur; certains produits utilisent une architecture à quatre commutateurs, tandis que d'autres utilisent une architecture à un seul inducteur et à deux commutateurs.Pendant le fonctionnement, le contrôleur commute les interrupteurs d'alimentation entre l'état d'allumage et l'état d'arrêt pour atteindre de manière flexible les modes de fonctionnement buck ou boost: lorsque la tension d'entrée est supérieure à la tension de sortie,le convertisseur fonctionne en mode buck; lorsque la tension d'entrée est inférieure à la tension de sortie, il fonctionne en mode boost; et lorsque les tensions d'entrée et de sortie sont proches,un mode hybride assure une transition en douceur pour maintenir une tension de sortie stable.

Les convertisseurs TI buck-boost offrent des avantages clés tels qu'une large plage de tension d'entrée, une régulation de tension flexible, un rendement de conversion élevé et une faible ondulation.La plupart des produits intègrent des MOSFET à puissance de pont complet, réduisant le nombre de composants externes et simplifiant la conception des circuits; ils utilisent des algorithmes de commande avancés pour permettre une commutation transparente entre les modes buck et boost,sans fluctuations de tension pendant les transitions et réponse rapide transitoireIls supportent un faible courant d'arrêt et un rendement élevé à des charges légères, répondant aux exigences de durée de vie de la batterie des appareils alimentés par batterie. Ils intègrent plusieurs fonctions de protection,y compris la surtension, la protection contre le surcourant, la surtempérature et le court-circuit, améliorant ainsi la fiabilité du système; certains produits prennent en charge l'alimentation bidirectionnelle, permettant la récupération d'énergie,et sont adaptés à des applications telles que le stockage d'énergie et la charge et la décharge de batteries.

2Produits de base et avantages techniques

TI a lancé une gamme de convertisseurs buck-boost pour divers scénarios d'application, couvrant des secteurs tels que l'électronique grand public, l'industrie, l'automobile et les communications.La série TPS631010 est un excellent exemple d'un convertisseur miniaturisé buck-boost, utilisant un paquet de puces à niveau de gaufre (WCSP) dont les dimensions ne sont que de 1,803 mm × 0,905 mm, avec une plage de tension d'entrée de 1,8 V à 5,5 V, une tension de sortie réglable, un courant de sortie maximal de 1 A,support pour la commande en mode courant de pointe à fréquence constante, une véritable fonction d'arrêt, et une limitation de courant avant et arrière.

Pour les applications industrielles, les convertisseurs buck-boost de la série TPS55060-Q1 prennent en charge des tensions d'entrée de 2,7 V à 60 V, avec une tension de sortie réglable et un courant de sortie maximal de 1 A.Conforme aux normes de température industrielle, ils offrent une excellente immunité aux interférences et à la stabilité, ce qui les rend adaptés aux capteurs industriels, aux instruments portables, aux dispositifs de stockage d'énergie et à des applications similaires.Dans le secteur automobile, les séries TPIC74100-Q1 et TPS5516x-Q1 sont conformes à la norme AEC-Q100, supportent des tensions d'entrée de 3 V à 40 V,et peut résister aux fluctuations de grande envergure typiques des alimentations automobilesAvec un courant de sortie maximal de 1 A et une architecture intégrée de quatre commutateurs qui simplifie la conception,ces produits conviennent à des applications telles que l'électronique embarquée et les systèmes de gestion des batteriesEn outre, la série de circuits intégrés de gestion de l'alimentation (PMIC) TPS6521815 de TI® intègre trois convertisseurs buck, un convertisseur buck-boost et un LDO.permettant des sorties multivoltées et les rendant adaptées à des conceptions complexes d'alimentation électrique du système.

3Applications typiques

Les convertisseurs Buck-boost conviennent aux applications où la tension d'entrée fluctue sur une large plage et où des tensions de sortie flexibles sont requises.ils sont utilisés pour la gestion de l'énergie dans les équipements alimentés par batteries lithium-ion, pouvant accueillir la large plage de tension des batteries lithium-ion allant d'une tension de 4,2 V complètement chargée à une tension de 2,5 V déchargée, assurant une tension de sortie stable; dans l'électronique automobile,Ils sont utilisés dans des scénarios où l'alimentation électrique du véhicule fluctue de manière significative., tels que les chutes de tension lors du démarrage ou les fluctuations de tension causées par des changements soudains de charge, assurant le fonctionnement normal des équipements électroniques embarqués;ils sont utilisés dans des dispositifs tels que des capteurs et des émetteurs, adaptés à la large gamme de tension d'entrée des sources d'alimentation industrielles; dans les systèmes de stockage d'énergie, ils sont utilisés pour la gestion de la charge et de la décharge des batteries,permettant une conversion bidirectionnelle de l'énergie; dans les équipements de télécommunications, ils sont utilisés pour la conversion de puissance de secours dans des appareils tels que les stations de base et les routeurs, assurant la stabilité de la tension lors de la commutation de la puissance.