Mạch Buck là một loại mạch chuyển đổi DC-DC phổ biến được ứng dụng trong nhiều thiết bị điện khác nhau. Vậy cấu tạo và nguyên lý hoạt động của mạch Buck là gì? Hãy cùng tìm hiểu trong bài viết này!
Contents
Mạch Buck là gì?
Mạch Buck, còn được gọi là mạch Buck hạ áp hoặc Buck Converter, là một loại mạch chuyển đổi DC-DC phổ biến hiện nay. Mạch này được xây dựng từ 4 linh kiện điện tử cơ bản gồm diode, khóa chuyển mạch điện tử, cuộn dây và tụ điện. Nhiệm vụ chính của mạch Buck là chuyển đổi điện áp sang điện áp thấp một cách hiệu quả. Đồng thời, mạch Buck còn giúp chuyển đổi năng lượng, kéo dài tuổi thọ của pin và giảm sinh nhiệt trong quá trình vận hành.
Bạn đang xem: Mạch Buck: Hiểu rõ về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng
READ MORE:
Cấu tạo
Cấu tạo của mạch Buck rất đơn giản với hai thành phần chính là MOSFET bên cao và bên dưới. Mạch Buck còn đi kèm với một vi mạch điều khiển sử dụng một vòng phản hồi kín để điều chỉnh điện áp đầu ra. Mạch cũng bao gồm tụ điện và cuộn cảm kết nối với nhau để tạo thành một bộ lọc thông thấp nhằm làm mịn hoạt động chuyển mạch MOSFET và giúp điện áp DC trở nên mượt mà và ổn định hơn.
Xem thêm : Mô hình đèn giao thông cho trường mầm non: Giáo dục an toàn giao thông cho trẻ từ khi còn nhỏ
Công thức tính mạch Buck như sau:
Vout = Vin * DTrong đó:
- Vout là điện áp đầu ra của mạch
- Vin là điện áp đầu vào của mạch
- D là chu kỳ làm việc hoặc % thời gian MOSFET được bật khi mạch vận hành
Mạch Buck còn có một biến thể khác gọi là mạch Buck đồng bộ. Cấu tạo của nó khác biệt, trong đó MOSFET được thay thế bằng DIODE, giúp mạch có thể truyền tín hiệu 2 chiều dễ dàng hơn. Nếu để mạch Buck chạy ngược, nó sẽ trở thành mạch Boost, khi đó bạn chỉ cần trang bị thêm một IC chuyển đổi là được.
Nguyên lý hoạt động
Mạch Buck hoạt động dựa trên nguyên lý băm xung, tức là sử dụng các khóa mạch MOSFET để thực hiện chuyển đổi điện tử. BJT cũng có thể được sử dụng nhằm nối tải với nguồn trong một khoảng thời gian nhất định theo chu kỳ T. Khi đó, điện áp đầu ra của mạch sẽ thay đổi theo chu kỳ T và thời gian thực đóng cắt khóa chuyển mạch.
Xem thêm : Mạch Cảm Biến Ánh Sáng Quang Trở Nối Dây M131 – 5V 12V
Mạch Buck yêu cầu điện áp đầu ra DC phải luôn thấp hơn điện áp đầu vào DC. Điện áp đầu ra có thể lấy trực tiếp từ nguồn AC thông qua các bộ chuyển đổi như cầu diode hoặc tụ lọc.
Nguyên lý hoạt động của mạch Buck như sau:
- Dòng điện sẽ được đi qua các linh kiện điện tử bán dẫn và cuộn cảm để nạp cho tụ điện. Sau khi tụ nạp đầy, nó sẽ duy trì dòng đi qua tải.
- Dòng đi qua cuộn cảm và dòng nạp vào tụ điện sẽ tăng dần, kéo theo điện áp đầu ra trên tải cũng tăng dần. Lúc này, diode sẽ không dẫn điện do bị phân cực ngược.
- Khi tắt dòng đi qua tải, diode sẽ tự động tạo dòng chính qua tải, đảm bảo bảo vệ linh kiện bán dẫn khỏi bị hỏng do điện áp ngược, ngăn chặn tình trạng linh kiện bị chết ngay khi cắt dòng.
READ MORE:
Ứng dụng
USB On The Go
Mạch Buck được ứng dụng trong USB On The Go – một loại thiết bị cho phép kết nối bàn phím, chuột và các thiết bị ngoại vi khác với điện thoại thông minh. Trong cấu tạo USB On The Go, mạch Buck đảm nhận vai trò điều chỉnh công suất truyền điện cả hai chiều. Khi điện thoại được cắm vào bộ sạc, mạch sẽ hoạt động như một chuyển đổi thông thường để sạc pin lithium. Khi một thiết bị ngoại vi được cắm vào, mạch Buck sẽ biến thành mạch Boost để tạo ra điện áp 5V từ pin lithium.
Bộ chuyển đổi POE cho PC và laptop
Bộ chuyển đổi POL (Power Over Ethernet) hay còn gọi là module điều chỉnh điện áp, được sử dụng để truyền công suất hiệu quả đến tải dòng cao của các bộ vi xử lý trong PC và laptop.
Bộ sạc pin
Để hạn chế làm nóng các thiết bị khi sạc pin nhanh, mạch Buck được sử dụng trong bộ sạc pin để điều chỉnh lại điện áp và giảm sinh nhiệt trong quá trình sạc pin.
Hy vọng qua bài viết này, mọi người đã hiểu rõ hơn về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của mạch Buck. Nếu có thắc mắc, hãy liên hệ với công ty Thetech – nhà phân phối uy tín về vật liệu thiếc hàn và linh kiện điện tử.
Nguồn: https://cite.edu.vn
Danh mục: Học tập
