La terza tappa del viaggio all’interno dei circuiti integrati ci porta al convertitore Buck/Boost. Una volta capito il funzionamento del Convertitore Buck e del Convertitore Boost, capire anche questo diventa praticamente immediato.

Per comodità, linkiamo i tre argomenti considerati come pre-requisito per proseguire in questo percorso:

• Alimentatore Switching.
• Convertitore Buck.
• Convertitore Boost.

Attenzione: i concetti già espressi nei suddetti articoli non verranno ripetuti. Assicuratevi di averli compresi e, in caso contrario, non esitate a porci domande nei commenti!

Il funzionamento del Convertitore Buck/Boost è basato sulla ricezione di una sorgente di tensione DC e l’emissione di una tensione DC in base alle richieste del carico (dispositivo collegato). Già dal nome è possibile dedurre che si tratta di un dispositivo che può comportarsi da Buck o da Boost a seconda della situazione. Un Convertitore Buck/Boost non invertente può utilizzare un singolo induttore che viene utilizzato sia per la modalità induttore buck che per la modalità induttore boost.

Ecco lo schema circuitale:

 

 

Se avete letto gli articoli precedenti, noterete subito una certa somiglianza. E in effetti è così: i “protagonisti” del circuito sono sempre loro, ovvero l’induttore L, il diodo D, il MOSFET controllato sul Gate dal circuito PWM e il condensatore C.

Anche qui, come per il convertitore Buck, occorre distinguere due casi:

• MOSFET in conduzione (ON).
• MOSFET in interdizione (OFF).

MOSFET in conduzione (ON)

 

Il circuito di modulazione PWM agisce sul Gate del MOSFET e lo manda in conduzione. In questo modo, l’induttore accumula energia, mentre il diodo interdetto fa sì che il carico sia alimentato dal condensatore C. Ovviamente, in questo caso il condensatore si scarica.

 

 

MOSFET in interdizione (OFF)

La tensione indotta su L scende verso il basso, il diodo D entra quindi in conduzione e il carico è alimentato dall’induttore L e dal condensatore C. In questo caso, C si carica.

 

 

Se vi state chiedendo quali utilizzi abbia un Convertitore Buck/Boost, sappiate che all’interno di un caricabatterie è il componente fondamentale. Quando, ad esempio, il vostro smartphone è scarico e lo si collega al dispositivo di ricarica, il Boost si occupa di produrre una tensione maggiore rispetto alla tensione in entrata, in modo tale da ricaricare il dispositivo più velocemente. Avete presente quando il dispositivo è carico e l’alimentatore è totalmente freddo? In quel caso la parte Buck diminuisce la tensione fino ad azzerarla, in modo tale da non surriscaldare e danneggiare la batteria. In questo modo la tensione fornita al carico è sempre ideale e ben regolata, in modo tale da avere l’efficienza maggiore possibile.

A questo proposito, il kit Avnet Silica propone il componente MAX77827.

 

 

Si tratta di un regolatore Buck/Boost ad alta efficienza destinato ad applicazioni alimentate a batteria a 1 cella agli ioni di litio con una corrente di quiescenza ultrabassa di 6 μA. Il dispositivo supporta tensioni di ingresso da 1,8 a 5,5 V e un intervallo di tensione di uscita da 2,3 a 5,3 V. Il regolatore buck/boost fornisce due diversi livelli di corrente di commutazione (1,8 A e 3,1 A) per ottimizzare il dimensionamento dei componenti esterni in base ai requisiti di corrente di carico forniti.

Caratteristiche Tecniche

• Intervallo tensione di ingresso: 1,8 ~ 5,5 V.
• Tensione di uscita regolabile del resistore singolo: 2,3 ~ 5,3 V.
• Corrente di uscita max: 1,6 A (opzione ILIM 3,1 A e modo buck).
• Corrente di uscita max: 900 mA (opzione ILIM 1,8 A, modo boost: 3,0 V_IN e 3,3 V_OUT ).
• Efficienza di picco: 96% (3,3 V_IN e 3,3 V_OUT).
• Modalità di salto per un’efficienza a basso carico più alta.
• Bassissima corrente di quiescenza: 6 μA (+25 °C T_J).
• Frequenza di commutazione nominale: 2,5 MHz.