Tin tức

Mạch Buck: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng

14
Th8

Mạch Buck được ứng dụng rất nhiều trong các thiết bị điện khác nhau. Vậy cấu tạo của mạch Buck và nguyên lý hoạt động của nó như thế nào? Hãy cùng theo dõi bài viết dưới đây để được biết nhé!

Mạch Buck là gì?

Mạch Buck, mạch Buck hạ áp hay Buck Converter là tên gọi chung để chỉ một loại mạch chuyển đổi DC-DC phổ biến hiện nay. Trong mạch Buck cơ bản sẽ có 4 linh kiện điện tử cơ bản là diode, khóa chuyển mạch điện tử, cuộn dây và tụ điện. Mạch này có công dụng chuyển đổi điện áp sang điện áp thấp vô cùng hiệu quả. Đồng thời, mạch Buck còn giúp chuyển đổi năng lượng, kéo dài tuổi thọ của pin, giảm sinh nhiệt trong quá trình vận hành và cho phép xây dựng các tiện ích nhỏ hơn.

Xem sản phẩm: Kem thiếc hàn

Cấu tạo

Cấu tạo của mạch Buck rất đơn giản với MOSFET bên cao và tắt. Sẽ có một vi mạch điều khiển trong mạch Buck sử dụng một vòng phản hồi kín có chức năng điều chỉnh điện áp ở đầu ra. Trong mạch Buck còn hàm truyền DC liên quan đến điện áp đầu vào, điện áp đầu ra và chu kỳ làm việc của mạch Buck.

Trong mạch Buck còn có tụ điện và cuộn cảm, chúng được kết nối với nhau để tạo thành một bộ lọc thông thấp có nhiệm vụ làm mịn hoạt động chuyển mạch MOSFET và giúp điện áp DC trở nên mượt mà và ổn định hơn.

Công thức tính mạch Buck như sau:

Vout = Vin * D

Trong đó:

  • Vout là ký hiệu tương trưng cho điện áp đầu ra của mạch
  • Vin là ký hiệu tượng trưng cho 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 sẽ có sự khác biệt hơn so với mạch Buck thông thường, đó là MOSFET sẽ được thay thế bằng DIODE, giúp mạch có thể truyền được 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.

Xem sản phẩm: Dây thiếc hàn

Nguyên lý hoạt động

Mạch Buck hoạt động theo nguyên lý băm xung, nghĩa là sử dụng các khóa mạch thực hiện chuyển mạch điện tử MOSFET. Cũng có thể dùng BJT nhằm nối tải với nguồn trong một khoảng thời gian nhất định theo chu kỳ T. Lúc này, điện áp đầu ra của mạch sẽ thay đổi theo chu kỳ T và thời gian thực đóng cắt khóa chuyển mạch.

Yêu cầu khi vận hành mạch Buck là điện áp đầu ra DC phải luôn thấp hơn so với điện áp đầu vào DC. Với điện áp đầu ra có thể lấy trực tiếp từ nguồn AC thông qua bất kỳ nguồn cung cấp DC nào cũng được, ví dụ như cầu diode, tụ lọc,…

Cụ thể, nguyên lý hoạt động của mạch Buck như sau:

  • Đưa dòng điện đi qua các linh kiện điện tử bán dẫn và cuộn cảm, cuộn dây điện để thực hiện việc nạp cho tụ điện, khi nạp xong, nó sẽ duy trì dòng qua tải.
  • Dòng qua cuộn dây và dòng điện nạp vào tụ điện sẽ tăng từ từ, đồng thời kéo theo điện áp ở đầu ra trên tải cũng từ từ tăng lên. Lúc này, sẽ thấy diode sẽ không dẫn điện bởi nó bị phân cực ngược.
  • Khi tắt dòng qua tải, diode sẽ tự động lập trình dòng qua tải chính, đảm bảo bảo vệ được linh kiện bán dẫn khỏi bị hỏng do điện áp ngược khi cắt dòng, hạn chế được tình trạng linh kiện bán dẫn bị chết ngay khi điện áp ngược do cuộn cảm sinh ra và nguồn điện tăng lên.

Ứng dụng

USB On The Go

Mạch Buck được ứng dụng trong USB On The Go. Đây là loại thiết vị lấy điện từ cổng USB trên điện thoại, nó 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 đóng vai trò điều chỉnh công suất truyền điện theo cả hai hướng. Khi bạn để điện thoại cắm vào bộ sạc, mạch sẽ có tác dụng như một chuyển đổi thông thường để sạc pin lithium trong điện thoại. Nếu bạn để một thiết bị ngoại vi được cắm vào, mạch Buck sẽ biến thành mạch Boost để tạo 5V từ pin lithium.

Bộ chuyển đổi POE cho PC và laptop

Bộ chuyển đổi POL còn gọi là module điều chỉnh điện áp, bộ chuyển đổi điểm tải. Thông thường, các bộ vi xử lý của PC hay laptop đều chạy ở mức điện áp rất thấp nên việc ứng dụng mạch Buck trong bộ chuyển POL sẽ giúp truyền công suất hiệu quả đến tải dòng cao hơn.

Bộ sạc pin

Thường khi sử dụng bộ sạc pin nhanh, chắc chắn sẽ làm nóng các thiết vị cắm sạc vào. Để hạn chế làm nóng máy khi sạc, các nhà sản xuất đã ứng dụng mạch Buck trong chế tạo bộ sạc pin. Mạch Buck sẽ điều chỉnh lại điện áp, giảm sinh nhiệt trong quá trình sạc pin điện thoại.

Xem sản phẩm: Thiếc thanh

Trên đây là cấu tạo, nguyên lý hoạt động của mạch Buck. Hy vọng thông qua bài viết này, mọi người đã hiểu hơn về loại mạch này. Nếu còn thắc mắc thêm điều gì, đừng ngần ngại liên hệ với công ty phân phối vật liệu thiếc hàn, linh kiện điện tử uy tín – Thetech để được giải đáp nhé!

5/5 - (9 bình chọn)