O que é um conversor Buck?

Um conversor buck é um conversor que diminui a tensão que atinge uma carga de corrente contínua (CC). Por exemplo, a saída de uma fonte de energia de corrente contínua de 24 volts (V) (VDC) pode ser reduzida para energizar equipamentos de 12 volts. Um conversor buck bem projetado é capaz de fornecer uma tensão de saída constante em condições de carga variadas e manter uma dissipação de energia muito baixa, levando a alta eficiência.

Reguladores lineares podem ser uma solução simples para requisitos de baixa potência. Eles usam um transistor de potência de passagem em série que controla a corrente através da carga para produzir a tensão contínua de saída CC. Se uma fonte de 50 VCC usou um regulador linear para acionar uma carga de 25 V a 1 ampere (A), a potência na carga e no regulador linear será de 25 watts (W). Isso significa que 50 W estão sendo drenados da fonte de alimentação de 50 V. A eficiência de conversão é de 50%, mas se um conversor buck for usado e a dissipação de energia no conversor buck for 2,5 W enquanto a carga na carga ainda for 25 W, a eficiência será de cerca de 90%.

O conversor buck é um conversor de CC para CC que funciona como uma fonte de alimentação comutada (SMPS), que controla o ciclo de trabalho de uma onda quadrada de frequência fixa. Quando a carga requer menos corrente, o tempo de ativação da onda quadrada é baixo, mas quando a carga requer uma corrente muito próxima do limite do SMPS, o tempo de ativação excede 85%. O CC comutado usa um indutor em série com diodo de comutação rápida que usa o refluxo indutivo para sustentar a transferência de energia quando o elemento acionador principal está desligado por breves períodos.

Para uma aplicação que é oposta à do conversor buck, é usado o conversor de impulso progressivo (SUBC). O SUBC gera uma tensão de saída superior à sua entrada. Nesta aplicação, o indutor em série com a carga converte um campo magnético em colapso em uma tensão CC superior à tensão de entrada do circuito.

Outro dispositivo de conversão de energia elétrica é o conversor buck-boost, que pode funcionar como um conversor buck ou como um conversor boost. Nos sistemas de energia solar, é possível obter uma ampla faixa de tensão DC, dependendo da disponibilidade de luz solar. Um banco de baterias carregado por uma matriz fotovoltaica pode ter uma voltagem que varia de 40 a 56 VCC. Se uma carga sensível exigir 47 a 49 VCC, um conversor de reforço de buck funcionará como um conversor de boost quando a tensão do banco de baterias for menor que 47 V. O conversor funcionará como um conversor de buck quando a tensão for superior a 49 V.