Калькулятор инвертирующего buck-boost преобразователя

Введите расчет

Входное напряжение Vin (В)

Скважность D (%)

Результатов

Выходное напряжение

-12

вольт (инвертированное / отрицательное)

Скважность D	50 %
Коэффициент передачи по напряжению (Vout/Vin)	-1

Что это такое

Инвертирующий buck-boost преобразователь — это импульсный DC-DC преобразователь, который формирует на выходе стабилизированное напряжение противоположной полярности по отношению к входному. В зависимости от скважности он способен как повышать величину напряжения (режим boost), так и понижать её (режим buck), но при этом всегда меняет знак. Этот калькулятор использует идеальную передаточную функцию для режима непрерывной проводимости (CCM) и оценивает выходное напряжение по входному напряжению и скважности коммутации.

Базовая топология инвертирующего понижающе-повышающего преобразователя, в котором выходное напряжение отрицательно относительно земли.

Как пользоваться

Введите входное напряжение Vin в вольтах и скважность D в процентах (от 0 до 99 %). Калькулятор переводит проценты в долю единицы, подставляет их в передаточную функцию и выдаёт выходное напряжение вместе с коэффициентом передачи по напряжению. Поскольку топология инвертирует полярность, результат получается отрицательным.

Разбор формулы

Идеальное соотношение для режима CCM выглядит так: $$V_{out} = -\,\text{Vin (V)} \cdot \frac{D}{1-D} \qquad \text{where}\quad D = \dfrac{\text{Duty (\%)}}{100}$$, где \(D\) — доля периода коммутации, в течение которой открыт основной ключ. При \(D = 50\,\%\) величина напряжения равна Vin; ниже 50 % преобразователь понижает напряжение (меньшая величина), выше 50 % — повышает (бо́льшая величина). По мере приближения \(D\) к 1 коэффициент передачи резко растёт, поэтому калькулятор не допускает значения \(D = 100\,\%\).

По мере приближения коэффициента заполнения \(D\) к 1 модуль отрицательного выходного напряжения резко возрастает.

Пример расчёта

При Vin = 12 В и D = 50 % (0,5): $$V_{out} = -12 \times \frac{0{,}5}{0{,}5} = -12\ \text{В}$$ Выход равен −12 В — той же величины, но с обратным знаком. При \(D = 75\,\%\) коэффициент передачи \(= 0{,}75 / 0{,}25 = 3\), поэтому $$V_{out} = -12 \times 3 = -36\ \text{В}$$

Частые вопросы

Почему выход отрицательный? В инвертирующем buck-boost преобразователе дроссель и ключ соединены так, что энергия передаётся в нагрузку с полярностью, обратной относительно общей земли.

Точна ли формула для реальных схем? Это идеальный результат без потерь для режима CCM. В реальных преобразователях есть потери на ключе, диоде и дросселе, поэтому фактическая величина напряжения будет немного ниже.

При какой скважности Vout = −Vin? При \(D = 50\,\%\), когда \(D/(1-D) = 1\).