مبدل بوست

مبدل بوست Boost Converter یا step-up converter بر خلاف مبدل باک که کاهنده است یک مبدل DC-DC افزاینده است. از این مبدل برای تنظیم منابع تغذیه DC و ایجاد ترمز موتورهای DC استفاده می‌شود. در این مبدل، ولتاژ خروجی همواره بزرگتر از ولتاژ ورودی خواهد بود. چون اساس کار این مبدل‌ها سوئیچینگ (کلیدزنی) است، از یک خازن برای از بین بردن ریپل موجود در ولتاژ خروجی استفاده می‌گردد و یکسوسازی جریان خروجی نیز به دلیل اینکه بارهای راکتیو بدون مشکل تغذیه شوند با استفاده از یک دیود انجام می گیرد. انرژی مورد نیاز سلف موجود در قسمت ورودی مدار، در هنگام بسته بودن کلید از ولتاژ ورودی دریافت و در هنگام باز شدن کلید، انرژی را آزاد می‌سازد. در نتیجه در حالت پایدار، ولتاژ خروجی مقداری ثابت و بزرگتر از ورودی خواهد بود. کاربرد:افزایش ولتاژ DCاز سطح پایین به بالا-اصلاح ضریب قدرت

مدار معادل مبدل بوست

حالت‌های عملیاتی رگولاتور بوست

این مبدل با توجه به جریانی که از سلف می‌گذرد، می‌تواند در سه حالت عمل کند:

حالت پیوسته: زمانی که جریان سلف همواره بزرگتر از صفر باشد.

حالت بحرانی: زمانی که جریان سلف فقط در یک لحظه صفر شود.

حالت غیرپیوسته: زمانی که جریان سلف در یک بازه زمانی صفر شود

رگولاتور سوئیچینگ بوست می تواند سطح ولتاژ ورودی به خروجی را افزایش دهد. در حالیکه سطح جریان را کاهش می‎دهد. مبدل بوست، کلاسی از منابع تغذیه سوئیچینگ به حساب می‎آید و از دو نیمه‎هادی (یک دیود و یک ترانزیستور) و حداقل یک المان ذخیره کننده تشکیل می‎شود (سلف یا خازن یا ترکیبی از هردو). برای اینکه بتوانیم ریپل ولتاژ را کاهش دهیم می بایست از فیلترهایی از جنس خازن (گاهی ترکیب با سلف) استفاده کنیم و آن ها را به خروجی و ورودی این مبدل‎های سوئیچینگ اضافه کنیم

مبدل قدرت بوست قابلیت اتصال به هر منبع DC مانند باتری، پنل خورشیدی، یکساساز و ژنراتور DC را دارند. فرآیند تبدیل یک ولتاژ DC به ولتاژ DC دیگر با سطح متفاوت، تبدیل DC به DC نام دارد. مبدل بوست که مبدل افزاینده نیز نامیده می‎شود جریان خروجیش نسبت به جریان ورودی کمتر می‎باشد. از مزایای مبدل بوست می توان به پیوسته بودن جریان ورودی آن اشاره نمود بر خلاف دیگر مبدل‎ها که دارای جریان ورودی پالسی هستند.

یک مبدل بوست DC به DC ولتاژ خروجی بزرگتری از ولتاژ منبع یک مبدل بوست دارد. این رگولاتور یک مبدل گام نیز نامیده می شود. به دلیل اینکه در این مبدل توان P= V * I باید حفظ شود ، جریان خروجی پایین تر از منبع جریان ورودی است.

عملکرد مداری مبدل بوست

هنگامی که سوئیچ بسته است، جریان از طریق سلف در جهت عقربه های ساعت در سلف ذخیره انرژی می شود. قطب سمت چپ سلف مثبت است.

هنگامی که سوئیچ باز است، جریان کاهش می یابد و به عنوان امپدانس بالاتر عمل می کند. بنابراین، ایجاد تغییر در جریان یا کاهش آن را سبب می شود . در این حالت جریان مخالف جریان سلف است. بنابراین جریان معکوس می شود. یعنی جریان سلف منفی خواهد بود.در نتیجه دو منبع سری سبب ایجاد یک ولتاژ بالاتر از شارژ خازن از طریق دیود D می شود.

عملکرد مبدل بوست

در این مدار زمانی که چاپر روشن است بار اتصال کوتاه می شود. به این ترتیب ولتاژ خروجی در بازه‌ی TON ، برابر صفر است. از طرفی، در این بازه، سلف موجود در مدار شارژ می‌شود و VL = VS .

مدار مبدل بوست

در رابطه‌ی بالا، ∆I ، جریان p-p (پیک تا پیک) سلف است.

با خاموش شدن چاپر، سلف از مسیر بار ، شروع به تخلیه می‌کند. پس در این حالت مجموع دو منبع جریان VS (منبع اصلی) و ولتاژ سلف ، ولتاژ خروجی را می‌سازند.

حال اگر دو عبارت (iii) و (iv) را مساوی قرار دهیم؛

در اینجا نیز مانند حالت قبل، چون TON در بازه ی 0 تا T قرار دارد،≤ 1  0≤ D  و به این ترتیب مطابق رابطه بدست آمده، VO در بازه‌ی 0 تا ∞ خواهد بود.