معرفی انواع مدار افزاینده و کاهنده یکی از موضوعات اساسی در طراحی منابع تغذیه و مدارات الکترونیکی محسوب می‌شود. این مدارات با عنوان کلی “مبدل‌های DC به DC” شناخته می‌شوند و وظیفه آنها، تغییر سطح ولتاژ ورودی به میزان دلخواه است؛ چه به‌صورت افزایش ولتاژ (افزاینده)، و چه کاهش آن (کاهنده). شناخت ساختار، عملکرد و تفاوت این مبدل‌ها درک عمیق‌تری از طراحی مدارات قدرت به ما خواهد داد.
فهرست محتوا
نقش مبدل‌های DC-DC در مدارهای الکترونیکی
در بسیاری از پروژه‌های الکترونیکی، منبع تغذیه قابل تنظیم وجود ندارد. بنابراین ما نیاز به مداراتی داریم که بتوانند ولتاژ ورودی (مثلاً ۱۲ ولت) را به ولتاژ موردنیاز مدار (مثلاً ۵ ولت یا ۲۴ ولت) تبدیل کنند. اینجاست که مدارهای افزاینده (Boost) و کاهنده (Buck) وارد عمل می‌شوند.
مدار کاهنده یا Buck Converter چیست؟
مدار کاهنده (Buck) ولتاژ ورودی را به ولتاژی کمتر از آن تبدیل می‌کند. این نوع مبدل شامل اجزایی مانند سوئیچ (ترانزیستور)، سلف، دیود و خازن است که با عملکرد متناوب، ولتاژ پایین‌تری را در خروجی تأمین می‌کند.
ویژگی‌های مدار کاهنده:
- راندمان بالا
- نویز پایین
- کنترل دقیق ولتاژ خروجی
- مناسب برای تغذیه ماژول‌های ۵ ولت، ۳.۳ ولت و…
بیشتر بدانید: معرفی بهترین پاورسوئیچ هتلی بازار ایران
مدار افزاینده یا Boost Converter چیست؟
مدار افزاینده ولتاژ خروجی بالاتری نسبت به ورودی تولید می‌کند. این مبدل نیز از سلف، دیود، خازن و سوئیچ ساخته می‌شود اما ترتیب عملکرد آن با مدار کاهنده تفاوت دارد.
کاربردهای مدار افزاینده:
- تأمین ولتاژ موردنیاز ماژول‌های LED
- افزایش ولتاژ باتری‌های لیتیوم برای درایورهای قدرتمند
- منابع تغذیه پرتابل
بیشتر بدانید: میکروکنترلر چیست؟
مبدل باک-بوست (Buck-Boost Converter)
مبدل باک-بوست یک نوع مبدل ترکیبی است که می‌تواند هم به‌صورت کاهنده و هم افزاینده عمل کند. این ویژگی زمانی مفید است که ولتاژ ورودی متغیر باشد و نیاز به ولتاژ خروجی ثابت وجود داشته باشد.
در این مدار فقط از یک سلف به جای ترانسفورماتور استفاده می‌شود و می‌توان آن را از نظر عملکرد، معادل مدار فلای‌بک ساده دانست.
ویژگی‌های باک-بوست:
- انعطاف‌پذیری بالا در شرایط ناپایدار
- توانایی تولید ولتاژ خروجی کمتر یا بیشتر از ورودی
- استفاده در باتری‌ها، منابع تغذیه خورشیدی و مدارات قابل‌حمل
تفاوت بین مدارهای Boost، Buck و Buck-Boost
| ویژگی | Buck (کاهنده) | Boost (افزاینده) | Buck-Boost (ترکیبی) |
|---|---|---|---|
| ولتاژ خروجی | کمتر از ورودی | بیشتر از ورودی | کمتر یا بیشتر از ورودی |
| پیچیدگی طراحی | ساده | متوسط | نسبتاً بالا |
| کاربردها | ماژول‌های کم‌مصرف | تغذیه LED و موتور | ورودی‌های ناپایدار یا باتری |
بیشتر بدانید: ماژول شارژر فست شارژ
سوالات متداول درباره انواع مدار افزاینده و کاهنده
تفاوت بین مدار Boost و Buck در چیست؟
مدار Boost ولتاژ را افزایش می‌دهد، در حالی که مدار Buck آن را کاهش می‌دهد. انتخاب بسته به نیاز مدار شما دارد.
مبدل Buck-Boost چه زمانی استفاده می‌شود؟
زمانی که ولتاژ ورودی ناپایدار است یا گاهی بیشتر و گاهی کمتر از ولتاژ مورد نیاز است، استفاده از مبدل Buck-Boost بهترین گزینه است.
آیا استفاده از این مبدل‌ها باعث ایجاد نویز در مدار می‌شود؟
در صورتی که طراحی مدار صحیح و فیلترگذاری مناسب انجام شود، نویز کاهش پیدا می‌کند. اما در مدارهای سوییچینگ نویز طبیعی است.
آیا می‌توان این مبدل‌ها را در پروژه‌های آردوینو یا رزبری پای استفاده کرد؟
بله، در بسیاری از پروژه‌ها از مبدل‌های DC-DC کوچک برای تأمین ولتاژ مناسب استفاده می‌شود.
جمع‌بندی
در این مقاله به معرفی انواع مدار افزاینده و کاهنده پرداختیم و ساختار، کاربرد و تفاوت هر کدام را بررسی کردیم. آشنایی با این مبدل‌ها، به شما کمک می‌کند تا در طراحی منابع تغذیه، تصمیم‌گیری‌های دقیق‌تری داشته باشید. همچنین مبدل‌های Buck-Boost به‌عنوان گزینه‌ای ترکیبی، انعطاف‌پذیری بالایی در پروژه‌های پیچیده ارائه می‌دهند.
تیم محتوای سایت پژوهشگران همواره در تلاش است تا محتوای تخصصی و قابل فهم برای کاربران الکترونیک فراهم کند. اگر تجربه‌ای در استفاده از این مبدل‌ها دارید یا سوالی برایتان باقی مانده، خوشحال می‌شویم در بخش نظرات با ما در میان بگذارید.
برای دنبال کردن اینستاگرام ما کلیک کنید.
