Snižovač napětí

Snižovač napětí nebo také snižovací pulsní měnič (anglicky step-down convertor, případně buck convertor) je základní zapojení stejnosměrného měniče pro snižování napětí.

Obvod je tvořen jedním řízeným polovodičovým prvkem (tranzistor V1), jedním neřízeným polovodičovým prvkem (dioda V0), jedním akumulačním prvkem (indukčnost L) a zátěží (rezistor R). Zejména v případě menších měničů, které napájejí čistě ohmickou zátěž, je jejích součástí tlumivka, ale například při napájení DC motoru plní funkci indukčnosti jeho vinutí.

Jedná se o pulzní měnič, který je řízen délkou pulzů, tedy délkou sepnutí spínané součástky. Nezbytným prvkem je indukčnost, v níž se akumuluje energie a která přispívá k vyhlazení proudu. Měnič v provozu pulzuje mezi dvěma stavy:

• 1) ${\displaystyle t\in (0;t_{1})}$

Tranzistor ${\displaystyle V1}$ je sepnutý, dioda ${\displaystyle V0}$ je rozepnutá. Proud protéká ze zdroje přes cívku do zátěže. Cívka se chová jako spotřebič (akumuluje energii do magnetického pole, proud narůstá). Pokud zanedbáme úbytek na cívce, je ${\displaystyle u_{OUT}=U_{IN}}$

• 2) ${\displaystyle t\in (t_{1};t_{2})}$

Tranzistor ${\displaystyle V1}$ vypne, cívka přejde do režimu zdroje (vrací energii do obvodu, proud klesá), proud do spotřebiče se uzavírá přes diodu ${\displaystyle V0}$. Pokud zanedbáme úbytek na cívce, je ${\displaystyle u_{OUT}=0}$

Při zjednodušení tak můžeme říci, že výstupní napětí má tvar obdélníkových pulzů, kde maximální hodnota je zhruba stejná jako vstupního. Řízením spínání můžeme snižovat střední hodnotu tohoto napětí:^[1]

${\displaystyle U_{STR}=U_{IN}\cdot {\frac {t_{1}}{t_{1}+t_{2}}}=U_{IN}\cdot D}$,

kde D je střída řídícího signálu.

Budeme-li dále uvažovat ideální podmínky (${\displaystyle L\rightarrow \infty }$ a nepřerušovaný proud), pak je proud zcela vyhlazen a roven ${\displaystyle I_{OUT}={\frac {U_{STR}}{R}}}$, tedy by platilo, že do zátěže teče stejný proud, jako kdyby byla napájena konstantním napětím o velikosti rovné střední hodnotě výstupního napětí.^[2]

• Zvyšovač napětí
• Usměrňovač
• Střídač

• Obrázky, zvuky či videa k tématu snižovač napětí na Wikimedia Commons