Mạch Buck có chức năng giảm điện áp đầu vào xuống thành điện áp thấp nạp vào ắc quy. Khóa K được đóng mở liên tục với tần số cao. Hệ số làm việc D của khóa K được xác định theo biểu thức (3.7)
Sơ đồ nguyên lý:
Hình 3.17 Sơ đồ nguyên lý bộ giảm áp Buck
Nguyên lý hoạt động:
- Trong thời gian mở, khóa K thông cho dòng đi qua, điện áp một chiều được nạp vào tụ C2 và cấp năng lượng cho tải qua cuộn kháng L.
- Trong thời gian đóng, khóa K hở mạch không cho dòng qua nữa, năng lượng một chiều từ đầu vào bằng 0. Tuy nhiên tải vẫn được cung cấp đầy đủ điện nhờ năng lượng lưu trên cuộn kháng và tụ điện do Diode khép kín mạch.
Như vậy, cuộn kháng và tụ điện có tác dụng lưu giữ năng lượng trong thời gian ngắn để duy trì mạch khi khóa K hở.
Dạng sóng điện áp và dòng điện của mạch Buck như sau: K
C1 C2
L
Đ
Hình 3.18 Dạng sóng điện áp và dòng điện của mạch Buck
Ở điều kiện xác lập, sự cân bằng năng lượng trên cuộn kháng L trong thời gian khóa K đóng mở được duy trì.
Do:
nên khi K thông (Ton):
ton toff T -V2 V1-V2 V1 IL IL IK ID t t t t t
khi K hở (Toff):
Nếu cuộn kháng đủ lớn, thì dòng điện cảm ứng biến thiên ít, giá trị cực đại của dòng điện được tính như sau:
Trong đó:
Io là dòng tải và Io = V2/Rtải = giá trị trung bình của dòng điện cảm ứng. Từ các công thức trên suy ra:
Công thức (3.12) cho thấy điện áp ra có thể điều khiển được bằng cách điều khiển hệ số làm việc D thông qua một mạch vòng hồi tiếp lấy giá trị dòng điện nạp ắc quy làm chuẩn. Hệ số làm việc được điều khiển bằng cách phương pháp điều chỉnh độ rộng xung thời gian mở Ton. Do đó, bộ biến đổi này còn được biết đến như là bộ điều chế xung PWM.