Онлайн калькулятор для расчёта параметров понижающих (buck) и повышающих (boost) DC-DC преобразователей. Эти инверторы используются для изменения уровня постоянного напряжения с целью питания различных электронных устройств. В зависимости от задачи применяют уменьшающие или увеличивающие схемы. Например, если есть аккумулятор на 12 В, а нужно получить стабильные 5 В для питания микроконтроллера — используется понижающий. Если наоборот, напряжение источника недостаточно для питания устройства, применяется повышающий.
| Модель | Вход | Выход | Макс. ток | КПД | Примечание |
|---|---|---|---|---|---|
| LM2577 | 3.5–40 В | -1.2 до -35 В | ~2 А | до 80% | Универсальный, регулируемый выход |
| MT3608 | 2–24 В | до 28 В | до 2 А | до 93% | Можно использовать в инвертирующей конфигурации |
| XL6009 | 3.5–32 В | до ±35 В | до 4 А (пик) | до 94% | Подходит для инвертирующих схем, требует доработки |
| LM2662/4 | 1.5–5.5 В | -Vin | до 200 мА | до 85% | Готовые микросхемы для получения отрицательного напряжения |
| TPS63700 | 2.7–5.5 В | до -15 В | до 360 мА | до 85% | Для компактных решений с отрицательным выходом |
📉 Понижающий (Buck) режим
Для понижающего режима вычисляются:
- Выходная мощность: \(P_\text{out} = V_\text{out} \cdot I_\text{out}\)
- Потребляемая мощность: \(P_\text{in} = \frac{P_\text{out}}{\eta}\), где \(\eta\) — КПД (90%).
- Рекомендуемая мощность БП: \(P_\text{in} \cdot (1 + \text{запас})\)
- Ток на входе: \(I_\text{in} = \frac{P_\text{in}}{V_\text{in}}\)
📈 Повышающий (Boost) режим
Для повышающего режима вычисляются:
Коэффициент повышения:
$$
K = \frac{V_\text{out}}{V_\text{in}}
$$
Ширина импульса (D):
$$
D = 1 — \frac{V_\text{in}}{V_\text{out}}
$$
Минимальная индуктивность (\(L_\text{min}\)):
$$
L_\text{min} = \frac{V_\text{in} \cdot D}{f \cdot \Delta I_L}
$$
где:
- \(f\) — частота переключения
- \(\Delta I_L\) — допустимая пульсация тока катушки (\( \approx 30\% \cdot I_\text{out} \))
Пиковый ток индуктивности:
$$
I_\text{пик} = \frac{I_\text{out}}{1 — D} + \frac{\Delta I_L}{2}
$$
Минимальная ёмкость выхода (\(C_\text{out}\)):
$$
C_\text{out} = \frac{I_\text{out} \cdot D}{f \cdot \Delta V_\text{out}}
$$
где \(\Delta V_\text{out}\) — допустимое напряжение пульсации.
⚠️ Важно. При некорректных параметрах расчёты могут не выполняться. Для повышающего режима коэффициент \(D\) должен быть в диапазоне \(0 < D < 0.95\).
🔧 Обозначения
- \(V_\text{in}\) — входное напряжение
- \(V_\text{out}\) — выходное напряжение
- \(I_\text{out}\) — ток нагрузки
- \(f\) — частота преобразователя
- \(\Delta V_\text{out}\) — пульсация выходного напряжения
| Тип | Выходное напряжение | Полярность выхода | Эффективность | Сложность схемы | Особенности |
|---|---|---|---|---|---|
| Buck (Понижающий) | \(V_{out} < V_{in}\) | Та же, что и вход | Высокая (до 95%) | Низкая | Самый простой и эффективный, работает только на понижение |
| Boost (Повышающий) | \(V_{out} > V_{in}\) | Та же, что и вход | Средняя-Высокая (до 90%) | Средняя | Позволяет получать более высокое напряжение из низкого источника |
| Buck-Boost | \(V_{out} > \text{или} < V_{in}\) | Может инвертировать | Средняя (80–90%) | Средняя-Высокая | Гибкость: выход может быть как выше, так и ниже входа |
| Inverting (Инвертирующий) | Отрицательное | Инверсия полярности | Средняя (до 85%) | Средняя | Используется для питания схем с отрицательным напряжением |
Главное преимущество DC-DC преобразователей — высокая эффективность, которая может достигать 90% и выше, что существенно снижает потери энергии по сравнению с линейными стабилизаторами. Однако для стабильной и безопасной работы преобразователя необходимо правильно рассчитывать его параметры, включая индуктивность, ёмкость выходного конденсатора и характеристики пульсаций тока.
⚠️ Стоит учитывать запас мощности блока питания, чтобы оборудование работало стабильно даже при кратковременных пиках потребления. Обычно запас берут около 20–30%, в зависимости от характера нагрузки.
Этот калькулятор поможет вам быстро оценить параметры преобразователя и подобрать компоненты для надёжной работы схемы. Он подходит как для радиолюбителей, так и для инженеров, занимающихся разработкой источников питания. Больше информации о современных промышленных инверторах читайте тут.
