Step-down, step-up, buck, boost, charge pump - melyik micsoda, hogyan válasszunk megfelelő modult a HESTORE kínálatából

A különféle tápegység-topológiák megértése elengedhetetlen minden elektronikai projekt esetében, legyen szó mikrokontrolleres áramkörökről, IoT szenzorokról vagy akár akkumulátoros tápellátású modulokról.
Szerző: HESTORE Hungary Kft. / Tóth-Péter Ágoston

Ebben a cikkben rövid, de jól strukturált áttekintést adunk az alábbi topológiákról: step-down (buck), step-up (boost), buck-boost, valamint a charge pump megoldásokról. Ismertetjük, melyik mire jó, milyen előnyeik, hátrányaik vannak, és természetesen ajánlunk is kiváló modulokat – a HESTORE.hu kínálatából.

Mit építünk?

Nem egy konkrét áramkört, hanem egy átfogó tudást alakítunk ki, amely segít abban, hogy a jövőben helyesen tudjunk modult választani. Ehhez részletes példákon keresztül modulokat is bemutatunk a HESTORE áruházból.

Step-down (Buck) konverter

Működés:

A step-down, vagy más néven buck konverter egy kapcsolóüzemű tápegység, amely a bemeneti feszültséget egy kisebb feszültségre csökkenti hatékony módon (akár 90–95%-os hatásfokkal).

Előnyök:

• Magas hatásfok
• Kiváló hőkezelés
• Terhelés alatt is stabil kimenet
• Nagy áram leadására is alkalmas

Hátrányok:

• Minimális kimeneti feszültség a bemeneti alatt kell legyen
• Viszonylag bonyolultabb áramkör
• EMI zavarokra érzékenyebb lehet

Ajánlott modulok a HESTORE kínálatából:

Modul neve	Bemenet	Kimenet	Jellemzők	Ajánlás
STDN-3A24-ADJ	4.5–18V	0.8–17V (állítható)	kisméretű, hatékony	STDN-3A24-ADJ 100.387.25 1+: € 1.878
LM2596S-PSUM	4.5-35V	1.5-35V (állítható)	3A, potméterrel szabályozható, stabil	LM2596S-PSUM 100.342.87 1+: € 1.539
DSN-1504-3A	4.5-20V	0.8-18V (állítható)	Potméterrel szabályozható, stabil	DSN-1504-3A 100.381.18 1+: € 1.043
BDC-7805SD	9-24V DC	5V (fix)	7805 helyettesítő, kedvencünk ♥	BDC-7805SD 100.472.07 1+: € 1.266
STDN-25W-5V	9-35V DC	5V (fix)	Erős, stabil, max. 5A	STDN-25W-5V 100.381.62 1+: € 2.742

Step-up (Boost) konverter

Működés:

A boost konverter megnöveli a bemeneti feszültséget – például 3.7V-ról 5V-ra vagy 12V-ra. Különösen hasznos akkumulátoros alkalmazásoknál.

Előnyök:

• Képes alacsony feszültséget emelni magasabb szintre
• Kompakt áramkörök is elérhetők
• Használható 1 cellás Li-ionról 5V USB tápra például

Hátrányok:

• Magasabb zaj és zavarérzékenység
• Hatásfoka alacsonyabb a buck típusnál, főleg nagy áramnál

Ajánlott modulok a HESTORE-ból:

Modul neve	Bemenet	Kimenet	Jellemzők	Ajánlás
MT3608-2A	3-12V	4-28V (állítható)	2A max, kompakt	MT3608-2A 100.385.37 1+: € 1.182
MT3608-2A-USBC	3-12V	5V fix	Ideális Li-ion cellához, 2A kimenet	MT3608-2A-USBC 100.463.30 1+: € 0.888

Buck-Boost konverter

Működés:

A buck-boost kombinálja a step-up és step-down funkciót, így a bemeneti feszültség fölé és alá is tudja állítani a kimenetet. Például ha 3.3V és 5V között ingadozik a bemenet, a kimenet maradhat fix 5V.

Előnyök:

• Nagy rugalmasság
• Ideális instabil tápokhoz
• Stabil kimenet széles bemeneti tartományból

Hátrányok:

• Komplexebb vezérlés
• Drágább modulok
• EMI szűrés gyakran szükséges

HESTORE ajánlás:

Modul neve	Bemenet	Kimenet	Jellemzők	Ajánlás
STP28UD-3A	3.5V-28V	1.25-26V (állítható)	3A max, sokoldalú	MT3608-2A 100.385.37 1+: € 1.182
SDWUP-33	1.8-5V	3.3V (fix)	Alacsony bemeneti feszültséghez, alacsony fogyasztású eszközökhöz	SDWUP-33 100.381.20 1+: € 1.629

Charge Pump (kapacitív töltőszivattyú)

Működés:

Ez a topológia nem induktív tekercset, hanem kondenzátorokat használ a feszültség átalakítására. Leginkább kisebb áramú, kompakt helyeken alkalmazható, mint pl. RS232–TTL illesztők.

Előnyök:

• Egyszerű áramkör
• Nincs tekercs
• Olcsó megoldás
• Könnyen lehet negatív segédtápot megvalósítani vele

Hátrányok:

• Kis áramerősség támogatott
• Feszültségingadozás terhelésnél
• Limitált hatásfok

Példák a HESTORE kínálatból:

Modul neve	Alkalmazás	Megjegyzés	Ajánló
RS232-TTL-M	±10V előállítás	Kétirányú soros konverzió	RS232-TTL-M 100.355.60 1+: € 1.820
EM-50013	például -5V előállítása	Alacsony áramú segédfeszültségekhez	EM-50013 (HEKIT-013) 100.325.49 1+: € 3.267

Összefoglaló: mikor mit válasszunk?

Inspiráció

Akár ESP32, akár LoRa vagy szenzoros alkalmazást építünk, a megfelelő tápfeszültség biztosítása kritikus. A HESTORE.hu-n beszerezhető konverterek megbízható megoldást nyújtanak. A helyes topológia kiválasztásával növelhető a hatásfok, csökkenthető a hőtermelés, és megvédhetjük az érzékeny elektronikát.