Un convertisseur boost est un convertisseur de puissance DC-DC qui élève la tension d'un niveau inférieur à un niveau supérieur. C'est l'une des topologies fondamentales d'alimentation à découpage utilisées dans d'innombrables appareils électroniques, des téléphones mobiles aux véhicules électriques. Le convertisseur fonctionne en stockant l'énergie dans une inductance pendant une phase du cycle de commutation et en la libérant vers la sortie pendant une autre phase, créant efficacement une tension plus élevée que l'entrée.
La Physique derrière l'Élévation de Tension
Le convertisseur boost repose sur le principe de l'induction électromagnétique et du stockage d'énergie. Lorsque l'interrupteur est fermé (état ON), le courant circule à travers l'inductance, stockant l'énergie dans son champ magnétique. Lorsque l'interrupteur s'ouvre (état OFF), l'inductance essaie de maintenir le flux de courant, mais comme l'interrupteur est ouvert, la tension aux bornes de l'inductance inverse sa polarité et s'ajoute à la tension d'entrée, créant une tension de sortie plus élevée. Ce processus se répète à la fréquence de commutation, maintenant une tension de sortie stable.
Composants Clés et Leurs Rôles
Les composants essentiels d'un convertisseur boost incluent : le transistor de commutation (généralement un MOSFET), l'inductance (élément de stockage d'énergie), la diode (redresseur), le condensateur de sortie (lissage de tension), et le circuit de commande (régule le cycle de service). Chaque composant joue un rôle critique dans le fonctionnement et l'efficacité du convertisseur. La valeur de l'inductance détermine le courant d'ondulation, la fréquence de commutation affecte la taille des composants et les pertes, et le cycle de service contrôle le rapport de conversion de tension.
Mode Continu vs Discontinu
Les convertisseurs boost peuvent fonctionner en deux modes : mode de conduction continue (CCM) et mode de conduction discontinue (DCM). En CCM, le courant d'inductance n'atteint jamais zéro pendant le cycle de commutation, fournissant une meilleure efficacité et une ondulation de sortie plus faible. En DCM, le courant d'inductance atteint zéro avant le début du prochain cycle de commutation, ce qui peut simplifier le contrôle mais peut augmenter l'ondulation de sortie. Le mode de fonctionnement dépend du courant de charge, de la fréquence de commutation et de la valeur de l'inductance.