Przetwornice impulsowe DC/DC buduje się zwykle na tranzystorze kluczującym, cewce i diodzie, sterowanych generatorem PWM. W zależności od połączenia elementów uzyskują różne tryby pracy: buck (step-down) obniża napięcie, boost (step-up) podwyższa, a buck-boost potrafi zrobić jedno i drugie automatycznie​. Istnieje też rzadki tryb inverting (odwracający) generujący napięcie o przeciwnym biegunie (przykładowo +5V -> –5V). Dzięki temu na wejściu 12 V można otrzymać np. napięcie 5 V, –5 V, 3.3 V czy nawet kilkaset woltów (przetwornica Tesla) – zakres zależy od konstrukcji. W praktyce stosujemy m.in.:

• Buck (step-down): najpopularniejsze – pozwala obniżyć napięcie. Przykładowo przetwornica LM2596S (1,5A) konwertuje napięcie 5–35V wejściowego do regulowanego wyjścia 1.25–30V. Używana do zasilania Arduino/elektroniki z akumulatorów 12V.

• Boost (step-up): służy do podwyższania napięcia. Np. MT3608 zwiększa 2–24V do 4–28V (2A), pozwalając z 5V uzyskać 12V.

• Buck-boost: łączone układy, które utrzymują stałe wyjście niezależnie od tego, czy wejście jest niższe czy wyższe niż zadane napięcie. Przydatne przy zasilaniu z różnych źródeł (np. panel słoneczny zmienne napięcie).

• Przetwornice odwracające: generują ujemne napięcie względem masy. Stosowane rzadko (symetryczne zasilacze), dlatego w hobbystycznych zastosowaniach wystarczy często użycie np. dwóch przetwornic buck-boost.

Przetwornice są lubiane przez elektroników-amatorów, ponieważ gotowe moduły DC/DC eliminują wiele problemów projektowych – pozwalają szybko uzyskać stabilny napięcie o konkretnej wartości i prądzie bez konieczności budowy całego układu od zera​. Dzięki temu zamiast osobno dobierać elementy (indukcyjność, tranzystor, sterownik) wystarczy wlutować lub podłączyć moduł gotowy. Moduły te osiągają zazwyczaj sprawność 80–95% i są kompaktowe.

Zastosowania przetwornic

• Zasilanie Arduino i sensorów: przetwornice typu buck pozwalają zasilać układ 5V z baterii 12V, lub dostarczyć 3.3V do układów logicznych z akumulatora.

• Oświetlenie LED: do zasilania taśm LED 12V przy użyciu baterii 24V stosuje się przetwornicę step-down. Dla odwrotnego przykładu – z jednego ogniwa Li-ion (3.7V) można zasilić pasek LED 5V przez przetwornicę boost.

• Motoryzacja: konwertery DC/DC w samochodach zmieniają napięcie akumulatora (12V) na inne poziomy (np. USB 5V, 24V do klimy, 19V do laptopa w samochodzie).

• Zasilanie urządzeń niskonapięciowych: np. z 48V (system PoE) do 12V dla kamer CCTV, lub podbicie 5V do 12V do sterowania przekaźników.

• Zasilanie awaryjne i systemy fotowoltaiczne: w elektronice PV przetwornice przekształcają napięcia paneli (np. 24V, 48V) na stabilne napięcia do ładowania akumulatorów (12V, 24V) czy zasilania regulatorów ładowania.

Przykłady produktów

• Przetwornica LM2596S (step-down): modul umożliwiający płynną regulację wyjścia 1,25–35V (wejście 4–40V) przy prądzie do 3A. Popularny wśród hobbystów; często stosowany do zasilania mikrokontrolerów.

• Przetwornica MT3608 (step-up): przenośny moduł boost 2–24V -> 4–28V (2A). Pozwala np. zasilać układy 12V z pojedynczego ogniwa Li-Ion.

• XL4015 (5A, step-down): przetwornica buck o dużym prądzie (do 5A) – świetna do ładowania baterii Li-ion 3.7V lub zasilania silników DC 12V/24V.

• Moduł Tesla Coil: zabawka wysokonapięciowa (działa jak przetwornica boost) produkująca tysięczne wolty (3–5 kV) przy niskim prądzie. Pokazuje, że przetwornica może generować różne rodzaje napięć.

• Stabilizator AMS1117 3.3V: choć nie jest przetwornicą impulsową (to liniowy stabilizator), bywa sprzedawany razem jako prosty układ zasilania. Tani sposób na uzyskanie dokładnego 3.3V z napięcia 5V.

FAQ

• Co to jest przetwornica DC/DC? To układ (moduł) elektroniczny, który zmienia napięcie stałe z jednego poziomu na inny. Potrafi obniżyć (step-down) lub podwyższyć (step-up) napięcie względem źródła zasilania​.

• Jakie są rodzaje przetwornic? Najprostszy podział to: buck (step-down – obniża napięcie), boost (step-up – podwyższa napięcie) i buck-boost (może robić oba działania). Są też inwertery DC/DC generujące napięcie ujemne, ale to rzadkość.

• Przecież mam stabilizator – czy to to samo co przetwornica? Stabilizator liniowy (np. 7805) obniża napięcie, ale w inny sposób – pochłania nadmiar mocy jako ciepło. Przetwornica jest efektywniejsza (osiąga wyższą sprawność) i może zarówno obniżać, jak i podwyższać napięcie. Jednak stabilizator generuje praktycznie zero zakłóceń, a przetwornica może wprowadzać szumy elektromagnetyczne. Wybór zależy od potrzeby: jeśli zależy Ci na wysokiej sprawności i lekkości – przetwornica, jeśli na super niskim tętnieniu – stabilizator (element liniowy).

• Czy przetwornica potrzebuje chłodzenia? To zależy od mocy. Małe moduły do kilkunastu W zazwyczaj nie wymagają dodatkowego radiatora (wystarczy montaż na płytce). Przy większych mocach (kilkadziesiąt W) warto przymocować radiatory do tranzystora kluczującego lub cewki, aby odprowadzić ciepło.

• Co to jest buck-boost? Przetwornica buck-boost potrafi utrzymać stałe napięcie wyjściowe nawet jeśli napięcie wejściowe jest niższe lub wyższe od żądanego. Działanie łączy w sobie efekty przetwornicy buck i boost. Dzięki temu przykładowo z akumulatora 12V (lub 7V) uzyskamy zawsze 5V niezależnie od spadku zasilania.

• Czy mogę używać modułu przetwornicy do ładowania akumulatora? Tylko niektóre przetwornice są do tego przystosowane. Do ładowania baterii najlepiej użyć dedykowanej ładowarki (z układem CC/CV) – przetwornica podająca stałe napięcie może przeładować akumulator i go uszkodzić.

• Jak dobrać przetwornicę do obciążenia? Zwróć uwagę na maksymalny prąd i moc przetwornicy. Wybierz taką, która gwarantuje co najmniej 20–30% zapas nad prądem, jaki będzie pobierany w projekcie. Sprawdź też zakres wejściowy (np. 6–36V) oraz zakres regulacji wyjścia.

• Dlaczego moja przetwornica ma regulację? Wiele modułów daje możliwość płynnej zmiany napięcia wyjściowego (potencjometrem na płytce). Pozwala to ustawić dokładnie takie napięcie, jakiego potrzebują Twoje komponenty (np. dokładnie 5V do USB, 3.3V do czujnika).

• Czy przetwornica generuje zakłócenia elektromagnetyczne? Tak, jako układ impulsowy może tworzyć szumy. W hobbystycznych warunkach nie jest to dużym problemem, ale przy wrażliwych obwodach RF warto zastosować odpowiednie filtry LC po wyjściu. W większości projektów wystarczy to, co oferuje gotowy moduł (typowo kondensatory na wejściu/wyjściu).