سلام به همه دوستان.
یکی از دوستان از من خواسته بود در مورد منابع تغذیه سوئیچینگ براش توضیح بدم.بهتر دیدم که اینجا مطرح کنم.
توی این تاپیک قصد دارم اگه خدا بخواد همون یه مقدار کم اطلاعاتی که درمورد این مدارها دارم رو ارائه بدم.سعی میشه که محور توضیحات مبدل های DC-DC باشه.
اسم ((سوئیچینگ)) از اونجا بر روی این مدارها گذاشته شده گه در اونها المانهای قدرت در بازه ای از زمان به طور کامل روشن و در بازه ای دیگه به طور کامل خاموش میشند و درواقع مثل یک سوئیچ یا کلید عمل می کنند.(فارسی اون هم مدارهای ((کلید زنی)) میشه).اما این مدارها انواعی دارند که از جمله اونها میشه به : Buck , Boost , Buck-Boost , Flyback , Push-Pull اشاره کرد.ولی در کل این منابع به دو نوع کلی Forward و Flyback تقسیم میشند.
چیزی که در تمام انواع آرایش های این مدارها مشترکه اینه که یک مولد موج مربعی که اون رو به دلیلی PWM مینامند یک شکل مربعی با فرکانس بالا رو تولید میکنه و به المانهای قدرت که ترانزیستور یا Mosfet هستند میده.این المانها وظیفه سوئیچ کردن جریان رو روی یک ترانسفورماتور افزاینده یا کاهنده دارند که در ادامه درموردشون صحبت خواهد شد.
Chapmashin عزیز ، از من پرسیده بود آیا این مدارها جریان DC رو به ترانس تزریق میکنند؟
در جواب باید گفت که خیر.همونطور که خودتون گفته بودیم ترانسفورماتور با جریان DC کار نمیکنه و القایی در ثانویه صورت نمیده.بلکه همونطوری که گفتم این المانها (MOSFET) وظیفه تزریق جریان متناوب رو به ترانس دارند.
از اونجایی که توی این مدارات فرکانس به شدت بالا میره (محدوده چند صد کیلوهرتز) حجم هسته و دور بر ولت سیم پیچی ترانس پایین میاد و به مقدار چشمگیری از وزن و حجم اون کاسته میشه.ولی از اونجا که طبق رابطه : P=kB^n*f تلفات هیسترزیس هسته با فرکانس رابطه مستقیم داره پس باید هسته ای با تلفات هیسترزیس پایین استفاده کرد.این هسته از فریت انتخاب میشه.
اما قبل از اینا بیاین یک مدار Inverter رو که توی شکل زیر می بینید با هم بررسی کنیم:
توی این شماتیک می بینید که از ولتاژ و جریان DC بوسیله یک نوسان گر یک سیگنال متناوب گرفته میشه که این سیگنال ضعیف در عبور از المانهای قدرت که ترانزیستور هستند به ولتاژ و جریان AC با دامنه ای برابر ولتاژ ورودی تبدیل میشه.و از اونجا با تزریق به ترانسفورماتور افزاینده عمل افزایش ولتاژ تا حد مورد نیاز انجام میشه.اینم تو پرانتز بگم که با اعمال ولتاژ مربعی به اولیه ترانس جریان مثلثی وارد اون میشه و خروجی ولتاژ و جریان هم به همین شکل هستند.حالا اگه بخوایم از این مدار برای روشن کردن وسایل AC استفاده کنیم که هیچ.ثانویه ترانس این کار رو برامون میکنه.ولی اگه بخوایم وسایل DC رو باهاش راه اندازی کنیم چی؟خوب معلومه یه ((پل دیود)) ولتناژ و جریان خروجی رو برامون DC میکنه و بی هیچ مشکلی استفاده میکنیم.اما مشکل اینجا خودشو نشون میده که ما توی این نوع از مدارات (فرقی نمیکنه با چه شکل موجی) فرکانس برق شبکه یعنی 50 یا 60 هرتز رو استفاده میکنیم که با محاسبه دور بر ولت سیم پیچی ترانس و محاسبه حجم هسته متوجه میشیم که واقعا حجم بزرگی هستش.به طور تقریبی میتونم بگم یه ترانس 100 وات 50 هرتز تقریبا800 سانتی متر مکعب فضا میگیره که واقعا زیاده و اگه بخوایم ادوات خنک کننده و خود مدار و ... رو بهش اضافه کنیم حجم وحشتناکی میشه!
خوب حالا برگردیم به سوئیچینگ خودمون...توی سوئیچینگ همونطوری که گفتم حجم و هزینه ترانس پایین میاد ولی حجم مدار تقریبا ثابت میمونه.چیز دیگه ای که کم میشه حجم ادوات خنک کنندس.چطور؟
از اونجا که این مدارات بسیار پربازده هستند چندان داغ نمیشن و نیاز زیادی به هیت سینک ندارند.بازم چطور؟میدونید که توان تلفاتی توی یک ترانزیستور عبارته از Vcb ضرب در مقدار جریانی که از اون میگذره. ازاونجا که المانهای قدرت توی مدارات سوئیچینگ یک بار به طور کامل روشن و باز دیگه به طور کامل خاموش میشند ، پس در نقطه ای که ولتاژی روی اونها میفته جریانی ازونها نمیگذره و زمانی که ولتاژی روشون نمیفته تمام جریان ازشون عبور میکنه.پس به طور نظری توان تلفاتی در هر دو حالت صفر و بازده صد در صد هستش.ولی در عمل به خاطر یه سری عوامل این بازده به مثلا 90% میرسه که بازم بازده بسیار قابل قیولی هستش.
یک مدار سوئیچینگ رو که از نوع Push-Pull هست براتون اینجا میذارم:
یکی از دوستان از من خواسته بود در مورد منابع تغذیه سوئیچینگ براش توضیح بدم.بهتر دیدم که اینجا مطرح کنم.
توی این تاپیک قصد دارم اگه خدا بخواد همون یه مقدار کم اطلاعاتی که درمورد این مدارها دارم رو ارائه بدم.سعی میشه که محور توضیحات مبدل های DC-DC باشه.
اسم ((سوئیچینگ)) از اونجا بر روی این مدارها گذاشته شده گه در اونها المانهای قدرت در بازه ای از زمان به طور کامل روشن و در بازه ای دیگه به طور کامل خاموش میشند و درواقع مثل یک سوئیچ یا کلید عمل می کنند.(فارسی اون هم مدارهای ((کلید زنی)) میشه).اما این مدارها انواعی دارند که از جمله اونها میشه به : Buck , Boost , Buck-Boost , Flyback , Push-Pull اشاره کرد.ولی در کل این منابع به دو نوع کلی Forward و Flyback تقسیم میشند.
چیزی که در تمام انواع آرایش های این مدارها مشترکه اینه که یک مولد موج مربعی که اون رو به دلیلی PWM مینامند یک شکل مربعی با فرکانس بالا رو تولید میکنه و به المانهای قدرت که ترانزیستور یا Mosfet هستند میده.این المانها وظیفه سوئیچ کردن جریان رو روی یک ترانسفورماتور افزاینده یا کاهنده دارند که در ادامه درموردشون صحبت خواهد شد.
Chapmashin عزیز ، از من پرسیده بود آیا این مدارها جریان DC رو به ترانس تزریق میکنند؟
در جواب باید گفت که خیر.همونطور که خودتون گفته بودیم ترانسفورماتور با جریان DC کار نمیکنه و القایی در ثانویه صورت نمیده.بلکه همونطوری که گفتم این المانها (MOSFET) وظیفه تزریق جریان متناوب رو به ترانس دارند.
از اونجایی که توی این مدارات فرکانس به شدت بالا میره (محدوده چند صد کیلوهرتز) حجم هسته و دور بر ولت سیم پیچی ترانس پایین میاد و به مقدار چشمگیری از وزن و حجم اون کاسته میشه.ولی از اونجا که طبق رابطه : P=kB^n*f تلفات هیسترزیس هسته با فرکانس رابطه مستقیم داره پس باید هسته ای با تلفات هیسترزیس پایین استفاده کرد.این هسته از فریت انتخاب میشه.
اما قبل از اینا بیاین یک مدار Inverter رو که توی شکل زیر می بینید با هم بررسی کنیم:
توی این شماتیک می بینید که از ولتاژ و جریان DC بوسیله یک نوسان گر یک سیگنال متناوب گرفته میشه که این سیگنال ضعیف در عبور از المانهای قدرت که ترانزیستور هستند به ولتاژ و جریان AC با دامنه ای برابر ولتاژ ورودی تبدیل میشه.و از اونجا با تزریق به ترانسفورماتور افزاینده عمل افزایش ولتاژ تا حد مورد نیاز انجام میشه.اینم تو پرانتز بگم که با اعمال ولتاژ مربعی به اولیه ترانس جریان مثلثی وارد اون میشه و خروجی ولتاژ و جریان هم به همین شکل هستند.حالا اگه بخوایم از این مدار برای روشن کردن وسایل AC استفاده کنیم که هیچ.ثانویه ترانس این کار رو برامون میکنه.ولی اگه بخوایم وسایل DC رو باهاش راه اندازی کنیم چی؟خوب معلومه یه ((پل دیود)) ولتناژ و جریان خروجی رو برامون DC میکنه و بی هیچ مشکلی استفاده میکنیم.اما مشکل اینجا خودشو نشون میده که ما توی این نوع از مدارات (فرقی نمیکنه با چه شکل موجی) فرکانس برق شبکه یعنی 50 یا 60 هرتز رو استفاده میکنیم که با محاسبه دور بر ولت سیم پیچی ترانس و محاسبه حجم هسته متوجه میشیم که واقعا حجم بزرگی هستش.به طور تقریبی میتونم بگم یه ترانس 100 وات 50 هرتز تقریبا800 سانتی متر مکعب فضا میگیره که واقعا زیاده و اگه بخوایم ادوات خنک کننده و خود مدار و ... رو بهش اضافه کنیم حجم وحشتناکی میشه!
خوب حالا برگردیم به سوئیچینگ خودمون...توی سوئیچینگ همونطوری که گفتم حجم و هزینه ترانس پایین میاد ولی حجم مدار تقریبا ثابت میمونه.چیز دیگه ای که کم میشه حجم ادوات خنک کنندس.چطور؟
از اونجا که این مدارات بسیار پربازده هستند چندان داغ نمیشن و نیاز زیادی به هیت سینک ندارند.بازم چطور؟میدونید که توان تلفاتی توی یک ترانزیستور عبارته از Vcb ضرب در مقدار جریانی که از اون میگذره. ازاونجا که المانهای قدرت توی مدارات سوئیچینگ یک بار به طور کامل روشن و باز دیگه به طور کامل خاموش میشند ، پس در نقطه ای که ولتاژی روی اونها میفته جریانی ازونها نمیگذره و زمانی که ولتاژی روشون نمیفته تمام جریان ازشون عبور میکنه.پس به طور نظری توان تلفاتی در هر دو حالت صفر و بازده صد در صد هستش.ولی در عمل به خاطر یه سری عوامل این بازده به مثلا 90% میرسه که بازم بازده بسیار قابل قیولی هستش.
یک مدار سوئیچینگ رو که از نوع Push-Pull هست براتون اینجا میذارم:
دیدگاه