اطلاعیه

Collapse
No announcement yet.

تجزیه و تحلیل فوق تخصصی رگولاتور باک

Collapse
X
 
  • فیلتر
  • زمان
  • Show
Clear All
new posts

    تجزیه و تحلیل فوق تخصصی رگولاتور باک

    با سلام

    یکی از مهم ترین و ساده ترین ترکیب های منابع تغذیه سوئیچینگ ترکیب باک می باشد که اساس کار سوئیچینگ را به خوبی نشان می دهد و برای یادگیری سوئیچینگ فهم این ترکیب ضروری است.
    در گذشته به اموزش ساده ای از سوئیچینگ پرداختیم که توانست مقدمه ای برای افرادی باشد که می خواهند سوئیچینگ را یاد بگیرند. حال می خواهیم قسمت دوم آموزش را به گونه ای تخصصی شروع کنیم که برای همه مفید باشد.
    شاید بپرسید رگولاتور باک بسیار ساده است و بررسی آن به تاپیک نیاز ندارد. اما باید بگویم که بررسی خیلی دقیق این ترکیب می تواند مرجعی برای رفع مشکلات بیشتر مدارات سوئیچینگ باشد.
    این بررسی باید به گونه ای باشد که بتوانیم در آخر یک کتاب هزار صفحه ای پیرامون رگولاتور باک بنویسیم.شاید برای دوستان مدارات های ولتاژ و کوره القایی جذابیت بیشتری داشته باشه اما اگر باک را خوب درک کنیم قطعا ساخت باقی مدارات ساده تر خواهد شد . اکثر عزیزان محقق دنبال انجام کارهای بزرگ و پیچیده هستند اما باید بدانید تمامی دانشمندان و محقیقین از کارهای کوچک شروع کرده اند.
    کاری کوچک اما بسیار بزرگ
    خلاصه بعد ها این تاپیک حرفهای زیادی برای گفتن خواهد داشت .

    ابتدا به تعریف این رگولاتور و طرح سوالات می پردازیم :

    1- رگولاتور باک چیست ؟ 2- کاربرد های رگولاتور باک ؟ 3- بلوک دیاگرام رگولاتور باک ؟
    4- اجزای رگولاتور باک ؟ 5- عملکرد رگولاتور باک ؟ 6- بررسی راندمان در باک ؟
    7- افزایش راندمان و بهبود رگولاتور باک ؟ 8- مشتقات و ترکیب های مشابه باک ؟
    9- بررسی خرابی و بی کیفیت بودن و یا معیوب بودن و هر قطعه در عملکرد رگولاتور باک؟
    10 - محاسبات دقیق مقادیر برای یک رگولاتور باک و همچنین بررسی فرمول های ذکر شده ؟
    11- بررسی نحوه کنترل یک رگولاتور باک ؟ 12- بررسی کنترلر های رگولاتور باک ؟
    13- بررسی فیدبک در رگولاتور باک ؟ 14- بررسی آی سی کنترلر ها و ضریب اطمینان هر کدام ؟
    15- بررسی سایر کنترلر ها و کنترلر های دیجیتال نظیر میکروکنترلر ها و CPLD و FPGA و .... ؟
    16 - بررسی عملکرد رگولاتور باک با یک دیوتی سایکل ثابت و کنترل نشده؟
    17- بررسی باک پی اف سی و مدارات اصلاح ضریب قدرت با رگولاتور باک ؟
    18- بررسی چند منبع تغذیه تجاری و کاربردی و تحلیل آنها که از ترکیب باک استفاده می کنند ؟
    19- نکات مهم برای طراحی پی سی بی یک رگولاتور باک ؟ 20 - بررسی تاثیر PCB در عملکرد مدار ؟
    21- نکات ساخت و طراحی رگولاتور باک توان بالا؟ 22- بررسی ساخت رگولاتور باک در ابعاد بسیار کوچک؟
    23 - بررسی رگولاتور باک به عنوان ال ای دی درایور و سایر مدارات کاربردی مشابه ؟
    24- عیب یابی رگولاتور باک و بررسی شکل موج ها و تست قطعات و تعمیر آنها ؟
    25-بررسی بسیار دقیق ویژگی های هر قطعه و اجزا رگولاتور باک ؟ 26 - باک در فرکانس بالا ؟
    27- محدود کننده جریان و محافظ جریان در رگولاتور باک و بررسی انواع مدارات برای کنترل جریان باک؟
    28- بررسی خنک کاری و عمل کرد خنک کننده در باک و همچنین بررسی عملکرد باک در دما های مختلف؟
    29- بررسی عملکرد رگولاتور باک در بارهای مختلف و بررسی پایداری و بهبود آن ؟
    30 - سوالات دیگر ؟

    اگر سوالی بود باز مطرح کنید فقط از طریق پیغام خصوصی
    البته باز هم می خوام مثل گذشته این تاپیک منظم باشه و فقط مطالب خوب و نتیجه گیری ها مطرح بشه و برای مشارکت دیگر دوستان تاپیک دیگری وجود دارد. که از دوستان می خوام هر مطلبی رو فقط در تاپیک پرسش و پاسخ مطرح کنند.
    باز هم تاکید می کنم لطفا در این تاپیک پاسخی ارسال نکنید.
    تاپیک پرسش و پاسخ : http://www.eca.ir/forums/thread74406.html
    جدیدترین ویرایش توسط ناصر منتظری; ۱۵:۳۲ ۱۳۹۵/۰۹/۱۱.

    sigpic

    #2
    پاسخ : تجزیه و تحلیل فوق تخصصی رگولاتور باک

    تعریف رگولاتور باک :
    رگولاتور و یا مبدل باک یک مبدل کاهنده ی ولتاژ است که می تواند ولتاژ خروجی را به میزان دلخواه کنترل و یا تثبیت کند.ولتاژ خروجی این مبدل همواره کمتر از ولتاژ ورودی است اما جریان خروجی می تواند از جریان ورودی بیشتر باشد. به طور مثال می توان با یک مبدل باک ولتاژ 20 ولت با قابلیت جریان دهی تا 1.2 آمپر را به ولتاژ 10 ولت با قابلیت جریان دهی تا 2 آمپر تبدیل کرد.
    رگولاتور باک تشابه زیادی با رگولاتور های معمولی خطی دارد با این تفاوت که عنصر کنترلر ولتاژ در رگولاتور خطی معمولا یک ترانزیستور است که توسط جریان کنترل می شود و مانند یک مقاومت متغییر توان بالا عمل می کند اما در باک عنصر کنترل کننده یک ترانزیستور یا ماسفت و یا به عبارت بهتر یک سوئیچ است که با خاموش و روشن شدن مداوم آن ولتاژ خروجی کنترل می شود.

    ضمنا ممکن است پاسخ به سوالات مطرح شده چند پست عقب یا جلو باشد و یا ممکن است پاسخ برخی سوالات مطرح شده چند صفحه مطلب باشد .
    از عزیزان می خواهم که حتما در بحث شرکت کنند و به سوالات مطرح شده در تاپیک پرسش و پاسخ توجه کنند و همچنین مطالب اگر نقص دارد و یا مطالب بهتری وجود دارد در تاپیک پرسش و پاسخ مطرح نمایند.
    با تشکر

    sigpic

    دیدگاه


      #3
      پاسخ : تجزیه و تحلیل فوق تخصصی رگولاتور باک

      کاربرد های رگولاتور باک :
      رگولاتور باک همانند هر منبع تغذیه ای کاربرد های فراوانی دارد : البته برخی از کاربردها به کمک مدارات جانبی دیگر محقق می شود و نه به تنهایی. به طور مثال چند کاربرد باک را می توان ذکر نمود :
      1- کاهش و تثبت ولتاژ
      2- باک پی اف سی یا اصلاح ضریب قدرت توسط باک
      3- منابع تغذیه غیر ایزوله
      4- مبدل دی سی به دی سی کاهنده
      5- منبع تغذیه آزمایشگاهی
      6- ال ای دی درایور توسط باک
      7- و ...
      کاربرد های زیادی را می توان ذکر نمود که مهم ترین آنها را لطفا در تاپیک پرسش و پاسخ ذکر کنید. ممنون

      لطفا پاسخ ها را مرج یا ترکیب نکنید ( دوستان عزیز اجرایی و مدیران محترم )

      sigpic

      دیدگاه


        #4
        پاسخ : تجزیه و تحلیل فوق تخصصی رگولاتور باک

        با تشکر از دوستان عزیزی که در بحث شرکت می کنند که اولین دوست عزیزم سید علی . م پیش قدم شده است .
        من قول می دهم این تاپیک تاپیک بسیار مفیدی خواهد شد اگر کمک دوستان نیز بیشتر شود. لطفا تمام نظرات و انتقادات و میاحث علمی و ... را لطفا حتما فقط در تاپیک پرسش و پاسخ مطرح کنید با تشکر فراوان اینم آدرس تاپیک پرسش و پاسخ :
        سلام قرار شد تاپیک اصلی دست نخورده باقی بماند و فقط مطالب نتیجه گیری شده در آن قرار بگیرد و در این تاپیک به بحث و گفت و گو بپردازیم. ابتدا از دوستان می خوام تاپیک اصلی رو بخونن و نظرشونو بگن ؟ دوم اینکه ایا سوالات دیگری پیرامون باک باقی مانده که من اضافه کنم ؟ سوم اینکه ترکیب باک رو شروع می کنیم با تعریف آن . لطفا یک تعریف


        اجزای یک رگولاتور باک :

        رگولاتور باک شامل اجزای کمی است اما هر جز می تواند در جایگاه خود پیچیده باشد.
        اجزای اصلی رگولاتور باک :
        1- سوئیچ اصلی
        2- مدار کنترلر
        3- مدار فلای ویل یا هرزگرد
        4- خازن های صافی
        5- بار
        1- سوئیچ اصلی :
        این سوئیچ می تواند ماسفت و یا ترانزیستور و یا آی جی بی تی (IGBT) باشد و وظیفه اصلی آن روشن و خاموش شدن و انتقال انرژی به سمت بار و مدار هرز گرد می باشد .
        2- مدار کنترلر :
        مدار کنترلر می تواند یک آی سی و یا هر نوع کنترل کننده مانند میکرو کنترلر باشد که وظیفه ی آن کنترل روشن و خاموش بودن سوئیچ است . کنترلر می تواند از ولتاژ و جریان خروجی و ورودی نمونه برداری کند و کنترل و حفاظت سیستم را انجام دهد.
        3-مدار فلای ویل یا هرز گرد :
        این مدار شامل یک سلف و یک خازن و یک دیود هرزگرد است . این مدار در واقع می تواند به عنوان مدار میانگین گیر یا انتگراتور نیز نامیده شود. این مدار را در همین پست تشریح می کنیم.
        4- خازن های صافی :
        در ورودی و خروجی مبدل ها نیاز به خازن صافی داریم . این خازن ها به قدری مهم هستند که آنها را در شمار اجزای اصلی قرار داده ام .البته می توانستیم خازن خروجی را جز مدار فلای ویل یا هرزگرد حساب کنیم و همچنین خازن ورودی را می توان جز منبع ورودی به حساب آورد. وظیفه این خازن ها ذخیره سازی انرژی است .و یک مبدل برای اینکه بتواند در شرایط مناسبی کار کند به خازن های خوب و با کیفیت در ورودی و خروجی نیاز دارد. البته بعد ها بیشتر در مورد خازن صحبت خواهیم کرد.
        5- بار :
        هدف از ساخت مبدل تغذیه ی بار است که باید به خصوصیات آن نیز همواره توجه کنیم . در برخی موارد مصرف کننده و یا بار های مختلفی به مبدل متصل می شوند که باید نکات خاصی را در مدار باک مد نظر قرار دهیم.

        توضیح مدار فلای ویل :
        حتما از دوستان رشته مکانیک بخواهید برای شما یک فلای ویل را شرح دهند : فلای ویل یک چرخ بزرگ و سنگین است که اگر آنرا بچرخانیم می تواند انرژی را در خود ذخیره کند و مدتی به چرخش ادامه دهد . در خودرو ها برای آن که گشتاور های تولید ی توسط موتور که به شکل ضربه هستند یکنواخت شود از فلای ویل استفاده می شود. در بعضی از اسباب بازی ها نیز من فلای ویل را دیده ام مثلا ماشین های اسباب بازی اگر دیده باشید برخی از آنها یک فلای ویل دارند و وقتی شما ان را روی زمین می کشید برای مدتی فلای ویل آنها می چرخد و باعث می شود چرخ های ماشین اسباب بازی ما برای مدتی حرکت کند. در واقع فلای ویل از گشتاور های وارده میان گین گیری یا انتگرال گیری می کند . همچنین فلای ویل انرژی را در خود ذخیره می کند و آن را پس می دهد.
        حال در مدار ما نیز همین اتفاق می افتد . سلف و خازن انرژی را در خود ذخیره می کنند و به خروجی می دهند و البته میانگین گیری نیز انجام می دهند که بعد ها نیز بیشتر به آن می پردازیم.
        پس می توان گفت سلف و خازن وظیفه ذخیره سازی انرژی و میانگین گیری را بر عهده دارند. دیود نیز برای تکمیل مدار فلای ویل لازم است که بعدا در مورد وظیفه آن بحث می کنیم.
        جدیدترین ویرایش توسط ناصر منتظری; ۱۶:۱۶ ۱۳۹۵/۰۸/۲۱.

        sigpic

        دیدگاه


          #5
          پاسخ : تجزیه و تحلیل فوق تخصصی رگولاتور باک

          نحوه عملکرد رگولاتور باک :

          برای تحلیل عملکرد رگولاتور باک باید دو وضعیت روشن و خاموش را برای سوئیچ بررسی کنیم.

          1- زمانی که سوئیچ روشن است :
          هنگامی که سوئیچ روشن است جریان از منبع ورودی به سمت بار حرکت می کند و سلف و خازن را شارژ می کند .
          سلف با منظم کردن مولکول های مغناطیسی هسته توسط میدان مغناطیسی انرژی را در خود ذخیره می کند و خازن بارهای الکتریکی را توسط میدان الکتریکی در عایق خود ذخیره می کند.
          البته سلف در لحظه اول وصل سوئیچ با عبور جریان مخالفت می کند اما کم کم جریان آن زیاد می شود به همین خاطر شکل موج جریان سلف شبیه یک موج رمپ است .
          2- هنگامی که سوئیچ خاموش است :
          با خاموش شدن سوئیچ سلف با تغییرات ناگهانی جریان مخالفت می کند و طبق قانون اینرسی که هر چیزی دوست دارد در وضعیتی که دارد بماند و همچنین قانون عکس العمل با تغییر پلاریته ولتاژ در دو سر خود به برقراری جریان کمک می کند. در واقع هنگامی که سلف توسط جریان شارژ شده است و این جریان به یک باره قطع می شود سلف خودالقایی ایجاد کرده و با تغییر پلاریته خود دشارژ می شود.
          یعنی با خاموش شدن سوئیچ جریان از سلف و خازن به سمت بار حرکت می کنند. البته هنگامی که سلف خود القایی ایجاد می کند دیود روشن می شود و با بستن مدار سلف از سوئیچ محافظت می کند.
          شکل موج ها برای بیان توضیحات بهتر هستند که البته بسته به مقدار قطعات و شرایط باک شکل موج ها متفاوت است .
          لطفا اگر توضیحات تکمیلی بهتری را می توانید ارائه بفرمایید در تاپیک پرسش و پاسخ مطرح نمایید. امید است زین پس همکاری اساتید بیشتر شود.
          جدیدترین ویرایش توسط ناصر منتظری; ۱۶:۱۸ ۱۳۹۵/۰۸/۲۱.

          sigpic

          دیدگاه


            #6
            پاسخ : تجزیه و تحلیل فوق تخصصی رگولاتور باک

            با سلام و درود
            امیدوارم تا اینجای بحث از مطالب استقبال کرده باشید و امیدوارم مشارکت دوستان بیشتر هم بشه
            قبل از ادامه بحث باید چند تا نکته بگم:
            دوستان مشارکت خیلی کمه که من رو دلسرد می کنه و باور کنید هر وقت کسی جواب میده تو تاپیک پرسش و پاسخ خیلی خوشحال میشم.
            بعدش مطالبی که گفته میشه خالی از اشکال نیست از اساتید می خوام همه نظر بدن و مطالب رو رفع اشکال کنیم.
            به زودی به مطالب جالبی هم می رسیم که ازتون می خوام دوستان و آشنایان رو هم دعوت کنید در بحث .
            این تاپیک جنبه آموزشی برای کل سوئیچینگ خواهد داشت در آینده و باک پله اول ماست.

            بلوک دیاگرام باک :

            در شکل بالا بلوک دیاگرام باک رو مشاهده می کنید و همان گونه که قبلا اشاره شد باک از منبع ورودی یک سوئیچ و یک دیود و یک فیلتر ال سی و بار و شبکه کنترل تشکیل شده است.
            در شبکه کنترل ولتاژ نمونه با ولتاژ مرجع مقایسه می شود و توسط کنترلر سوئیچ را قطع و وصل می کند.
            قطع و وصل سوئیچ در هر ثانیه به تعداد زیادی انجام می شود ولی مدت زمان قطع با مدت زمان وصل تفاوت دارد که موجب کنترل ولتاژ خروجی می شود و می توان توسط این کنترلر یک ولتاژ رگوله شده در خروجی داشته باشیم.
            تفاوت منبع سوئیچینگ و خطی :
            فرض کنید یک منبع آب داریم و می خواهیم مقدار مشخصی آب برداریم و شیر منبع آب هم فقط یا قطع است و یا وصل و حد وسط ندارد .
            یک راه این است که ما ظرف مورد نظر را طوری زیر شیر منبع بگیریم که مقداری آب وارد ظرف شود و باقی آن بیرون بریزد.
            راه دوم این است که شیر را کمی باز بگذاریم و سپس ببندیم و این کار را مرتبا تکرار کنیم و هر وقت آب بیشتری بخواهیم باید مدت زمان وصل شیر بیشتر باشد.
            منبع خطی مانند راه اول است و منبع سوئیچینگ مانند راه دوم عمل می کند . در روش اول مازاد آب هدر می رود و همان گونه که میدانید کشور با کم آبی روبه رو هست و باید در مصرف آب صرفه جویی کنیم . پس روش دوم بهتر است زیرا هدر رفت آب کمتر خواهد بود.
            همین جا از همه عزیزان می خوام در مصرف آب صرفه جویی کنند و همچنین در بحث ما شرکت کنند.

            sigpic

            دیدگاه


              #7
              پاسخ : تجزیه و تحلیل فوق تخصصی رگولاتور باک

              سلام دوستان عزیز
              عکس ها در جایی آپلود شد که زود پاک نشوند به سفارش دوست عزیزم وحید که ازش تشکر می کنم چون برای این کار خیلی زحمت کشید.
              از عزیزانی که این مطالب رو می خونن در خواست می کنم اگر این مطالب مفید هست و یا حتی اگر اصلا مفید نیست در تاپیک پرسش و پاسخ نظر بدهند و سوال بپرسند و در تکمیل بحث کمک کنند.
              نحوه عملکرد باک :
              همان گونه که می دانید باک با قطع و وصل سوئیچ ولتاژ خروجی را کنترل می کند.
              تعداد قطع و وصل سوئیچ در هر ثانیه فرکانس سوئیچینگ نامیده می شود . Fs
              و مدت زمان روشن بودن سوئیچ نسبت به کل زمان یا دوره تناوب را دیوتی سایکل می نامند. D.C. که دیوتی سایکل یه عدد بدون واحد است و معمولا برحسب درصد بیان می شود.
              توجه کنید دیوتی سایکل مدت زمان روشنی به مدت زمان خاموشی نیست بلکه مدت زمان روشنی به زمان کل است.

              دیوتی سایکل را با D و یا با D.C نشان می دهند.


              در هر منبع برای کنترل خروجی باید یک نمونه از خروجی داشته باشیم این مقدار نمونه را با یک مقدار مرجع مقایسه می کنیم و حاصل یک مقدار خواهد بود و آنرا مقدارخطا می نامیم که از مقایسه این مقدار با یک موج مثلثی یا دندانه اره ای می توان موج PWM را ساخت و با اعمال آن به سوئیچ می توان عمل کنترل را انجام داد.
              موج PWM همان موج مربعی است که مدت زمان روشنی با خاموشی آن می تواند تفاوت داشته باشد. موج PWM به معنای مدولاسیون عرض پالس می باشد زیرا تغییرات آن در عرض پالس می باشد.
              به شکل زیر توجه کنید :

              در شکل بالا می بینید که با مقایسه یک موج مثلثی با یک مقدار که می تواند یک نمونه ولتاژ باشد موج PWM حاصل می شود و این موج PWM می تواند سوئیچ باک را کنترل کند .
              اگر مقدار ولتاژ خروجی زیاد شود مقدار خطا کم می شود و عرض پالس سیگنال PWM هم کم می شود و خروجی کاهش می یابد و برعکس اگر مقدار ولتاژ خروجی به هر دلیلی مثل تغییر بار کم شود عرض پالس زیاد می شود تا بتواند ولتاژ خروجی را کنترل و تثبیت کند.
              پس رگولاتور باک یا یک منبع سوئیچینگ با این روش می تواند ولتاژ خروجی را تثبیت کند.

              بنا به در خواست عزیزان بحث داغ و جذاب فیدبک و کنترل و پایداری را زود تر آغاز می کنیم.

              sigpic

              دیدگاه


                #8
                پاسخ : تجزیه و تحلیل فوق تخصصی رگولاتور باک

                سلام
                فیدبک و کنترل و پایداری قسمت اول
                به بحث شیرین و جذاب فیدبک و کنترل و پایداری خوش آمدید. این مطلب بسیار مفصل و طولانی خواهد بود و در چند بخش ارائه می شود. مطالب زیادی هست که باید بگم و دیگه خودتون ببینید چقدر دارم به فیدبک فکر می کنم :

                فیدبک از دست تو مُردم خم شد کمرم *********************************** ز دست قطعات فیک و بد ، در به درم
                نوسان آمد و شد آن سوئیچینگم ویران************************************ من بیچاره ز دست نویز هم خون جگرم
                خوب دگر شعر بس است زیرا من *************************************** ز پس پرده ی این کنترلر بی خبرم

                لطفاً اگر در این مطالب اشکالی مشاهده نمودید حتما به بنده اطلاع دهید و در تاپیک پرسش و پاسخ بحث کنید. متاسفانه برخی از سوالات مطرح شده در انجمن فقط برای رفع عیب یک مدار خاص هست و چیزی به علم کسی اضافه نمی کنه اما در این تاپیک امیدوارم همه یه مطلبی رو یاد بگیریم . پس تقاضا می کنم بیشتر در این گونه بحث ها شرکت کنید.
                در مورد فیدبک و کنترل و پایداری در دانشگاه ها که معمولا فقط تئوری یاد میدن در کتاب های سوئیچینگ هم اگر خیلی خوب باشه فقط یکم مطالب جزئی رو بیان می کنند و در برخی اپلیکیشن نوت ها هم فقط فرمول های محاسبه رو ارائه می دهند که خوب باعث میشه اگه هر سه تا رو هم بخوانید باز هم نتیجه خوبی نگیرید . اما اینجا می خواهیم کل مطالب رو بررسی کنیم و همچنین این مطلب کنترل و پایداری و فیدبک رو از ریشه بفهمیم . این مطلب فقط برای باک نیست بلکه برای بقیه توپولوژی های دیگر نیز می توانیم از آن استفاده کنیم. همین جا تقاضا می کنم هر مطلب و داکیومنتی دارید که در مورد فیدبک و پایداری است را در تاپیک پرسش و پاسخ معرفی کنید.
                دلیل استفاده از سیستم کنترل در یک منبع تغذیه سوئیچینگ این است که ما می خواهیم خروجی تابعی از مقدار مرجع یا رفرنس باشد که از آن به عنوان ورودی سیستم نیز یاد می کنیم و همچنین می خواهیم ولتاژ خروجی یک رگولاتور همواره ثابت بماند پس باید یک سیستم کنترلی داشته باشیم. این سیستم کنترلی در حضور نویز و اغتشاش و هر عامل خارجی که خروجی را تغییر می دهد ، عمل کنترل و تثبیت را انجام می دهد و همواره خروجی مطلوب را برای ما فراهم می کند.
                البته ما فقط بخشی از کنترل را بررسی می کنیم که مورد نیاز ماست.
                خوب سیستمی که ما باهاش یک منبع تغذیه سوئیچینگ رو کنترل می کنیم یک سیستم کنترل خطی است. کنترل خطی وقتی استفاده می شود که رفتار سیستم ما خطی است. در یک سیستم خطی تئوری جمع آثار صادق است و خاصیت جمع پذیری دارد یعنی اگر ورودی A به سیستم داده شود و خروجی AA دریافت شود و سپس ورودی B داده شود و خروجی BB گرفته شود در این صورت با اعمال ورودی A+B خروجی AA+BB دریافت می گردد و همچنین یک سیستم خطی همگن است یعنی اگر ورودی X برابر شود ، خروجی هم X برابر می شود. هر سیستمی هم که خطی نباشد پس قطعا غیر خطی است که مورد بحث ما نیست.
                پس در هر منبع تغذیه یا رگولاتور سوئیچینگ و یا حتی منبع خطی و آنالوگ یک سیستم حلقه بسته ی کنترلی داریم که وظیفه ی آن تثبیت ولتاژ خروجی است .
                اولین سیستم کنترلی را جیمز وات برای کنترل یک موتور بخار به کار برد و یک گاورنر جالب برای کنترل موتورش طراحی نمود. کلمه ی رگولاتور به معنای تثبیت کننده است. برای کنترل یک رگولاتور از فیدبک منفی استفاده می شود . فیدبک منفی یعنی هنگامی که خروجی زیاد شد آن را کاهش دهد و هنگامی که خروجی به هر دلیلی کم شد آن را افزایش دهد تا همواره ما مقدار ثابتی را دریافت کنیم. به شکل زیر خوب دقت کنید :

                برای انجام عمل کنترل به یک مقدار معین نیاز داریم . مقدار معینی که خط کش ما است و ما هر چیزی را با آن مقدار معین اندازه می گیریم ، این مقدار معین را مقدار مرجع یا مقدار رفرنس می نامیم . در ترازو ی دو کفه ای هم یک وزنه با مقدار مشخص وجود دارد که وزن هر چیز با آن مقایسه می شود . دقیقا همان عمل در اینجا صورت می گیرد و یک مقدار معین با یک مقدار نمونه برداری شده مقایسه می گردد . مقدار نمونه برداری شده نماینده مقدار خروجی سیستم است و معرف رفتار خروجی می باشد همانند عکس 3*4 که نشانگر ظاهر یک شخص می باشد.
                مقدار خطا یا مقدار ارور : برای کنترل به یک سیگنال مرجع نیاز داریم و یک مقدار نمونه ، از حاصل تفریق یا تفاضل بین مقدار مرجع یا رفرنس با مقدار نمونه برداری شده می توان مقدار خطا را مشخص نمود. مقدار خطا نشان می دهد که سیستم باید به چه سمتی حرکت کند تا خروجی مطلوب حاصل شود.
                مقدار خطا = مقدار مرجع -– مقدار نمونه برداری شده
                مقدار خطا هیچ وقت صفر نمی شود ممکن است بسیار بسیار کم باشد ولی هیچ گاه به صفر نمی رسد .
                مقدار خطا اگر با یک موج دندانه اره ای و یا مثلثی مقایسه شود یک موج PWM حاصل می شود که قبلا نیز آنرا توضیح داده ایم و این موج PWM با روشن و خاموش کردن ماسفت خروجی را کنترل می کند.

                خوب پس ما یک مقدار رفرنس داریم به عنوان ورودی که خروجی ما N برابر این مقدار رفرنس است در واقع شبکه A یک تقویت کننده است . در یک رگولاتور باک نیز ماسفت نقش یک تقویت کننده دارد که موج PWM را تقویت می کند . البته به نوعی مدولاسیون نیز انجام می شود می توان گفت ماسفت موج PWM را بر روی تغذیه ورودی مدوله می کند و به نوعی یک مدولاتور قدرت نیز داریم. شبکه B بتا یک تضعیف کننده است که مقدار خروجی را به سطحی می رساند که بتوانیم با آن سیستم را کنترل کنیم.
                در شکل زیر می بینید که ماسفت یک مدولاتور قدرت PWM است و مدار فلای ویل دمدولاتور است و در واقع ماسفت نقش یک تقویت کننده را بازی می کند که ولتاژ مرجع ما را تقویت و چند برابر می کند و به خروجی می دهد. برای کاهش تلفات در کنترلر از موج مربعی استفاده می کنیم که همان PWM است. تقویت یک موج مربعی کار آسانی است و راندمان بالایی دارد زیرا می توان از ماسفت استفاده کرد که در حالت روشن و یا خاموش قرار می گیرد و تلفات بسیار کمی دارد و البته در تاپیک آموزش سوئیچینگ به آن مفصل پرداخته ایم. نکته : یک رگولاتور یک تقویت کننده است که ولتاژ رفرنس را تقویت می کند.

                اگر در مورد مدارات نوسان ساز اطلاعات داشته باشید می دانید که یک نوسان ساز به یک تقویت کننده و یک شبکه فیدبک مثبت نیاز دارد که حاصلضرب گین در بهره فیدبک باید برابر یک باشد و فیدبک هم + باشد و اگر دقت کنید در می یابید که یک اسیلاتور با یک کنترلر فقط در نوع فیدبک و ورودی با هم تفاوت دارند . خوب باید کاری کنیم که مدار ما به سمت فیدبک مثبت نرود و اسیلاتور نشود. پس کار کنترل و پایداری کاری سخت است و قطعا محاسبات پیچیده ای دارد و همین کار طراح را سخت می کند البته برخی اوقات طراحان برای رسیدن به جواب از روش سعی و خطا نیز استفاده می کنند.
                لطفا حتما با ما همراه باشید ...
                ادامه دارد ...

                sigpic

                دیدگاه


                  #9
                  پاسخ : تجزیه و تحلیل فوق تخصصی رگولاتور باک

                  فیدبک و کنترل و پایداری قست دوم
                  گفتیم برای کنترل یک فیدبک منفی نیاز است.
                  و همچنین یک سیگنال خطا که با آن عمل کنترل انجام می شود.

                  برای اینکه دقت در سیستم بالا برود باید مقدار مرجع کم باشد .مثلا مرجع یک ولتاژ یک ولتی باشد.برای درک بهتر تصور کنید که ما می خواهیم برای اندازه گیری ضخامت یک دفتر از یک خط کش استفاده کنیم ، خوب خط کش دقت پایینی دارد و زمانی که از یک میکرو متر یا یک کولیس استفاده می کنیم با دقت بالاتری می توانیم ضخامت دفتر را اندازه گیری کنیم. در قسمت قبل از مثال ترازوی دو کفه ای استفاده کردیم و گفتیم عمل مقایسه در آن انجام می شود پس می توان گفت در ترازوی دو کفه ای ما هنگامی که وزنه کوچکتری قرار دهیم دقت اندازه گیری وزن بالاتر می رود . مثلا وقتی که می خواهیم تعدادی گردو را وزن کنیم بهتر است از یک وزنه ی ده گرمی استفاده کنیم تا یک وزنه ی صد گرمی حال برای اندازه گیری وزن دویست گردو باید عمل مقایسه به دفعات بیشتری انجام شود.
                  به منبع تغذیه خودمان بر می گردیم جایی که قرار بود برای افزایش دقت مقدار مرجع را کم کنیم و چون مقدار رفرنس کم است نیاز داریم به یک گین تا پاسخ خروجی سریع تر شود یعنی گین عمل مقایسه را سرعت می بخشد .همچنین باید برای به دست آوردن سیگنال خطا از یک قطعه مانند آپ امپ استفاده کنیم تا هم کار مقایسه و تفاضل بین ورودی و مرجع حاصل شود و هم یک گین به مقدار خروجی اضافه شود.
                  گین یعنی ضریب تقویت و برای اینکه رگولاتور ما بهتر عمل کنترل را انجام دهد به یک گین بالا نیاز داریم.
                  خوب همه ی دردسر ها از اینجا شروع می شود زیرا اپ امپ ایده آل نداریم و در هر آپ امپی بهره یا گین و همچنین پهنای باند محدود است . که اگر این محددیت نبود عمل کنترل به خوبی انجام می شد و مشکلی پیش نمی آمد . اما چون هم بهره و هم گین محدود است باید کاری کنیم که اپ امپ در شرایط مناسب کار کند که به این عمل جبران سازی می گویند.
                  پس برای کنترل بهتر نیاز داریم مرجع با مقدار کم در نتیجه نیاز داریم به گین بالا برای پاسخ سریع و در نتیجه نیاز داریم به یک آپ امپ ایده آل که چون این قطعه را در اختیار نداریم مجبوریم از آپ امپ موجود استفاده کنیم و شرایط کاری آن را به گونه ای تغییر دهیم که در شرایط مناسب و مورد نظر ما کار کند .

                  دوستان و عزیزانی که این مطالب رو می خونن باید مطالبی از جمله کنترل خطی و الکترونیک 3 رو گذرونده باشن تا بهتر مسائل رو درک کنند. در درس الکترونیک 3 به تقویت کننده های فیدبک دار اشاره شده و گفته شده است هر تقویت کننده ای یک گین و یک پهنای پاند فرکانسی دارد که حاصلضرب گین در پهنای باند برای هر تقویت کننده عددی ثابت است و با کاهش گین پهنای باند تقویت کننده زیاد می شود.
                  در اینجا نیز باید از یک تقویت کننده ی فیدبک دار برای ارور امپلی فایر استفاده کنیم که گین بالا داشته باشد و پهنای باند مناسب نیز داشته باشد.
                  مساله اصلی ما جبران سازی این تقویت کننده است و بعدا بیشتر با جبران سازی آشنا خواهیم شد.
                  با ما همراه باشید ...
                  ادامه دارد ...
                  جدیدترین ویرایش توسط ناصر منتظری; ۲۱:۲۹ ۱۳۹۵/۰۹/۱۳.

                  sigpic

                  دیدگاه


                    #10
                    پاسخ : تجزیه و تحلیل فوق تخصصی رگولاتور باک

                    سلام و عرض خداقوت بسیار مفید و زیبا و ساده مطالب رو تفسیر کردید ارادتمند شما هستم.

                    دیدگاه


                      #11
                      پاسخ : تجزیه و تحلیل فوق تخصصی رگولاتور باک

                      سلام اولا اینکه مبحث واقعا جالبه دوما شما بهتر نبود روی نقشه اون جاهایی که شکل موج رو نشون دادین رو دقیق نمیدونه مال کجاست من میدونم چون یکم با باک اشنا هستم ولی برا بقیه میگم

                      دلیل: ادغام دو پست برای جلوگیری از اسپم

                      چی شد میشه بیش تر توضیح بدید

                      دیدگاه


                        #12
                        پاسخ : تجزیه و تحلیل فوق تخصصی رگولاتور باک

                        سلام دوستان.
                        برای این تاپیک یک سری منابع که شامل کتاب و اپلیکیشن نوت هست معرفی شده ولی هیچ لینکی ازونها قرار داده نشده.
                        من این تاپیک رو خوندم و منابعی که معرفی شده ( تو تاپیک پرسش و پاسخ هم معرفی شده بازم) رو پیدا کردم ( واقعا منابع مفیدی هستند) که زحمت زیادیم داشت بعضی سایت ها اجازه دانلود نمیداد بعضیاشون ثبت نام میخواست و...
                        من همرو دانلود کردم و همرو یکجا قرار میدم براتون که دیگه وقت و انرژیتون صرف پیدا کردن منابع نشه و تنها زحمتی که برا شما میمونه اینه که با یک کلیک همرو دانلود کنید.
                        این فایل زیپ شامل موارد زیر هست:
                        کد:
                        Capacitor Calculation for Buck converter IC.pdf
                        Basic Calculation of a Buck Converter's Power Stage.pdf
                        AN-1197 Selecting Inductors for Buck Converters.pdf
                        Reducing Ringing Through PCB Layout Techniques.pdf 
                        Designing Switching Voltage Regulators With the TL494.pdf 
                        Is Your IGBT Gate-Driver Power Supply Optimized.pdf 
                        DRIVE CIRCUITS FOR POWER MOSFETs AND IGBTs.pdf 
                        Stability Analysis of Voltage FeedBack OpAmps.pdf 
                        Feedback, Op Amps and Compensation.pdf
                        Compensator Design Procedure for Buck Converter with Voltage-Mode Error-Amplifier.pdf 
                        Use Gate Charge to Design the Gate Drive Circuit for Power MOSFETs and IGBTs.pdf
                        Gate Drive Characteristics and Requirements for HEXFET• Power MOSFETs.pdf
                        Vodovozov V,Power electronic converters.pdf
                        Veri Best Switch Mode Power Supply Design Manual.pdf 
                        switching power supply design third edition.pdf
                        Steven M.Sandler Switch-Mode Power Supply Simulation Spice.pdf
                        Solutions to Supplemental Problems Power Electronics Ned Mohan.pdf
                        Sanjaya ManiIdala Switching Power Supplies A to.pdf
                        Rengang Chen Integrated EMI Filters for Switch Mode Power Supplies.pdf
                        Raymond A. Mack Demystifying Switching Power Supplies.pdf 
                        Practical Switching Power Supply Design Marty-Brown.pdf 
                        ON Semiconductor SWITCH MODE Power Supply Reference Manual.pdf
                        Ned Mohan Power Electronics.pdf
                        Marty Brown Power Supply Cookbook- 2nd-Edition.pdf
                        Marty Brown Power Sources and Supplies World Class Designs.pdf 
                        Marian K. Kazimierczuk Pulse-width Modulated DcDc Power Converters.pdf
                        Luo Ft Ye H. Advanced Multi Quadrant Operation Dc-Dc Converters.pdf
                        Keng C. Wu Switch-Mode Power Converters Design Analysis.pdf 
                        Switchmode Power Supply Handbook 3rd editon.pdf
                        Johnny C. Bennett Practical Computer Analysis Switch Mode Power Supply.pdf
                        High Frequency, Switching Power Supplies-Theory and Design 2nd edition (1989).pdf
                        EMI filter design.pdf
                        برای دانلود کل مجموع معرفی شده کلید کنید ( لینک ).
                        موفق باشید.
                        توی کانال یوتیوب من قراراه طراحی انواع بردهای الکترونیکی مثل بردهای تک لایه، دو لایه یا به طور کلی بردهای چند لایه، بردهای مبتنی بر میکروکنترلر، بردهای صنعتی، بردهای الکترونیک قدرت و بردهای فرکانس بالارو یاد بگیریم.
                        همینطور کدنویسی انواع میکروکنترلرهای 8 بینی مثل میکروکنترلرهای خانواده AVR-STM8، میکروکنترلرهای میبتی بر معماری ARM مثل STM32 و پردازنده های مخصوص اینترنت اشیاء مثل ESP32-ESP8266 و DSPها یاد میگیریم.
                        https://www.youtube.com/@aKaReZa75​

                        دیدگاه


                          #13
                          پاسخ : تجزیه و تحلیل فوق تخصصی رگولاتور باک

                          قوی و عالی بود

                          دیدگاه


                            #14
                            پاسخ : تجزیه و تحلیل فوق تخصصی رگولاتور باک

                            با درود فراوان
                            بچه ها من فوق دیپلم الکترونیکم مال 20 سال پیشه وتقریبا هیچی یادم نمیاد از طراحی تو اون زمان طراحی های خودمو خودم انجام میدادم ولی حالا دیگه نه

                            دارم با دست خالی یه خط کوچیک مونتاژ راه میندازم از شما کمک میخوام توطراحی ها کار که راه بیفته جبران میکنم اگر میتونید کمک کنید .
                            با سپاس

                            دیدگاه


                              #15
                              پاسخ : تجزیه و تحلیل فوق تخصصی رگولاتور باک

                              عالی بود.استفاده کردم

                              دیدگاه

                              لطفا صبر کنید...
                              X