.gif){kind=small}
|
هدف از راه اندازی این وب سایت آموزشی، کمک کردن به علاقه مندان به یادگیری علم الکترونیک و میکروکنترلر بوده بخصوص دانش آموزان و دانشجویان که برای پیدا کردن مطلب مورد نظر خود سایتهای گوناگونی را جستجو میکنند که در نهایت به هدف خود نمی رسند، در این وب سایت سعی براین است که آموزش از پایه شروع شود. در ادامه با مثالهای نحوه استفاده از قطعات الکترونیک و عیب یابی آنها آموزش داده خواهد شد. همچنین پروژه های برای آموزش قرار داده شده است.
اسماعیل بخش زاد محمودی
09118315058
09336485452
09373054607
09390617786
telegram.me/Electronic_iran کانال
Esmail_bakhshzad@yahoo.com esmail2bakhshzad@gmail.com
محافظ تمام دیجیتال هوشمند وسایل برقی ( یخچال و فریزر- صوتی تصویری-کامپیوتر )
منبع تغذیه 0-32 ولت 0-5 آمپر قابل افزایش تا 0-20 آمپر (Power supply 0-5A 0-20A)
مدار کنترل کننده هوشمند تپ چنجر ترانس قدرت 63 کیلو ولت سه فاز
هشدار دهنده نشت گاز شهری و دود همراه با قطع خودکار گاز و برق
محافظت از سطح ولتاژ شارژ- جریان شارژ و دمای باطری های UPS تا 200 آمپر
محافظت و کنترل حد جریان سه فاز 0-200 آمپر در سه رنج کاری
کنترل و راه اندازی سروموتورهای الکتریکی و موتور DC و موتور ﭘله ای
قفل الکترونیکی هوشمند توسط تاچ لمسی (Touch Screen)
تابلوی روان با ماتریس 32*8 ارسال پیام متنی از طریق کامپیوتر
طراحی و ساخت فانکشن ژنراتور با کنترل لمسی توسط (Touch Screen)
محافظت و کنترل ولتاژ و جریان خروجی از مدار AC / DC
کنترل دور موتورهای الکتریکی و اعمال موج PWM و از طرق رابط تاچ ﭘد و LCDگرافیکی (Touch Screen)
پروژه مدار آشکارساز نشت گازمتان و گاز بوتان و LPG سنسور MQ
پروژه کنترل و محافظت دیجیتال ولتاژ
پروژه منبع تغذیهDigital 0-42V 5A
ولتمتر و آمپرمتر دیجیتال با AVR
برنامه نویسی میکروکنترلر 52 & 8051
مدار مبدل آنالوگ به دیجیتال ADC
کاربرد تراشه TTL 74HC573 در تابلو روان LED
مبدل آنالوگ به دیجیتال ADC میکرو کنترل AVR
کاربرد تراشه TTL74541 در ولتمتر دیجیتال با AVR
کاربرد تراشه رگلاتور ولتاژ LM723
تقویت کننده تفاضلی Single Operational Amplifier
استفاده از ترانزیستور برای سویچ کردن Switching Transistor
برنامه راه اندازی موتور پله ای Stop Motor
گذرگاه ارتباط دو سیمه میکرو کنترلر AVR – SPI
www.powerengineering.blogfa.com
الکترونیک مقدماتی
الکترونیک صنعتی
میکرو الکترونیک AVR
برنامه نویسی Assembl
1.پروژه آزمایشگر میکروکنترلر 8051-52
2.پروژه آزمایشگر میکروکنترلر PIC
3.پروژه ساعت RTC با میکرو 8051
4.محافظ تمام دیجیتال هوشمند AVR
5.پروژه LED-Stopper 7x20میکرو AVR
6.پروژه Digital Clock LED 32x8 AVR
7.پروژه Digital Voltmeter-Ammeter
8.پروژه منبع تغذیه Digital Power Supply 0-42V 5A
9.پروژه کنترل و محافظت دیجیتال ولتاژ خروجی AC/DC
10.پروژه ساعت دیجیتال RTC با AVR
11.پروژه مدار آشکارساز نشت گازمتان و گاز بوتان و LPG سنسور MQ
13.محافظت و کنترل ولتاژ و جریان خروجی از مدار AC / DC
14.طراحی و ساخت فانکشن ژنراتور با کنترل لمسی توسط (Touch Screen)
15.تابلوی روان با ماتریس 32*8 ارسال پیام متنی از طریق کامپیوتر
16.قفل الکترونیکی هوشمند توسط تاچ لمسی (Touch Screen)
17.کنترل و راه اندازی سروموتورهای الکتریکی و موتور DC و موتور ﭘله ای
18.محافظت و کنترل حد جریان سه فاز 0-200 آمپر در سه رنج کاری
19.محافظت از سطح ولتاژ شارژ- جریان شارژ و دمای باطری های UPS تا 200 آمپر
20. پروژه کنترل دور و زاویه چرخش موتور های گیربکس دار
21. محافظ ولتاژ برق شهر تایمر دار 30 آمپری
22.هشدار دهنده نشت گاز شهری و دود همراه با قطع خودکار گاز و برق
23. مدار کنترل کننده هوشمند تپ چنجر ترانس قدرت 63 کیلو ولت سه فاز
24. منبع تغذیه 0-32 ولت 0-5 آمپر قابل افزایش تا 0-20 آمپر (Power supply 0-5A 0-20A)
25. محافظ تمام دیجیتال هوشمند وسایل برقی ( یخچال و فریزر- صوتی تصویری-کامپیوتر )
1. مقالات در رابطه با سیستم های دیجتال و اطلاعاتی مفید در رابطه با Multimedia Card (MMC – SD)
2. مقالات در رابطه با آموزش میکروکنترلر AVR و PIC و8051-52 و...
دانلود نرم افزارهای کاربردی
1.نرم افزارهای برای میکروکنترلر 8051
2.نرم افزارهای برای میکروکنترلر PIC
3.نرم افزارهای برای میکروکنترلر AVR
ساعت
مبدل های DC به DC (چاپرها Chopper)
تبدیل ولتاژ مستقیم به ولتاژ مستقیم دیگر را چاپر یا DC-DC Convertor می نامند. در بسیاری از کاربردهای صنعتی نیاز به تبدیل یک منبع DC ولتاژ ثابت به یک منبع DC ولتاژ متغییر میباشد. چاپر وسیله ایست که مستقیما DC را به DC تبدیل میکند. چاپر می تواند جهت افزایش یا کاهش پله ای ولتاژ DC بکار گرفته شود. کلید چاپر را می توان با استفاده از BJT , MOSFET , GTO و یا تریستور با کموتاسیون اجباری پیاده سازی کرد.
برای دیدن در ابعاد واقعی بر روی عکس کلیک کنید. 
/Size (Large)/Power Electronic Chopper (01) Large.jpg)
چاپر:
به دو روش زیر میتوان نسبت خروجی را کنترل کرد:
- عملکرد فرکانس ثابت (مدلاسیون پهنای پالس)
- عملکرد فرکانس متغییر (مدولاسیون فرکانس)
چاپر کاهش پله ای با بار مقاومتی:
همانطور که در شکل مشخص است اگر کلید برای مدت زمان مشخصی بسته باشد ولتاژ ورودی دوسر بار می افتد و اگر کلید برای مدت زمان مشخصی قطع بماند ولتاژ دو سر بار صفر خواهد بود.
شکل زیر یک چاپر کاهش پله ای را به همراه شکل موجهای مربوط نشان میدهد.
/Power Electronic Chopper (02).gif)
چاپر افزایش پله ای:
از این چاپر میتوان جهت بالا بردن ولتاژ dc استفاده کرد. شکل زیر نیز یک نمونه از این نوع چاپر را به همراه شکل موجهای آن نشان می دهد. شکل اول آرایش انتقال انرژی را نشان می دهد که در آن انرژی تولید شده توسط چاپر به باتری منتقل می شود.
/Power Electronic Chopper (03).gif)
/Power Electronic Chopper (04).gif)
طبقه بندی چاپرها:
چاپرها از نظر طبقه بندی به پنج دسته یا کلاس های A, B, C, D, E تقسیم می شوند.
چاپر کلاس A:
دراین کلاس جریان به بار وارد می شود. جریان و ولتاژ هر دو مثبت هستند، این چاپر یک چاپر تک ربعی است و مشابه یک یکسو کننده عمل میکند.
/Power Electronic Chopper (05).gif)
چاپر کلاس B:
در این کلاس جریان از بار خارج می شود. ولتاژ بار مثبت و جریان بار منفی است، این چاپرنیز یک چاپر تک ربعی است اما در ربع دوم کار می کند و مشابه یک اینورتر عمل می کند، شکل زیر مربوط به چاپر کلاس B است.
/Power Electronic Chopper (06).gif)
/Power Electronic Chopper (07).gif)
چاپر کلاس C:
این کلاس یک چاپر دو ربعی است که در آن ولتاژ بار همیشه مثبت است و جریان بار مثت یا منفی است. چاپرهای کلاس A و B می توانند ترکیب شوند و یک چاپر کلاس C پدید آورند، این چاپر می تواند همانند یکسوکننده و هم همانند یک اینورتر عمل کند. شکل زیر مربوط به چاپر کلاس C است
/Power Electronic Chopper (08).gif)
/Power Electronic Chopper (09).gif)
چاپر کلاس D:
این چاپر یک چاپر دو ربعی است، جریان در این چاپر همیشه مثبت و ولتاژ می تواند مثبت یا منفی باشد، این چاپر نیز می تواند هم یکسو کننده و هم اینورتر باشد. شکل زیر یک نمونه از این چاپر است:
/Power Electronic Chopper (10).gif)
/Power Electronic Chopper (11).gif)
چاپر کلاس E:
این کلاس یک چاپر چهار ربعی است، ولتاژ و جریان در این چاپر می توانند مثبت یا منفی باشند، شکل زیر یک نمونه از این نوع چاپر را به همراه قطبیت ولتاژش نشان میدهد:
/Power Electronic Chopper (12).gif)
/Power Electronic Chopper (13).gif)
توجه: شما می توانید مدلهای کلیدی چاپرهای کلاس های A,B,C,D,E طراحی شده در نرم افزار شبیه ساز Proteus v7 به بالا آزمایش کنید می توانید آنها را همراه با مثال های دیگر از لینک معرفی شده همین بخش دانلود نمائید. پس از دانلود باز و بسته شدن کلید ها را همراه با فلش های نشان دهنده رنگی برای جهت های جریان و ولتاژ در مدار را به صورت عملی آزمایش نمایید و تأثیر این کلید ها را در هر یک از کلاس ها بررسی کنید.
/Power Electronic Chopper (14).gif)
/Power Electronic Chopper (15).gif)
رگولاتورهای تغییر دهنده حالت:
شکل زیر اجزاء یک رگولاتور تغییر دهنده حالت را نشان می دهد. تثبیت کردن معمولا از طریق روش مدولاسیون پهنای پالس در یک فرکانس ثابت انجام می گیرد و عنصر کلیدزنی معمولا BJT ,Mosfet ,IGBT قدرت می باشد. از شکل سیگنالهای کنترل می توان دریافت که خروجی یک چاپر DC با بار مقاومتی ناپیوسته و شامل هارمونیک می باشد. مقدار ریپل معمولا با استفاده از یک فیلتر LC کاسته می شود.
/Power Electronic Chopper (16).gif)
چهار توپولوژی پایه برای رگولاتورهای تغییر دهنده وجود دارد:
- باک Buck Converter
- بوست Boost Converter
- باک – بوست Buck–Boost Converter
- کیوک Ćuk Converter
رگولاتور باک BUCK Converter:
در یک رگولاتور باک مقدار متوسط ولتاژ خروجی کمتر از ولتاژ ورودی است. نمودار مدار یک رگولاتور باک که از یک MOSFET قدرت استفاده می کند در شکل روبرو نشان داده شده است که مشابه یک چاپر کاهش پله ای است.
/Power Electronic Chopper (17).jpg)
ساده ترین روش برای کاهش ولتاژ از یک منبع DC با استفاده از یک رگولاتور خطی (مانند 7805 ) است، اما تنظیم کننده های خطی انرژی زیادی را به عنوان اتلاف قدرت بیش از حد به صورت گرما تلف می کنند. برای ازبین بردن این نقص از مبدل باک استفاده می شود، از سوی دیگر می توان مدارهای فوق العاده کارآمد (95٪ یا بالاتر برای مدارهای یکپارچه) ساخت که مفید هستند برای کارهایی از قبیل تبدیل ولتاژ اصلی DC در یک PC یا کامپیوتر 12 به 3.3ولت، و نیز در یک لپ تاپ 12-24 ولت به 0.8-1.8 ولت ولتاژ مورد نیاز برای پردازنده را تبدیل می کنند.
/Power Electronic Chopper (18).jpg)
مدار تئوری مبدل باک
/Power Electronic Chopper (19).png)
این دو شکل نیز تنظیمات مدار از یک مبدل باک در دو حالت زمانی که سوئیچ بسته است و حالت خاموش، زمانی که سوئیچ باز است(فلش ها به عنوان مدل جریان) را نشان می دهند.
/Power Electronic Chopper (20).gif)
شکل زیر نیز قراردادهای نامگذاری اجزاء، ولتاژ و جریان را در یک مبدل باک نشان می دهد:
/Power Electronic Chopper (21).gif)
شکل زیر نیز سیر تکامل ولتاژ و جریان را با گذشت زمان در یک مبدل باک ایده آل در حالت پیوسته نشان می دهد:
/Power Electronic Chopper (22).gif)
عملیات اساسی مبدل باک جریان در سلف توسط دو سوئیچ (معمولا کنترلشده توسط ترانزیستور و دیود )، همه مولفه ها کامل در نظر گرفته می شوند. به طور خاص، افت ولتاژ سوئیچ و دیود صفر و جریان صفر است هنگامی که ترانزیستور خاموش و سلف مقاومت سری صفر. علاوه بر این، فرض بر این است که ولتاژ ورودی و خروجی در طول دوره از یک چرخه نامحدود تغییر نمی کنند.
مفاهیم
مدل مفهومی از مبدل باک بهتر است که در شرایط به سلف اجازه می دهد تا یک تغییر در جریان. هنگامی که سوئیچ بسته و در حال افزایش است، اما سلف نمی خواهد آن را به 0 تغییر دهد، پس از آن تلاش خواهد کرد به مبارزه با این افزایش با حذف ولتاژ، این افت ولتاژ ولتاژ منبع و در نتیجه ولتاژ خالص در سراسر بار را کاهش می دهد. با گذشت زمان، سلف اجازه خواهد داد که به آرامی افزایش یا کاهش ولتاژ آن در نتیجه افزایش ولتاژ خالص دیده می شود توسط بار. در طول این زمان، سلف ذخیره سازی انرژی است و در قالب یک میدان مغناطیسی عمل می کند. اگر سوئیچ قبل از بسته شدن سلف به طور کامل شارژ شود هنگامی که سوئیچ دوباره باز می شود، منبع ولتاژ را از مدار برداشته، بنابراین در حال حاضر سلف سعی خواهد کرد که برای مبارزه با ولتاژ که در حال تغییر است، که این کار را با معکوس کردن جهت ولتاژ انجام می دهد، سلف در مدار مانند یک منبع ولتاژ عمل خواهد کرد.
مبدل باک در حالت پیوسته
اگر مدار در حالت پیوسته قرار گیرد از طریق سلف IL کاهش یابد در طول چرخه تخلیه شده و صفر می شود. این روند در شکل های بالا بخوبی نمایش داده شده است:
- هنگامی که سوئیچ چاپر بسته باشد روابط ولتاژ برابر خواهد بود با: در این حالت حالت سلف به اندازه VL شارژ خواهد شد.
- هنگامی که سوئیچ چاپر باز باشد روابط ولتاژ برابر خواهد بود با VL = - VO و سلف از طریق دیود تخلیه می شود.
- انرژی ذخیره شده در سلف برابر است با:
- نرخ تغییرات ولتاژ سلف نیز از رابطه زیر محاسبه می شود:
- روابط زیر نیز برای محاسبه تغییرات جریان سلف در حالت روشن و خاموش شدن سوئیچ بکار گرفته می شوند:
- اگر ما مبدل باک را در حالت ثابت درنظر بگیریم انرژی ذخیره شده در سلف در هر لحظه از پایان یک چرخه زمانT در ابتدای چرخه برابر است. این بدان معن است که جریان IL در t=0 و در t=1 برابر هستند.
- زمان روشن بودن یا Duty cycle چرخه کار که مقداری بین 0 و 1 است با معادله زیر محاسبه می شود، همانطور که بنظر می رسد از این معادله ولتاژ خروجی مبدل خطی چرخه کاری نسبت به ولتاژ ورودی کاهش می یابد این مبدل را نیز می توان یک مبدل گام به پایین نامید. بعنوان مثال ولتاژ 12 ولت را به 3 ولت با چرخه کاری D=%25 یا یک چهارم کاهش می دهد البته در یک مدار ایده آل.
/Power Electronic Chopper (23).png){kind=small}
/Power Electronic Chopper (24).png){kind=small}
/Power Electronic Chopper (25).png){kind=small}
/Power Electronic Chopper (26).png){kind=small}
/Power Electronic Chopper (27).png)
/Power Electronic Chopper (28).png){kind=small}
/Power Electronic Chopper (29).png)
مبدل باک در حالت ناپیوسته
در برخی موارد، مقدار انرژی مورد نیاز بار بیش از حد کوچک است. در این مورد، بیشتر از طریق سلف کاهش پیداه کرده در بخشی از این دوره به صفر می رسد. تنها تفاوت در اصل در بالا توضیح داده شده است که سلف به طور کامل در پایان چرخه دشارژ شده، با این حال، مقداری اثر بر معادلات قبلی می گذارد.در نظر بگیرید که مبدل در حالت ثابت، انرژی در سلف در آغاز و در پایان چرخه (در مورد حالت ناپیوسته، صفر است).
- این بدان معنی است که مقدار متوسط ولتاژ سلف VL صفر است، به عنوان مثال، که مساحت مستطیل زرد و نارنجی رنگ در شکل نمودار، یکسان هستند. این بازده با:
- بنابراین مقدار δ است:
- جریان خروجی را به بار تحویل داده (Io) ثابت است، همانطور که در نظر بگیرید خازن خروجی به اندازه کافی بزرگ باشد برای حفظ یک ولتاژ ثابت در سراسر پایانه های خود در طول چرخه کاری است. این حاکی از آن است که جریان از طریق خازن مقدار متوسط صفر است. بنابراین، بنابراین جریان سلف برابر است با:
- جایی که IL جریان متوسط سلف در این حالت است. همانطور که در شکل موج ها دیده می شود، شکل موج جریان سلف به شکل مثلثی است. بنابراین، جریان به طور متوسط از MAX به صورت هندسی طبقه بندی شده است به شرح زیر است:
- جریان سلف در ابتدا افزایش یافته در طول زمان T صفر است. این بدان معناست که Lmax برابر است با:
- جایگزینی با ظرفیت Lmax در معادله قبلی منجر به:
- و با جانشین δ بازده در داده شده در بالا برابر با:
- این رابطه را می شود به صورت زیر نوشت:
/Power Electronic Chopper (30).png){kind=small}
/Power Electronic Chopper (31).png){kind=small}
/Power Electronic Chopper (32).png){kind=small}
/Power Electronic Chopper (33).png)
/Power Electronic Chopper (34).png){kind=small}
/Power Electronic Chopper (35).png){kind=small}
/Power Electronic Chopper (36).png)
/Power Electronic Chopper (37).png)
در این حالت دیده می شود که ولتاژ خروجی از یک مبدل عامل ضربه زدن در حالت ناپیوسته است بسیار پیچیده تر از همتای خود در حالت مداوم. علاوه بر این، ولتاژ خروجی در حال حاضر تنها تابعی از ولتاژ ورودی Vin و سیکل وظیفه D نیست، بلکه از ظرفیت سلف (L)، زمان (T) و جریان خروجی (Io) بهره می گیرد.
شکل زیر این حالت را از ناپیوسته به مداوم و بلعکس نشان می دهد;
/Power Electronic Chopper (38).png)
همانطور که در آغاز این بخش ذکر شد، مبدل باک در حالت ناپیوسته با جریان کم است که توسط بار در حالت پیوسته در سطح فعلی بالاتر بار کشیده شده و حد بین حالت ناپیوسته و پیوسته رسیده است که جریان سلف می افتد دقیقا صفر، در پایان چرخه تخلیه با استفاده از روابط زیر:
/Power Electronic Chopper (39).png){kind=small}
بنابراین، جریان خروجی (برابر با سلف به طور متوسط در این حالت) در حد بین حالت ناپیوسته و پیوسته است (به بالا رجوع کنید):
/Power Electronic Chopper (40).png){kind=small}
با جایگزینی Lmax خواهیم داشت:
/Power Electronic Chopper (41).png){kind=small}
در حد بین این دو حالت، ولتاژ خروجی تابعی از هر دو اصطلاحات به ترتیب در انتقال مداوم داده می شود و بخش های ناپیوسته به طور خاص،برابر است با:
/Power Electronic Chopper (42).png){kind=small}
بنابراین olim را می تواند به این عنوان نوشت:
/Power Electronic Chopper (43).png){kind=small}
درحالت پیوسته :
/Power Electronic Chopper (44).png){kind=small}
درحالت ناپیوسته:
/Power Electronic Chopper (45).png)
روابط حد بین حالت پیوسته و ناپیوسته برابر است با:
/Power Electronic Chopper (46).png)
بنابراین، حد بین حالت Continuous و Discontinuous برابر با:
/Power Electronic Chopper (47).png){kind=small}
این عبارات در شکل زیر رسم شده است. از این رو، واضح است که در حالت مداوم، ولتاژ خروجی نه تنها به چرخه وظیفه بستگی دارد، در حالی که آن را به مراتب پیچیده تر در حالت ناپیوسته است. این در یک نقطه کنترل دیدگاه مهم است.
مدار غیر ایده آل
/Power Electronic Chopper (48).png)
شکلهای زیر تکامل ولتاژ خروجی از یک مبدل باک با چرخه وظیفه در هنگام مقاومت بار در برابر عامل جریان سلف افزایشی را نشان می دهد.
/Power Electronic Chopper (49).gif)
مطالعه قبلی با مفروضات زیر انجام شد:
- خازن خروجی به اندازه کافی تامین قدرت به بار (یک مقاومت ساده) بدون هیچ تغییر قابل توجهی در ولتاژ آن است.
- افت ولتاژ در سراسر دیود هنگامی گرایش به صفر است
- بدون تلفات زمان در سوئیچ و نه در دیود
این مفروضات می تواند نسبتاً به دور از واقعیت باشد، و عیوب از اجزای واقعی می تواند اثر مخربی بر روی عملکرد مبدل داشته باشد.
ولتاژ خروجی
ولتاژ خروجی نام داده شده به پدیده ای است که در آن ولتاژ خروجی در طول حالت بالا می رود و می افتد این در حالت خاموش است. عوامل متعددی منجر به این وضعیت می شوند، اما نه محدود به، تغییر فرکانس، خروجی خازن، سلف، بار و هر گونه ویژگی های محدود کننده جریان، مدار کنترل. در ابتدایی ترین سطح ولتاژ خروجی بالا خواهد رفت و سقوط به عنوان یک نتیجه از شارژ و دشارژ خازن خروجی:
/Power Electronic Chopper (50).png){kind=small}
در حالت خاموش، در این معادله جریان بار است. در جریان تفاوت بین سوئیچ فعلی (و یا منبع جریان) و جریان بار است. مدت زمان (DT) توسط چرخه وظیفه و با فرکانس سوئیچینگ تعریف شده است برابر است با:
/Power Electronic Chopper (51).png){kind=small}
در حالت خاموش نیز برابر است با:
/Power Electronic Chopper (52).png){kind=small}
خازن خروجی با افزایش فرکانس، دامنه موج دار شدن کاهش می یابد. ولتاژ خروجی که به طور معمول مشخصات طراحی برای منبع تغذیه است و بر اساس عوامل متعددی انتخاب شده است. انتخاب خازن که به طور معمول بر اساس هزینه، اندازه فیزیکی و غیر idealities انواع خازن تعیین می شود. انتخاب فرکانس سوئیچینگ که به طور معمول بر اساس الزامات بازده، که تمایل به فرکانس های بالاتر عامل را کاهش می دهد، به عنوان عواملی در تعیین اثرات غیر ایده آل بر روی بهره ورودی . فرکانس سوئیچینگ عالی نیز می تواند به کاهش بهره ورودی و احتمالا افزایش نگرانی های EMI شود. ولتاژ خروجی یکی از معایب منبع تغذیه سوئیچینگ است، و همچنین می تواند یک اندازه گیری از کیفیت آن باشد.
اثرات غیر ایده آل بر روی بهره ورودی
تجزیه و تحلیل ساده از مبدل باک، همانطور که در بالا توضیح داده شده، حساب می کند نه برای غیر از اجزای مدار و نه نشانی از آن برای مدار کنترل مورد نیاز است. با توجه به مدار کنترل، قدرت معمولا ناچیز در مقایسه با تلفات در دستگاه های قدرت (سوئیچ ها، دیود، سلف، و غیره) قدرت دستگاه را برای بخش عمده ای از تلفات در مبدل. هر دو تلفات توان ایستا و پویا در هر رگولاتور سوئیچینگ رخ می دهد. تلفات توان استاتیک عبارتند از (هدایت) تلفات در سیم و یا تمامی ردپاهای به جا مانده از مدار PCB و همچنین در سوئیچ ها و سلف، در هر مدار الکتریکی. تلفات توان پویا به عنوان یک نتیجه از تغییر، مانند شارژ و تخلیه از دروازه سوئیچ رخ می دهد، و متناسب با فرکانس تعویض هستند. این بسیار مفید است که توسط محاسبه چرخه وظیفه برای مبدل باک یک مبدل غیر ایده آل است:
/Power Electronic Chopper (53).png){kind=small}
که در آن:
- سوئیچ V افت ولتاژ بر روی سوئیچ قدرت است،
- V SYNCHSW افت ولتاژ بر روی سوئیچ یا دیود همزمان است،
- V L افت ولتاژ در سلف می باشد.
مقدار ولتاژ بالا توضیح داده شد همه تلفات وابسته در درجه اول در جریان DC و بنابراین می توان به راحتی محاسبه شود. برای یک ترانزیستور در اشباع و یا یک دیود، سوئیچ V و V SYNCHSW در حال حاضر ممکن است شناخته شده باشد، بر اساس خواص دستگاه انتخاب شده است.
/Power Electronic Chopper (54).gif)
توجه داشته باشید که معادله چرخه وظیفه تا حدودی بازگشتی. تجزیه و تحلیل را می توان با محاسبه ارزش SWITCH V و V SYNCHSW و با استفاده از معادله ایده آل چرخه وظیفه ساخته شده بدست آورد. مقاومت به سوئیچ، برای قطعات مانند MOSFET قدرت ، و مبدل باک افزایش ولتاژ، برای قطعات مانند عایق گیت ترانزیستور دو قطبی (IGBT) را می توان با مراجعه به مشخصات DATASHEET تعیین نمود. علاوه بر این، از دست دادن قدرت به عنوان یک نتیجه از جریانهای نشتی اتفاق می افتد. این از دست دادن قدرت است که به سادگی با رابطه زیر محاسبه می شود:
که در آن:
/Power Electronic Chopper (55).gif){kind=small}
- I جریان نشتی از سوئیچ است،
- V ولتاژ در سراسر سوئیچ است.
تلفات توان پویا با توجه به رفتار سوئیچینگ دستگاه های پالس انتخاب شده ( MOSFET های ها ، ترانزیستورها قدرت، IGBT ها ، و غیره). این تلفات شامل روشن و خاموش شدن سوئیچینگ تلفات و زیان انتقال سوئیچ. سوئیچ روشن و تلفات خاموش می توان به راحتی با یکدیگر به عنوان فشرده با رابطه زیر محاسبه می شود:
که در آن:
/Power Electronic Chopper (56).png){kind=small}
- V ولتاژ در سراسر سوئیچ است در حالی که سوئیچ خاموش است،
- trise زمان برخاستن ولتاژ در زمانی که سوئیچ روشن است.
- T زمان روشن بودن سوئیچ.
اما این را به حساب خازن از MOSFET است که باعث می شود صفحه میلر را ندارد. سپس، تلفات سوئیچ بیشتر شبیه به:
/Power Electronic Chopper (57).png){kind=small}
در نهایت، تلفات توان به عنوان یک نتیجه از قدرت مورد نیاز به نوبه خود در سوئیچ روشن و خاموش رخ می دهد. برای سوئیچ MOSFET،
/Power Electronic Chopper (58).png){kind=small}
که در آن:
- Q G گیت MOSFET انتخاب شده است،
- V GS، منبع ولتاژ گیت اوج است.
به خاطر داشته باشید که برای N-ماسفت، سوئیچ سمت بالا باید به یک ولتاژ بیشتر از V رانده شود. بنابراین Vg تقریبا همیشه برای سوئیچ به سمت بالا و پایین سمت متفاوت خواهد بود. طراحی کامل یک مبدل باک شامل تجزیه و تحلیل تلفات قدرت های مختلف. تعادل این ضرر و زیان با توجه به کاربردهای مورد انتظار از طرح به پایان می رسد. از مبدل انتظار می رود که یک فرکانس سوئیچینگ کم را با تلفات کم انتقال دهد؛ مبدل باک در ظرفیت بالا نیاز به یک سوئیچ کم سمت با تلفات انتقال کم دارد.
سازه های خاص، همزمان اصلاح
/Power Electronic Chopper (59).PNG)
شماتیک ساده از یک مبدل همزمان، که در آن D که توسط یک سوئیچ دوم، S2 جایگزین مبدل باک یک نسخه اصلاح شده از پایه مبدل باک توپولوژی مدار دیود، D، که در آن توسط یک سوئیچ دوم، S2 جایگزین شده است. این اصلاح یک معاوضه بین افزایش هزینه و بهبود بهره وری است. در یک مبدل استاندارد، باک، دیود هرزگرد روشن، به خودی خود، در مدت کوتاهی پس از سوئیچ خاموش می شود، به عنوان یک نتیجه از افزایش ولتاژ در دیود. این افت ولتاژ در سراسر نتایج دیود در از دست دادن قدرت تأثیر دارد که برابر است با :
/Power Electronic Chopper (60).png){kind=small}
که در آن:
- VD افت ولتاژ در سراسر دیود در بار فعلی است،
- D درصد زمان فعال است،
- I جریان بار است.
استفاده از چند رگولاتور باکBUCK
/Power Electronic Chopper (61).gif)
عوامل بهره وری
تلفات هدایت که در بار بستگی دارد:
- مقاومت در برابر زمانی که ترانزیستور یا MOSFET سوئیچ در حالت وصل است.
- دیود افت ولتاژ (معمولا 0.7 ولت یا 0.4 ولت برای دیود شاتکی)
- مقاومت سیم پیچ سلف
- مقاومت معادل سری خازن
تلفات سوئیچینگ:
- ولتاژ آمپر با هم همپوشانی دارند
- فرکانس سوئیچ * CV
- معکوس از دست دادن latence
- تلفات ناشی از گیت MOSFET و مصرف کنترل.
- ترانزیستور نشت تلفات فعلی، و مصرف کنترل آماده به کار است.
تطبیق امپدانس
مبدل باک می تواند مورد استفاده قرار گیرد به حداکثر رساندن انتقال قدرت از طریق تطبیق امپدانس، استفاده از این در یک "ردگیر نقطه حداکثر قدرت" معمولا در استفاده از سیستم های فتوولتائیک.
/Power Electronic Chopper (62).gif)
/Power Electronic Chopper (63).gif)
/Power Electronic Chopper (64).gif)
این نشان می دهد که ممکن است برای تنظیم نسبت امپدانس با تنظیم چرخه وظیفه. این امر به ویژه در برنامه های کاربردی که در آن امپدانس (ها) به صورت پویا در حال تغییر است مفید است.
/Power Electronic Chopper (65).gif)
توجه: شما می توانید مدارهای طراحی شده بالا را در نرم افزار شبیه ساز Proteus v7 آزمایش کنید می توانید آنها را همراه با مثال های دیگر از لینک معرفی شده همین بخش دانلود نمائید.
در زیر چند فایل PDF برای محاسبه روابط راه اندازی یک مبدل DC –DC همراه با مثالها و .... آورده شده آنها را می توانید از لینک زیر دانلود کنید.
لینک دانلود:
http://s4.picofile.com/file/7856470107/Power_Electronic_Chopper_Buck.zip.html
http://s4.picofile.com/file/7856483117/DC_to_DC_Conversion.zip.html
رمز فایل: www.Project-esisis.com
نسخه ی pdf قابل دانلود این صفحه:
لینک دانلود:
http://s4.picofile.com/file/7856477632/Power_Electronic_005_.zip.html
رمز فایل: www.Project-esisis.com
راھنمای دانلودگزارش خرابی لینک
.gif){kind=small}
