منابع تغذیه DC به DC

منابع تغذیه DC به DC

منابع تغذیه DC به DC

منابع تغذیه DC به DC..

2-1-مقدمه منابع تغذیه DC به DC .

2-2- منبع تغذیه خطی.

2-3 منبع تغذیه سوئیچینگ..

2-4- توپولوژی های منبع تغذیه سوئیچینگ..

2-4-1- توپولوژی های غیرایزوله.

2-4-2-توپولوژی های ایزوله.

2-4-3- توپولوژی های چندسوئیچه.

2-5. مبدل های  DCبهDC  رزونانسی.

2-5-1. توپولوژی های مبدل رزونانسی  DCبهDC..

2-7 طبقه بندی و کاربردهای توپولوژی سوئیچینگ..

منبع منابع تغذیه DC به DC

منابع تغذیه DC به DC

مقدمه منابع تغذیه DC به DC

منابع تغذیه DC به DC : با معرفی ترانزیستور در اوایل دهه 1950 و به خصوص با توسعه مدارات مجتمع از اوایل دهه 1960 به بعد، تقاضای طراحان تجهیزات الکترونیکی، کامپیوترها و ابزار دقیق برای منابع تغذیه کوچک­تر و کارآمدتر برای تغذیه تجهیزاتشان به طور گسترده ای افزایش یافت. بنابراین، به منظور برآورده کردن این نیازها، منبع تغذیه به خودی خود بیشتر و بیشتر پیچیده­تر گشت. در حقیقت پیشرفت و توسعه تکنولوژی منبع تغذیه می­تواند در بسیاری از موارد به طور مستقیم به دریچه­ای از قطعات نیمه­رسانای مختلف (هر چند از لحاظ تئوری) که تاکنون شناخته شده­اند، مرتبط گردد.

تکنولوژی منبع تغذیه تنظیم­شده می­تواند به دو گونه مجزا تقسیم شود: نخست، تنظیم­کننده (رگولاتور) خطی که می­تواند هم به صورت سری و هم به صورت موازی باشد و دوم تکنولوژی تبدیل مد سوئیچینگ . تکنولوژی مد سوئیچینگ یک روش چند وجهی با توپولوژی­های گوناگون می­باشد که دستیابی به یک ولتاژ DC تنظیم­شده را منتج می­شود.

تفاوت اساسی بین رگولاتور خطی و سوئیچینگ در مقدار بازده آن­ها است. رگولاتور خطی از تکنیک­های ساده پراکندگی انرژی کنترل­شده به منظور دستیابی به ولتاژ خروجی تنظیم­شده که به تغییرات بار و خط وابسته نباشد، استفاده می­کند. بنابراین، استفاده از این روش ذاتاً غیرکارا می­باشد، مخصوصاً هنگامی که رنج ولتاژ ورودی گسترده­ای اعمال شود. هنگامی که تکنیک­های خطی به منظور تنظیم­ کردن یک ولتاژ کم نسبت به مقدار اصلی (110 ولت و یا 240 ولت منبع AC) اعمال می­شود، معنای این تکنیک آشکار می­گردد.

 منبع تغذیه خطی

منابع تغذیه خطی مزیت­های برجسته­ای را نسبت به رگولاتورهای سوئیچینگ فراهم می­کنند، از جمله:

• سادگی؛
• هزینه و
• نویز خروجی.

یک منبع تغذیه خطی رایج در شکل 2-1 نشان داده شده است که نقاط ضعف زیر را دارد:

• ترانسفورماتور اصلی عمل­کننده در فرکانس پایین سنگین، بزرگ و گران است؛
• گرماخور (هیت- سینک) بزرگی مورد نیاز می­باشد تا گرمای تولیدشده بوسیله قطعه تنظیم­کننده را مستهلک کند.
• دارای بازده پایین می­باشد.

توپولوژی­ های غیرایزوله­

با ظهور صنعت ساخت منبع تغذیه سوئیچینگ اقتصادی در دهه 1970، تئوری و تکنولوژی تبدیل سوئیچینگ به عنوان بخشی از قواعد دانشگاهی الکترونیک قدرت دوباره ملی­شد.

بزرگترین مشارکت در تهیه قواعد توسط R.D. Middlebrook و همکارانش در گروه الکترونیک قدرت در Caltech کالیفرنیای آمریکا صورت پذیرفت. کار اولیه گروه Caltech که در سال 1970 آغاز شده بود، با هدف توسعه مدل­هایی برای سه توپولوژی رگولاتور سوئیچینگ  DCبهDC  یعنی مبدل­های کاهنده، افزاینده وکاهنده-افزاینده ]22[ که قبلاً در دهه 1960 توسعه یافته بودند، انجام پذیرفت.

از این کار، مدل­سازی و روش تحلیلی با نام میانگین فضای حالت ایجاد شده]23[  میانگین فضای حالت پیش­بینی تئوری پاسخ فرکانسی مبدل را در پی داشت و بنابراین، فهم بهتری از حلقه فیدبک و معیار پایداری رگولاتور سوئیچینگ را فراهم نمود.

کار بعدی در Caltech، به خصوص بوسیله مبدل کیوک در رساله دکتری­اش، منجر به تولید چهار توپولوژی اساسی مبدل  DCبهDC  سوئیچینگ گشت که نویسنده آن را به دلیل ساختار متقارن و جریان­های ورودی و خروجی غیر-پالسی، به عنوان توپولوژی بهینه توصیف می­کند ]24[

توپولوژی بهینه جدید رگولاتور سوئیچینگ  DCبه DC  اکنون به عنوان مبدل کیوک شناخته می­شود، که بعد از مخترعش نامگذاری گردید، و خانواده رگولاتورهای سوئیچینگ ایزوله نشده تک سوئیچی را کامل نمود.

خانواده مبدل­های  DCبهDC  ایزوله­نشده که در شکل 2-4 نشان داده شده است می­تواند به صورت زیر طبقه­بندی گردد:

• مبدل باک (مبدل DCبه DC کاهنده)؛
• مبدل بوست (مبدل DCبهDC  افزاینده)؛
• مبدل باک- بوست (مبدل DCبه DC افزاینده- کاهنده، پلاریته مخالف)؛ و
• مبدل کیوک (مبدل DCبهDC افزاینده- کاهنده).

مبدل­های  DCبهDC  رزونانسی

در تمام توپولوژی­های سوئیچینگ، مدت زمان محدود حالت گذرای سوئیچینگ (کلیدزنی)، منجر به پراکندگی توان در مبدل با پالس­ دامنه بالا خواهد شد. این مورد دوباره باعث تنزل بازده مبدل شده و در بدترین حالت ممکن است منجر به صدمه دیدن ترانزیستور در گذر از حالت خاموش شدن گردد. بنابراین، تحقیقاتی بر روی مبدل­های رزونانسی که جایگزین توپولوژی­های سوئیچ­شده هستند و از تلفات سوئیچینگ جلوگیری می­کنند، انجام شد]15، 22، 23، 30[

این مبدل­ها دارای مدارات تنظیم­کننده­ به عنوان قسمتی از مرحله تبدیل توان می­باشند و ولتاژها و/ یا جریان­های سینوسی که منجر به گذراهای سوئیچینگ ترانزیستور تحت شرایط ایده­آل استرس صفر است را نشان می­دهند.

اگر جریان در طول حالت گذرا نزدیک به صفر نگه داشته شود، تلفات روشن و خاموش کردن مینیمم خواهد شد. حالت گذرای سوئیچینگ که با جریان کمی اتفاق می­افتد، سوئیچینگ جریان-صفر (ZCS) نامیده می­شود.

جهت مشاهده نمونه های دیگر از فصل دوم پایان نامه مهندسی برق کلیک کنید.

خلاصه منابع تغذیه DC به DC :

توپولوژی منابع تغذیه DC به DC تنظیم ­شده به دو دسته تقسیم شد: منابع تغذیه خطی و منابع تغذیه سوئیچ­شده. در هر گروه تحلیلی راجع به ساختار مبدل صورت گرفت. مزایا و نقاط ضعف هر گروه نشان داده شد. جدول 2-2 این تفاوت­ها را خلاصه می­کند:

جدول 2-2: مقایسه­ای بین مزایا و نقاط ضعف رگولاتوهای خطی و سوئیچ­شده]1[

یک تحلیل ریاضی داده شد که بوسیله آن می­توان مطمئن شد که مبدل­های  DCبهDC  ایزوله­نشده (کاهنده، افزاینده وکاهنده-افزاینده) هم در حالت CCM و هم در حالت DCM تحت همه شرایط عمل می­کنند. مبدل رزونانسی  DCبه DC  مورد تحلیل قرار گرفت. سرانجام یک چارت که نشان­دهنده خانواده منابع تغذیه DC به DC بود ارائه گردید.

نمونه ای از مراجع و منابع

• [1]. Utkin, V., Guldner, J., Shi, J.1999 a. Sliding Mode Control in Electro- mechanical Systems, ISBN0-7484-0116-4(cased). 0-265 pages, Taylor & Francis 1999.
• [2].  Utkin, V., Bartolini, G., Ferrara, A. 1992. Design of discrete-time adaptive sliding mode control. Proceedings of the 31st IEEE Conference on Decision and Control, 1992, 16-18 Dec.1992, pp: 2387 – 2391 vol.2.
• [3]. Utkin, V. 1994. Sliding mode control in mechanical systems. Proceeding of 20th International
• Conference on Industrial Electronics, Control, and Instrumentation, IECON 94, Volume: 3, 5-9 Sept. 1994, pp: 1429 – 1431 Vol.3.
• [4].  Utkin, V., Krishnaswami, V., Siviero, C., Carbognani, F., Rizzoni, G., 1996. Application of sliding mode observers to automobile power-train diagnostics. Proceedings of the 1996 IEEE International Conference on Control Applications, 1996, 15-18 Sept. 1996 pp: 355 – 360.
• [5]. Utkin, V. Zhang, Y., Changxi, J. 2000. Sensorless sliding-mode control of induction motors. IEEE Transactions on Industrial Electronics, Volume: 47, Issue: 6, Dec. 2000 pp: 1286 –1297.
• [6]. Utkin, V. Derdiyok, A., Zhang, Y., Guven, M. 2001. A sliding mode speed and rotor time constant observer for induction machines. Proceeding of the 27th IEEE Annual Conference on Industrial Electronics Society, 2001. IECON 01. Volume: 2, 29 Nov.-2 Dec. 2001 pp:1400 – 1405 vol.2.
• [7].  Utkin,  V.,  Zhang,  Y.  2002.  Sliding  mode  observers  for  electric  machines-an  overview. IECON 02 [Proceeding of 28th IEEE 2002 Annual Conference of the Industrial Electronics Society], Volume: 3, 5-8 Nov. 2002, pp: 1842 – 1847 Vol.3.
• [8].  Utkin, V., Loukianov, A., Canedo, J., Cabrera-Vazquez, J. 2004. Discontinuous Controller for Power Systems: Sliding-Mode Block Control Approach. IEEE Transactions on Industrial Electronics, Volume: 51, Issue: 2, April 2004 pp: 340 – 353.
• [9].   Bondarev, A., Kostileva, N., Utkin, V. 1985. Sliding modes in systems with asymptotic state observer. Journal of Automation and Remote Control,1985.
• [10].   Malesani, L., Rossetto, L., Spiazzi, G., Tenti, P. 1992. Performance optimization of Cuk converters by sliding-mode control. Conference Proceedings on Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), Seventh Annual, 23-27 Feb. 1992 pp: 395 – 402.
• 11-…
• 12-…

منابع تغذیه DC به DC

https://scholarcommons.sc.edu/elct_etd/