بررسی انواع منابع تغذیه سوئیچینگ و شبیه سازی مبدل DC-DC باک

اختصاصی از فی فوو بررسی انواع منابع تغذیه سوئیچینگ و شبیه سازی مبدل DC-DC باک دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

بررسی انواع منابع تغذیه سوئیچینگ و شبیه سازی مبدل DC-DC باک 

67 صفحه در قالب word

چکیده پروژه:

این پروژه در مورد منابع تغذیه سوئیچینگ با کنترل جریان می باشد. این نوع کنترل در نسل جدید منابع تغذیه سوئیچینگ کاملأ رواج یافته است. این پایان نامه در مورد انواع منابع تغذیه سوئیچینگ ، مزایا و معایب هر یک از آنها و تفاوتهای بین انواع مختلف کنترل با حلقه های فیدبک پرداخته است.در انتها یک مبدل DC-DC از نوع باک ،بااستفاده از سیمولینک مطلب شبیه سازی شده و نتایج آن آورده شده است.

فهرست مطالب

مقدمه:                                          1

بخش اول: مروری بر منابع تغذیه سوئیچینگ

مقایسه منابع تغذیه سوئیچینگ با منابع تغذیه خطی                      2

بخش دوم: اصول منابع تغذیه سوئیچینگ

1-2: انواع رگولاتورهای ولتاژ                                 4

2-2:چاپرهای DC                                     4

3-2: اصول رگولاتورهای سوئیچینگ                              6

بخش سوم: رگولاتورهای سوئیچینگ فاقد ترانسفورماتور ایزوله کننده

1-3:رگولاتور باک ( Buck )                                 9

2-3: رگولاتور بوست ( Boost                               11

3-3: رگولاتور باک – بوست ( Buck – Boost )                      - 14

بخش چهارم: رگولاتورهای سوئیچینگ با ترانسفورماتور ایزوله کننده

1-4: رگولاتور فلای بک ( Fly Back )                            17

2-4: رگولاتور پوش پول ( Push Pull )                          - 19

3-4: رگولاتور نیم پل ( Half Bridge )                           21

4-4: رگولاتور تمام پل ( Full Bridge )                           23

بخش پنجم: شبیه سازی مبدل باک                           26

بخش ششم: مدارات مجتمع ( IC های ) کنترل کننده منابع تغذیه              -34

منابع                                          67

مقدمه:

ایده منابع تغذیه سوئیچینگ در سال 1970 توسط مهندسان الکترونیک مطرح گردید که در ابتدای امر از بازدهی پایینی برخوردار بود ولی در مقایسه با باتریها و منابع تغذیه آنالوگ وزن و حجم کوچکتر ولی در عین حال توان بالایی داشتند.

در طرحهای نخستین منابع تغذیه از عناصر ابتدایی نظیرBJT  استفاده می شد که این خود باعث کاهش راندمان چیزی درحدود 68%می شد. امروزه منابع تغذیه سوئیچینگ جایگاه خاصی در صنعت برق و الکترونیک و مخابرات یافته اند و بدلیل برتریها و مزایای زیادی که نسبت به دیگر منابع تغذیه دارامی باشند توجه صنعتگران ومهندسان برق را به خود معطوف کرده اند تا جایی که گروهی از مهندسان الکترونیک در بهبود و کاراییها و کیفیت آنها تحقیقات گسترده ای انجام داده اند البته نتیجه این تلاشها پیشرفت روزافزونی است که در ساخت این سیستمها  پدید آمده است. البته پیشرفت درتکنولوژی ساخت قطعات نیز تاثیربسزایی درمنابع تغذیه سوئیچینگ داشته است.

با پیداش ماسفتهای سریع و پرقدرت تلفات ترانزیستوری بطور چشمگیری کاهش پیدا کردوعمده تلفات در ترانسها خلاصه شد که برای غلبه بر این مشکل فرکانس کاری مدار را تا حد MHZ1 افزایش دادند.   بنابراین در اصل سعی شده تا درانجام تحقیق از آخرین فن آوریهای روز استفاده شود. امید آنکه مورد قبول محققان و مهندسان این رشته واقع شود.

بخش اول:

مروری بر منابع تغذیه سوئیچینگ

مقایسه منابع تغذیه سوئیچینگ با منابع تغذیه خطی:

بنا برکاربرد منابع تغذیه انتخاب بین منابع تغذیه خطی یا سوئیچینگ صورت می گیرد که هر یک دارای مزایا و معایب نسبت به یکدیگر می باشند که در ذیل به آنها اشاره می شود.

مزایای منابع تغذیه خطی:

1- طراحی مدارات بسیار ساده صورت می گیرد.

2- قابلیت تحمل بار زیاد

3- تولید نویز ناچیز و نویزپذیری بسیار اندک

4- در کاربردهای توان پایین ارزانتر می باشند.

5- زمان پاسخ دهی بالایی را دارند.

مزایای منابع تغذیه سوئیچینگ:

1- وزن و حجم کمتری را نسبت به منابع تغذیه خطی دارند.

2- بالا بودن راندمان از68% تا 90%

3- داشتن مقدار بیشتری سطح ولتاژ در خروجی

4- بدلیل افزایش فرکانس کاری اجزای ذخیره کننده انرژی می توانند کوچکتر و درعین حال با کارایی بیشتری عمل کنند.

5- در توانهای بالا استفاده می شوند.

6- کنترل آسان خروجی با استفاده از قابلیتهای مدارات مجتمع

معایب منابع تغذیه خطی:

تمام مزایایی که درمنابع تغذیه سوئیچینگ گفته شد عیبهای بود که درمنابع تغذیه خطی وجود

 داشت و علاوه بر آن:

1- بدلیل کم بودن بهره توان تلفاتی در ترانزیستورهای خروجی زیاد می باشد که درنتیجه نیاز به خنک کننده سیستم سرمایش تحت فشار می باشد.

معایب منابع تغذیه سوئیچینگ:

تمام مواردی که به عنوان مزیت در درمنابع تغذیه خطی ذکر شد به عنوان عیوب منابع تغذیه سوئیچینگ به شمارمی رود علاوه بر آن به موارد زیراشاره می شود:

1- نیاز به فیلتر کردن خروجی و حذف نویزهای تولیدی

2- ناپایداری ولتاژ

3- حساسیت زیاد به امواج محیط بگونه ائیکه بعضا در برابر دیشهای مخابراتی اصلا عمل نمی کنند.

بخش دوم:

اصول منابع تغذیه سوئیچینگ

1-2: انواع رگولاتورهای ولتاژ:

مدارات رگولاتور ولتاژ به سه دسته تقسیم می شوند. در رگولاتور نوع سری  یک المان کنترل خطی          ( ترانزیستور ) بصورت سری و ولتاژ DC رگوله نشده برای ثابت نگهداشتن ولتاژ خروجی و فیدبک استفاده می شود. ولتاژ خروجی کمتراز ولتاژ ورودی رگوله نشده است و مقداری قدرت در المان کنترل تلف         می شود.یک نوع دیگر از این رگولاتورها رگولاتور موازی است که در آن المان کنترل بجای سری شدن با بار از خروجی به زمین بسته می شود و موازی با بار قرار می گیرد. یک مثال ساده مقاومت  به اضافه دیود زنر است. روش دیگری برای تولید یک ولتاژ DC رگوله شده که اساسأ از آنچه تاکنون دیده ایم متفاوت است وجود دارد و آن رگولاتور سوئیچینگ است. شکل ( 1-2 )  یک رگولاتور سوئیچینگ را نشان می دهد.

ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است

متن کامل را می توانید در ادامه دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن برای نمونه در این صفحه درج شده است ولی در فایل دانلودی متن کامل همراه با تمام ضمائم (پیوست ها) با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند موجود است

طراحی رگولاتور باک 12 ولت به 5 ولت 1 آمپر – 35 صفحه

اختصاصی از فی فوو طراحی رگولاتور باک 12 ولت به 5 ولت 1 آمپر – 35 صفحه دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

طراحی رگولاتور باک 12 ولت به 5 ولت 1 آمپر – 35 صفحه در قالب word

طراحی رگولاتور Buck  ،12V به 5v/1A:

در این بخش ابتدا مدار داخلی و پایه های IC[1] بشماره LM3524D را مورد بررسی قرار می دهیم و سپس با استفاده از همین IC به طراحی یک رگولاتور نوع Buck برای ولتاژ ورودی 12V به خروجی 5V با جریان خروجی 1A می پردازیم و در پایان نیز نتایج آزمایش را بیان خواهیم کرد .

1-5) تراشه ی LM3524D :

این تراشه یکی از محصولات شرکت national semiconductor است که بیشتر برای کاربردهای سوئیچینگ ساخته شده است این تراشه یک موج PWM را تولید می کند که با توجه به مدارات داخلی این تراشه ، می توانیم فرکانس این موج را تنظیم کنیم .

تراشه ی LM3524D یک ورژن[2] بهبود یافته از خانواده ی LM3524 استاندارد است ، که مشخصات آن به طور قابل ملاحظه ای بهبودیافته و پایه هایی نیز برای سازگاری با سریهای موجود دیگر این خانواده ، در این تراشه تعبیه شده است .

ترکیبات جدید بکار رفته در این تراشه ، باعث کاهش مدارهای اضافی خارجی نسبت به سری های قبلی شده است .

این تراشه دارای یک ولتاژ مرجع 5  v با دقت  می باشد . در این تراشه دو ترانزیستور وجود دارد که می توانند جریانی تا حد 200 mA را به مدار خارجی بدهند و با این عمل می توان  را کاهش داد و ولتاژ شکست  را تا حد 60V افزایش داد.

رنج ولتاژ مُد مشترک تقویت کننده خطا می تواند تا حد 5.5V بالا برود که این عمل نیاز به تقسیم کننده مقاومتی از ولتاژ مرجع 5  v را رفع می کند .

در این تراشه ، خط بایاس مدار از پایه shut-down ایزوله شده است و این از تقویت پالس اسیلاتور[3] و فرکانس از توزیع شدن بوسیله ی  shut-down جلوگیری می کند و همچنین در فرکانسهای بالا ( حدود 300KHz )  ماکزیمم Duty Cycle در خروجی تا حد 44% در مقایسه با ماکزیمم 35% ، Duty Cycle دیگر خانواده LM3524 ها ، بهبود یافته است .

در حقیقت LM3524D ، از طریق پایه 3 می تواند بطور خروجی سنکرون شود و همچنین یک مدار لَچ[4]  به تراشه اضافه شده است تا که مقدار پالس در پریود حتی در محیطهای نویزی تغییر نکند و ثابت بماند .

در تراشه ی LM3524D موقع ای که یک حالت shut-down اتفاق می افتد حالت فلیپ – فلاپ[5]   T فقط بعد از کلاک پالس اول که به آن برسد تغییر خواهد کرد و این طرح از دو برابر شدن خروجی در یک لحظه جلوگیری می کند و این عمل کاهش قابل ملاحظه ای در اشباع هسته در طرحهای پوش – پول ایجاد می کند .

اگر مطالب گفته شده فوق را بطور مختصر بیان نماییم ، می توان گفت که LM3524D دارای ویژگیهای زیر می باشد :

1. بطور کلی قابل استفاده با خانواده LM3524 استاندارد .
2. دارای رگولاتور ولتاژ درونی 5  V با دقت  با shut-down حرارتی .
3. جریان خروجی DC تا حد 200mA.
4. رنج ورودی مُد مشترک پهن برای تقویت کننده خطا .
5. یک پالس در پریود (جلوگیری از نویز) .
6. بهبود ماکزیمم Duty Cycle در فرکانسهای بالا .
7. جلوگیری از Double Pulse .
8. سنکرون شدن از طریق پایه 3 تراشه .

1-1-5) شکل ظاهری و دیاگرام اتصال LM3524D :

همانگونه که در شکل (1-5) نشان داده شده است ، تراشه LM3524D ، مستطیل شکل و دارای 16 پایه جهت اتصال می باشد در زیر عملکرد پایه های این IC را بوطر مختصر بررسی می کنیم :

پایه ی شماره 1 : پایه غیر معکوس کننده[6] تقویت کننده خطا است که توسط یک شبکه مقاومتی که به ولتاژ مرجع وصل می شوند ضریبی (کوچکتر از یک) را به این پایه می آورند .

پایه ی شماره 2 : پایه معکوس کننده[7] تقویت کننده خطا است که توسط یک شبکه مقاومتی یک مسیر بند ولتاژ خروجی را ایجاد می کند و البته این شبکه مقاومتی نیز مقدار ولتاژ خروجی را تعیین می کنند .

پایه ی شماره 3 : برای سنکرون کردن این تراشه با تراشه های خانواده LM3524 و دنیای خارج .

پایه های شماره  4 و 5 : این پایه ها وظیفه محدود کردن جریان خروجی را بر عهده دارند تا جریان از حد خاصی تجاوز نکند و بین این دو پایه مثبت و منفی ، ولتاژی حدود 200mV وجود دارد که با استفاده از رابطه ی  می توان با انتخاب مقدار R ، مقدار جریان خروجی ماکزیمم را تعیین کرد .

پایه ی شماره 6  و 7 : این پایه ها وظیفه ی تنظیم فرکانس موج ramp ایجاد شده برای اسیلاتور را برعهده دارند ، که پایه ی 6 به یک مقاومت ( ) و پایه 7 نیز به یک خازن () متصل می شود .

پایه ی شماره 8 : این پایه زمین مدار می باشد .

پایه ی شماره 9 : پایه جبرانسازی[8] می باشد که وظیفه این پایه ، ثابت نگهداشتن مقدار ولتاژ خروجی در برابر تغییرات در ولتاژ ورودی می باشد و همچنین تغییرات نرم در خروجی تقویت کننده خطا .

پایه ی شماره 10 : پایه ی shut-down تراشه می باشد و وظیفه آن خاموش کردن سوئیچ خروجی در مواقع اضطراری است و اگر یک سیگنال high به آن وصل کنیم در این حالت ترانزیستور اشباع می شود .

پایه ی شماره 11 و 14 : پایه های امیتر ترانزیستورهای قدرت داخلی تراشه هستند  که در حالتی که به ترانزیستور بیرونی برای افزایش جریان خروجی احتیاج نداشته باشیم به فیلتر خروجی وصل می شود .

پایه ی شماره  12 و 13 : پایه های کلکتور ترانزیستورهای داخلی تراشه اند و از طریق این پایه ها ، IC به فیلتر خروجی وصل می شود (ترانزیستورها بصورت یکی در میان ، در مدار عمل می کنند ) البته اگر ترانزیستور اضافی در مدار داشته باشیم .

پایه ی شماره 15 : پایه ی ولتاژ ورودی است یعنی از طریق این پایه ولتاژ ورودی به تراشه و مدار رگولاتور اعمال می شود .

 

ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است

متن کامل را می توانید در ادامه دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن برای نمونه در این صفحه درج شده است ولی در فایل دانلودی متن کامل همراه با تمام ضمائم (پیوست ها) با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند موجود است