فایل ویکی ساعت فایل ویکی فایل ویکی فایل ویکی فایل ویکی فایل ویکی فایل ویکی

دانلود تحقیق منابع تغذيه سوئيچينگ

دانلود تحقیق منابع تغذيه سوئيچينگ

كليه مدارات الكترونيكي نياز به منبع تغذيه دارند. براي مدارات با كاربرد كم قدرت از باطري يا سلولهاي خورشيدي استفاده مي شود. منبع تغذيه به عنوان منبع انرژي دهنده به مدار مورد استفاده قرار مي‌گيرد. حدود 20 سال است كه سيستمهايي پر قدرت جاي خود راحتي در مصارف خانگي هم باز كرده اند و اين به دليل معرفي سيستمهاي جديد براي تغذيه مدارات قدرت است.

اين منابع تغذيه كاملاً خطي عمل مي نمايند. اين نوع منابع را منابع تغذيه سوئيچينگ مي نامند. اين اسم از نوع عملكرد اين سيستمها گرفته شده است. به اين منابع تغذيه اختصاراً SMPS نيز مي گويند. اين حروف برگرفته از نام لاتين Switched Mode Power Supplies است.

راندمان SMPS بصورت نوعي بين 80% الي 90% است كه 30% تا 40% آنها در نواحي خطي كار مي كنند. خنك كننده هاي بزرگ كه منابع تغذيه گلوله قديمي از آنها استفاده مي كردند، در SMPS ها ديگر به چشم نمي خورند و اين باعث شده كه از اين منابع تغذيه بتوان در توانهاي خيلي بالا نيز استفاده كرد.

در فركانسهاي بالاي كليدزني از يك ترانزيستور جهت كنترل سطح ولتاژ DC استفاده مي شود. با بالا رفتن فركانس ترانزيستور، ديگر خطي عمل نمي كند و نويز مخابراتي شديدي را با توان بالا توليد مي‌نمايد. به همين سبب در فركانس كليدزني بالا از المان كم مصرف Power MOSFET استفاده مي شود. اما با بالا رفتن قدرت، تلفات آن نيز زياد مي شود. المان جديدي به بازار آمده كه تمامي مزاياي دو قطعه فوق را در خود جمع آوري نموده است و ديگر معايب BJT و Power MOSFET را ندارد. اين قطعه جديد IGBT نام دارد. در طي سالهاي اخير به دليل ارزاني و مزاياي اين قطعه از IGBT استفاده زيادي شده است.

امروزه مداراتي كه طراحي مي شوند، در رنج فركانسي MHZ و قدرتهاي در حد MVA و با قيمت خيلي كمتر از انواع قديمي خود مي‌باشند.

فروشنده هاي اروپائي در سال 1990 ميلادي تا حد 2 ميليارد دلار از فروش اين SMPS ها درآمد خالص كسب نمودند. 80% از SMPS هاي فروخته شده در اروپا طراحي شدند و توسط كارخانه هاي اروپائي ساخت آنها صورت پذيرفت. درآمد فوق العاده بالاي فروش اين SMPS ها در سال 1990 باعث گرديد كه شاخه جديدي در مهندسي برق ايجاد شود.

اين رشته مهندسي طراحي منابع تغذيه سوئيچينگ نام گرفت.

يك مهندس طراح منابع تغذيه سوئيچينگ بايستي كه در كليه شاخه‌هاي زير تجربه و مهارت كافي كسب كند و هميشه اطلاعات بروز شده در موارد زير داشته باشند:

1- طراحي مدارات سوئيچينگ الكترونيك قدرت.

2- طراحي قطعات مختلف الكترونيك قدرت.

3- فهم عميقي از نظريه هاي كنترلي و كاربرد آنها در SMPS ها داشته باشد.

4- اصول طراحي را با در نظر گرفتن سازگاري ميدانهاي الكترومغناطيسي منابع تغذيه سوئيچينگ با محيط انجام دهد.

5- درك صحيح از دفع حرارت دروني (انتقال حرارت به محيط) و طراحي مدارات خنك كننده موثر با راندمان زياد.

منابع تغذيه سوئيچينگ امروزه و بخصوص از سال 1990 به اين طرف جاي خود را در تمامي دستگاه هاي الكتريكي و در صنايع الكترونيك، مخابرات، كنترل، قدرت، ماهواره ها، كشتي ها، كامپيوترها، موبايل، تلفن و ... به دليل ارزاني قيمت و كم حجم بودن و راندمان بالا باز كرده اند. به همين دليل اكنون همه كشورهاي جهان حتي در جهان سوم به طراحي و ساخت اين نوع از منابع تغذيه پركاربرد مي پردازند. اما با اين وجود متأسفانه هنوز اين منبع تغذيه در ايران ناشناخته مانده و همه روزه مقدار زيادي از بيت‌المال المسلمين در راه ساخت منابع تغذيه غير ايده‌آل و يا خريد اين گونه منابع تغذيه سوئيچينگ از كشور خارج مي شود.

منبع تغذيه خطي

منابع تغذيه خطي منابعي هستند كه عنصر كنترل آن ها در ناحيه فعال از عملكرد خود قرار دارد. اين عنصر به صورت سري يا موازي با بار قرار مي گيرد و با دريافت فيدبك از خروجي، ميزان ولتاژ و جريان بار خروجي را تنظيم مي كند به گونه اي كه ولتاژ خروجي در يك سطح از پيش تعيين شده ثابت باقي بماند. معمولاً عنصر كنترل در اين دسته از منابع يك ترانزيستور دو قطبي است كه با تنظيم جريان بيس آن ميزان جريان رسيده به بار كنترل مي شود. بلوك دياگرام ساده شده اين نوع منبع تغذيه در شكل نشان داده شده است.

-1-1مزاياي منابع تغذيه خطي

مزاياي يك منبع تغذيه خطي به شرح زير است:

1- پايداري زياد.

2- نويزپذيري پايين.

3- تثبيت عالي.

4- نوسان كم خروجي.

1-1-2 معايب منبع تغذيه خطي

معايب يك منبع تغذيه خطي به شرح زير مي باشد:

1- بازده كم تر از 50% (در توان هاي نسبتاً زياد). راندمان منبع تغذية خطي معمولاً كم است دليل آن افت ولتاژ و در نتيجه اتلاف توان در عنصر كنترل است.

2- حجم زياد. يكي از معايب منبع تغذية خطي حجم زياد آن به ويژه در توان زياد است. دليل اصلي حجيم شدن اين منابع دو عامل ذيل است:

الف) بزرگ بودن ترانس كاهنده ورودي

ب) نياز به گرماگيرهاي[1] بزرگ به دليل تلفات زياد در عنصر كنترل

1-1-2-1 بزرگ بودن ترانس كاهندة ورودي

همان گونه كه بيان شد يكي از دلايل حجيم شدن منبع تغذيه خطي بزرگ بودن ترانس كاهندة ورودي آن مي باشد. اين ترانس به دلايلي نمي تواند از بلوك دياگرام كنار گذاشته شود. ترانس سبب مجزاسازي[2] مدار خروجي از ورودي مي شود و از طرفي براي جلوگيري از تشعشع مدار و جلوگيري از نفوذ ميدان هاي الكترومغناطيسي خارجي مجبوريم كه زمين مدار را به بدنة منبع تغذية خطي متصل كنيم و در صورت نبود ترانس خطر برق گرفتگي براي كاربر وجود دارد.

3- عدم توانايي فشرده سازي به ويژه براي بهره‌وري بالا.

4- زمان نگهداري[3] نسبتاً كوچك.

منبع تغذية خطي داراي زمان نگهداري بسيار كمي مي باشد. منظور از زمان نگهداري مدت زماني است كه خروجي تغذيه عليرغم قطع بودن برق ورودي آن، هم چنان برقرار مي ماند. اگر بخواهيم اين زمان را افزايش دهيم بايد ظرفيت خازن هاي ورودي را بسيار بزرگ در نظر بگيريم كه طبعاً حجم زيادي اشغال مي كند.

5- مناسب براي ولتاژهاي كم.

اين نوع منابع بيشتر براي ولتاژهاي خروجي پايين به كار برده مي‌شوند و اين يكي از معايب منبع تغذيه خطي است كه استفاده از آن در ولتاژهاي زياد مقرون به صرفه نيست.

1-2 منبع تغذية غيرخطي (سوئيچينگ)

معايب منبع تغذية خطي مي تواند با استفاده از منبع تغذية سوئيچينگ كاهش يافته و يا حذف شود. بلوك دياگرام ساده شدة يك منبع غيرخطي (سوئيچينگ) در شكل نمايش داده شده است.

-2-1 مزاياي منبع تغذية سوئيچينگ

منابع تغذية سوئيچينگ داراي مزايايي به شرح زير مي باشند:

1- راندمان بزرگ تر از 50%

معمولاً بازده منابع تغذيه سوئيچينگ بيشتر از بازده منابع تغذيه خطي مي باشد. بازده منابع تغذيه سوئيچينگ بين %70 تا %80 است. در منابع تغذية سوئيچينگ عنصر كنترل (سوئيچينگ) در حالت اشباع و قطع كار مي كند و توان تلفاتي پاييني دارد، در حالي كه در منابع تغذية خطي عنصر كنترل در حالت فعال كار مي كند و توان تلفاتي بالائي دارد.

2- ابعاد كوچك ترانس

در منابع تغذية خطي ترانس در فركانس 50 هرتز برق شهر كار مي‌كند. بر اين اساس انرژي نسبتاً زياد در تعداد دفعات كم به خروجي منتقل مي شود. در حالي كه در منبع تغذية سوئيچينگ با افزايش فركانس، بسته هاي انرژي كوچك تري در تعداد دفعات بيشتري منتقل مي گردد.

3- سبك بودن منبع تغذيه

بيش‌تر وزن يك منبع به ترانس آن بستگي دارد. حال اگر ترانس كوچك باشد اين منبع سبك خواهد شد.

4- كاملاً فشرده

منابع تغذيه سوئيچينگ را مي توان در بسته بندي هاي كاملاً فشرده قرار داد، چون اتلاف حرارتي كمي دارند.

5- ورودي با محدودة ديناميكي زياد

ولتاژ ورودي مي تواند در محدودة وسيعي تغيير كند در حالي كه ولتاژ خروجي ثابت باقي بماند.

6- زمان نگهداري بيش از پنج ميلي ثانيه.

در منابع تغذية سوئيچينگ زمان نگهداري بيشتر از منابع تغذية خطي است. دليل آن ولتاژ dc بالايي است كه در خازن ورودي ذخيره مي شود. از آنجائي كه انرژي ذخيره شده در خازن با مربع ولتاژ رابطه دارد به همين دليل منبع سوئيچينگ زمان نگهداري بيشتري دارد.

1-2-2 معايب منابع تغذية سوئيچينگ

1- به دليل نوع فيدبك به كار برده شده ايزولاسيون (مجزاسازي) مدار از بين مي رود و در اين حالت زمين ورودي به زمين خروجي متصل مي شود و خطر برق گرفتگي براي كاربرد به وجود مي آيد.

2- در ترانس علاوه بر تشعشع، تلفات افزايش يافته و با افزايش تلفات در ترانس، بازده آن كاهش مي يابد.

الف) مستقيم كه از طريق سيم هاي ارتباطي انتشار مي يابد.

ب) غيرمستقيم كه از طريق محيط، ارتباط برقرار مي شود.

3- نياز به حفاظت در مقابل اضافه بار[4]

در منابع تغذية خطي و يا غيرخطي از اتصالات P-N بسيار استفاده مي شود.

هنگامي كه از يك پيوند P-N جريان DC عبور مي دهيم بيش تر جريان DC از نقاط تخت عبور مي كند. حال اگر جريان بيش از حد قابل تحمل پيوند باشد پيش از آن كه پيوند اتصال كوتاه شود، در اثر گرم شدن پيوند سيم ارتباطي آن كه با جوش اولتراسوند وصل شده جدا خواهد شد.

4- با قطع شدن فيدبك در منابع تغذية خطي افزايش ولتاژ وجود ندارد. در حالي كه در منابع تغذية سوئيچينگ با قطع شدن فيدبك، قسمت كنترلي ولتاژ خروجي را صفر مي بيند و لذا براي افزايش ولتاژ انرژي بيش تري را به خروجي منتقل مي كند. زيرا قسمت كنترلي، كاهش ولتاژ را در اثر افزايش بار مي داند. انتقال انرژي بيش تر به خروجي سبب افزايش ولتاژ خروجي مي شود تا جايي كه منجر به سوختن عناصر مدار مي شود.

 

فهرست مطالب:

فصل اول- انواع منابع تغذيه .......................................................................

1-1منبع تغذيه خطي ...............................................................................................................

1-1-1 مزاياي منابع تغذيه خطي ..........................................................................................

1-1-2 معايب منبع تغذيه خطي ..........................................................................................

1-1-2-1 بزرگ بودن ترانس كاهنده ورودي .....................................................................

1-2 منبع تغذيه غير خطي (سوئيچينگ) ...........................................................................

1-2-1 مزاياي منبع تغذيه سوئيچينگ ...............................................................................

1-2-2  معايب منابع تغذيه سوئيچينگ ..............................................................................

فصل دوم يكسوساز و فيلتر ورودي ..........................................................

2-1 يكسوساز ورودي .................................................................................................................

2-2 مشكلات واحد يكسوساز ورودي و روش هاي رفع آن‌ها ........................................

2-2-1 استفاده از NTC ........................................................................................................

2-2-2 استفاده از مقاومت و رله ............................................................................................

2-3-2 استفاده از مقاومت و ترياك .......................................................................................

2-3-1 روش تريستور نوري ....................................................................................................

فصل سوم مبدل هاي قدرت سوئيچنيگ .................................................

3-1 مبدل فلاي بك غير ايزوله ..............................................................................................

3-2 مبدل فوروارد غير ايزوله ..................................................................................................

فصل چهارم ادوات قدرت سوئيچينگ ......................................................

4-1 ديودهاي قدرت ..................................................................................................................

4-1-1 ساختمان ديودهاي قدرت .........................................................................................

4-1-2 انواع ديود قدرت ...........................................................................................................

4-1-2-1 ديودهاي با بازيابي استاندارد يا همه منظوره ..................................................

4-1-2-2 ديودهاي بازيابي سريع و فوق سريع .................................................................

4-1-2-3 ديودهاي شاتكي .....................................................................................................

4-2 ترانزيستور دوقطبي قدرت سوئيچينگ .......................................................................

4-3 ترانزيستور ماس‌فت قدرت سوئيچينگ .......................................................................

فصل پنجم مدارهاي راه انداز ...................................................................

5-1 مدارهاي راه‌انداز بيس ......................................................................................................

5-1-1 راه انداز شامل ديود و خازن ......................................................................................

5-1-2 مدار راه انداز بهينه ......................................................................................................

5-1-3 راه اندازهاي بيس تناسبي .........................................................................................

5-2 تكنولوژي ساخت ترانزيستورهاي ماس‌فت .................................................................

فصل ششم واحد كنترل PWM ..............................................................

6-1 نحوه كنترل PWM ........................................................................................................

6-2 معرفي تعدادي از مدارهاي مجتمع كنترل كننده PWM ..................................

6-2-1 مدار مجتمع مد جرياني خانواده 5/4/3/842 (3) ................................

6-2-2 مدار مجتمع  كنترل كننده مُد جرياني از نوع سي‌ماس ....................

6-2-3 مدر مجتمع مد ولتاژي P/FP 16666 HA ...................................................

6-2-4 مدار مجتمع مد ولتاژي  ................................................................................

6-2-5 مدار مجتمع مد جرياني  ...........................................................................

6-2-6 مدار مجتمع مد جرياني .............................................................................

فصل هفتم سوئيچينگ ولتاژ صفر و جريان صفر ......................................

7-1 سوئيچينگ ولتاژ صفر و جريان صفر ............................................................................

7-2 مبدل فلاي‌بك ولتاژ صفر ساده .....................................................................................

7-3 مبدل هاي سوئيچينگ نرم ولتاژ صفر .........................................................................

7-3-1 مبدل تشديدي موازي ................................................................................................

7-3-2 مبدل تشديدي سري ..................................................................................................

7-3-3 مبدل تشديدي سري –موازي ..................................................................................

7-3-4 پل تشديدي با فاز انتقال يافته .................................................................................

7-4 سوئيچينگ نرم جريان صفر ...........................................................................................

فصل هشتم تجزيه و تحليل چند منبع تغذيه سوئيچينگ  .....................

8-1 مدار مجتمع  ..........................................................................................................

8-2 مدار مجتمع ........................................................................................................

8-3 مدار مجتمع P/FP 16666HA ..............................................................................

8-4 مدار مجتمع ........................................................................................................

8-5 مدار مجتمع ........................................................................................................

8-6 مدار مجتمع TOPxxx ................................................................................................

فصل نهم برخي ملاحظات جانمايي ............................................................

مقدمه ..............................................................................................................................................

9-1 سلف ......................................................................................................................................

9-2 فيدبك ..................................................................................................................................

9-3 خازن هاي فيلتر .................................................................................................................

9-4 مسير زمين ......................................................................................................................................

9-5 چند نمونه طرح جانمايي ................................................................................................

9-6 خلاصه ..................................................................................................................................

9-7 فهرست قوانين طرح جانمايي ........................................................................................

شامل 68 صفحه فایل word قابل ویرایش


اشتراک بگذارید:


پرداخت اینترنتی - دانلود سریع - اطمینان از خرید

پرداخت و دانلود

مبلغ قابل پرداخت 5,000 تومان
عملیات پرداخت با همکاری بانک انجام می شود

درصورتیکه برای خرید اینترنتی نیاز به راهنمایی دارید اینجا کلیک کنید


فایل هایی که پس از پرداخت می توانید دانلود کنید

نام فایلحجم فایل
tahghigh_691995_4136.zip2.6 MB





آخرین محصولات فروشگاه