مزایا و معایب مبدل سپیک

همانگونه که در فصل گذشته بررسی شد، مبدلهای dc به dc افزاینده زیادی جهتافزایش سطح ولتاژ وجود دارند که میتوانند سطح ولتاژ را از سطح پایین به بالا تبدیلکنند. اما دستیابی به سطح ولتاژ بالا با راندمان بالا در این مبدلها مشکل است. یکی ازانواع مبدلهای dc به dcافزاینده، مبدل SEPIC میباشد که در شکل8 -4 نشان داده شده است.

حالات کاری مبدل

 این مبدل در دو حالت کاری بررسی میشود:

1. حالت اول (شکل9-4) : هنگامی که سوئیچ روشن است، سلف L1از ولتاژ
ورودی شارژ میشود و سلف L2 نیز انرژی خود را از خازن C1تأمین میکند.در طول این زمان خازن خروجی C2 برای تأمین جریان بار خروجی استفادهمیشود و هیچ انرژی از ورودی به آن انتقال نمییابد.

2. حالت دوم(شکل10 -4) : در این حالت سوئیچ خاموش شده و هر دو سلف
وظیفه تأمین جریان خازن خروجی C2را بر عهده دارند. سلف L1 در طولاین زمان خازن C1را شارژ میکند.

مزایا و معایب مبدل سپیک:

مبدل سپیک دارای شمایی شبیه مبدل باک- بوست میباشد با این تفاوت که خروجی آنمعکوس نمیشود (یعنی ولتاژ خروجی با پلاریتهای مشابه ولتاژ ورودی است). ازمزیتهای اصلی مبدل سپیک میتوان به موارد زیر اشاره کرد :

• ولتاژ ورودی و خروجی با پلاریته های یکسان

• پیوسته بودن جریان ورودی با ریپل کم( در صورتی که از یک سلف بهاندازه کافی بزرگ در ورودی استفاده شود، عملکرد مدار در حالت پیوستهباعث کاهش نویز EMI و ممانعت از برخورد با دیگر عملگرهای مدار درمقایسه با مبدلهای مشابه میشود که این خود به عنوان مزیت مهمیدر بهبود عملکرد MPPT میباشد.)

• تولید ولتاژ خروجی تثبیت شده در رنج وسیعی از ولتاژ ورودی

• قابلیت استفاده به صورت step up یا step down

• مقدار کم نویز EMI بدلیل ریپل کم در جریان ورودیدر مقایسه مبدل سپیک با مبدل فلایبک، جریان ورودی در مبدل سپیک به صورتپیوسته است. بنابراین یکسو کننده سپیک نیاز به فیلتر ورودی کوچکتری دارد. از طرفی،بر خلاف مبدل فلایبک، یک مبدل سپیک، نیاز به مدار اسنابر برای تلفات و یا مداراتکلمپ فعال ندارد. بنابراین راندمان بالاتر و پیاده سازی سادهتری انتظار میرود .

به منظور دستیابی به ولتاژ بالا و پاسخ گذرای سریع

به منظور دستیابی به ولتاژ بالا و پاسخ گذرای سریع، مبدل سپیک بایستی با فرکانسبالایی کار کند. بنابراین افزایش فرکانس سوئیچ باعث میشود، جریان بازیابی معکوسدیود خروجی روی تجهیزات سوئیچ به شکل تلفات سوئیچینگ اضافی تأثیر بگذارد. ازدیگر تأثیرات مشکل بازیابی معکوس، میتوان به مدیریت دمای اضافی در مبدل اشارهکرد .

به عنوان یک راه حل، استفاده از مدارات اسنابر فعال یا غیر فعال جهت کاهشتلفات بازیابی معکوس دیود خروجی پذیرفته میشوند. جریان بازیابی معکوس و تلفاتسوئیچ بوسیله مدارات اسنابر غیر فعال کاهش مییابد. با این حال جریان چرخشی درمدار اسنابر رزنانسی، استرس ولتاژ و جریان را افزایش میدهد، بنابراین راندمان مبدلکاهش مییابد .

استفاده از مدارات اسنابر

استفاده از مدارات اسنابر فعال نیز میتواند تلفات بازیابی معکوسدیود خروجی را آرام کند، ضمن اینکه قادر است سوئیچها را تحت شرایط ZCS روشنکند. اما استفاده از این مدارات اسنابر، نیازمند یک سوئیچ اضافی در مبدل و به دنبالآن مدارات کنترلی این سوئیچها میباشد، که این امر باعث افزایش هزینه و پیچیدگیمدار میگردد .

نتایج مقایسه مبدل سپیک با چند مبدل دیگر در جدول 1-4آورده شده است.