شبیه سازی کانورتر باک 75 هزار تومان

شبیه سازی کانورتر باک 75 هزار تومان

 

مبدل باک مبدلی است که کاهنده است

شکل اصلی این مبدل

ورودی :

15 ولت و به صورت زیر است در شکل زیر اولین کانال اسکوپ جریان و دومی ولتاژ ورودی است:

خروجی 5آمپر باضریب کاهش 0.33 دراسکوپ شماره دوم:

مشخصات سوییچ به کار رفته در این اینورتر

جریان و ولتاژ دو سر سلف:

 

توضیحاتی درباره مبدل باک و این شبیه سازی:

مبدل باک نوعی مبدل DC-DC کاهنده است. از این مبدل برای کنترل سرعت موتورهای DC استفاده می‌شود. از آنجا که اساس کار این مبدل‌ها سوئیچینگ (کلیدزنی) است، ولتاژ خروجی دارای هارمونیک خواهد بود که برای برطرف کردن این مشکل از یک فیلتر پایین‌گذر متشکل از سلف و خازن استفاده می‌گردد. همچنین با استفاده از یک دیود، جریان را برای بارهای سلفی یکسان می‌سازند.

یک مبدل dc به dc باک شبیه سازی شده است. از مبدل باک برای تغییر سطح ولتاژ DC استفاده میشود. این مبدل در دو مد کاری پیوسته و ناپیوسته کار می کند. این مبدل یک مبدل کاهنده ولتاژ می باشد. که با تنظیم duty cycle پالس زنراتور می توانیم ولتاژ DC را تغییر دهیم

مبدل های DC به DC (مبدل دی سی به دی سیها Chopper)

تبدیل ولتاژ مستقیم به ولتاژ مستقیم دیگر را مبدل دی سی به دی سی 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. مبدل دی سی به دی سی وسیله ایست که مستقیما DC را به DC تبدیل میکند. مبدل دی سی به دی سی می تواند جهت افزایش یا کاهش پله ای ولتاژ DC بکار گرفته شود. کلید مبدل دی سی به دی سی را می توان با استفاده از BJT , MOSFET , GTO و یا تریستور با کموتاسیون اجباری پیاده سازی کرد.

مبدل دی سی به دی سی:

به دو روش زیر میتوان نسبت خروجی را کنترل کرد:

1. عملکرد فرکانس ثابت (مدلاسیون پهنای پالس)
2. عملکرد فرکانس متغییر (مدولاسیون فرکانس)

مبدل دی سی به دی سی افزایش پله ای:

از این مبدل دی سی به دی سی میتوان جهت بالا بردن ولتاژ dc استفاده کرد. شکل زیر نیز یک نمونه از این نوع مبدل دی سی به دی سی را به همراه شکل موجهای آن نشان می دهد.

طبقه بندی مبدل دی سی به دی سیها:

مبدل دی سی به دی سیها از نظر طبقه بندی به پنج دسته یا کلاس های A, B, C, D, E تقسیم می شوند.

مبدل دی سی به دی سی کلاس A:

دراین کلاس جریان به بار وارد می شود. جریان و ولتاژ هر دو مثبت هستند، این مبدل دی سی به دی سی یک مبدل دی سی به دی سی تک ربعی است و مشابه یک یکسو کننده عمل میکند.

مبدل دی سی به دی سی کلاس B:

در این کلاس جریان از بار خارج می شود. ولتاژ بار مثبت و جریان بار منفی است، این مبدل دی سی به دی سینیز یک مبدل دی سی به دی سی تک ربعی است اما در ربع دوم کار می کند و مشابه یک اینورتر عمل می کند، شکل زیر مربوط به مبدل دی سی به دی سی کلاس B است.

مبدل دی سی به دی سی کلاس C:

این کلاس یک مبدل دی سی به دی سی دو ربعی است که در آن ولتاژ بار همیشه مثبت است و جریان بار مثت یا منفی است. مبدل دی سی به دی سیهای کلاس A و B می توانند ترکیب شوند و یک مبدل دی سی به دی سی کلاس C پدید آورند، این مبدل دی سی به دی سی می تواند همانند یکسوکننده و هم همانند یک اینورتر عمل کند.

مبدل دی سی به دی سی کلاس D:

این مبدل دی سی به دی سی یک مبدل دی سی به دی سی دو ربعی است، جریان در این مبدل دی سی به دی سی همیشه مثبت و ولتاژ می تواند مثبت یا منفی باشد، این مبدل دی سی به دی سی نیز می تواند هم یکسو کننده و هم اینورتر باشد.

مبدل دی سی به دی سی کلاس E:

این کلاس یک مبدل دی سی به دی سی چهار ربعی است، ولتاژ و جریان در این مبدل دی سی به دی سی می توانند مثبت یا منفی باشند،

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 مبدل دی سی به دی سی DC با بار مقاومتی ناپیوسته و شامل هارمونیک می باشد. مقدار ریپل معمولا با استفاده از یک فیلتر LC کاسته می شود.

چهار توپولوژی پایه برای رگولاتورهای تغییر دهنده وجود دارد:

1. باک Buck Converter
2. بوست Boost Converter
3. باک – بوست Buck–Boost Converter
4. 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 مبدل دی سی به دی سی کاهش پله ای است.

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.

مدار تئوری مبدل باک

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.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.

تئوری باک

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.

این مبدل بسته به جریانی که از سلف می‌گذرد، می‌تواند در سه حالت عمل کند:

• حالت پیوسته: زمانی که جریان سلف همواره بزرگتر از صفر باشد.
• حالت بحرانی: زمانی که جریان سلف فقط در یک لحظه صفر شود.
• حالت ناپیوسته: زمانی که جریان سلف در یک بازه زمانی صفر شود.