مقاله منابع تغذیه سوئیچینگ


دنلود مقاله و پروژه و پایان نامه دانشجوئی

مقاله منابع تغذیه سوئیچینگ مربوطه  به صورت فایل ورد  word و قابل ویرایش می باشد و دارای ۷۳  صفحه است . بلافاصله بعد از پرداخت و خرید لینک دانلود مقاله منابع تغذیه سوئیچینگ نمایش داده می شود، علاوه بر آن لینک مقاله مربوطه به ایمیل شما نیز ارسال می گردد

 فهرست

چکیده :   ۱
مقدمه :   ۳
منبع تغذیه خطی   ۴
۱-۱-۲ معایب منبع تغذیه خطی   ۵
۱-۱-۲-۱ بزرگ بودن ترانس کاهندة ورودی   ۵
۱-۲ منبع تغذیة غیرخطی (سوئیچینگ)   ۶
۱-۲-۱ مزایای منبع تغذیة سوئیچینگ   ۷
۱-۲-۲ معایب منابع تغذیة سوئیچینگ   ۸
یکسوساز و فیلتر ورودی   ۱۱
۲-۱ یکسوساز ورودی   ۱۱
۲-۳-۳ استفاده از مقاومت و تریاک   ۱۳
۲-۳-۴ روش تریستور نوری   ۱۳
۲-۴ فیلتر ورودی EMI/RFI   ۱۴
۳-۱ مبدل فلای‌یک غیر ایزوله   ۱۵
۳-۲ مبدل فوروارد غیر ایزوله   ۱۵
ادوات قدرت سوئیچینگ   ۱۷
۴-۱ دیودهای قدرت   ۱۷
۴-۱-۱ ساختمان دیودهای قدرت   ۱۸
۴-۱-۲ عملکرد دیودهای قدرت در گرایش مخالف   ۱۸
۴-۱-۵ انواع دیود قدرت   ۱۹
۴-۱-۵-۱ دیودهای با بازیابی استاندارد یا همه منظوره   ۱۹
۴-۱-۵-۲ دیودهای بازیابی سریع و فوق سریع   ۱۹
۴-۱-۵-۳ دیودهای شاتکی   ۲۰
۴-۲ ترانزیستور دو قطبی قدرت سوئیچینگ   ۲۱
مدارهای راه‌انداز   ۲۳
۵-۱ مدارهای راه‌انداز بیس   ۲۳
۵-۱-۱ راه انداز شامل دیود و خازن   ۲۶
۵-۱-۲ مدار راه‌انداز بهینه   ۲۷
۵-۲ تکنولوژی ساخت ترانزیستورهای ماس‌فت   ۲۸
واحد کنترل PEM   ۳۰
۶-۱ نحوه کنترل PWM   ۳۰
۶-۲-۱ مدار مجتمع مد جریانی خانواده ۵/۴/۳/۸۴۲ (۳)     ۳۳
۶-۲-۲ مدار مجتمع   کنترل کننده مُد جریانی از نوع سی‌ماس   ۳۴
۶-۲-۳ مدار مجتمع مد ولتاژی P/FP 16666 HA    ۳۶
۶-۲-۴ مدار مجتمع مد ولتاژی ۴۹۴TL    ۳۷
۶-۲-۵ مدار مجتمع مد جریانی ۳۵۲۴ SG    ۳۸
۷-۲-۶ مدار مجتمع مد جریانی ۱۸۴۶ UC   ۳۸
سوئیچینگ ولتاژ صفر و جریان صفر   ۴۱
۷-۱ سوئیچینگ ولتاژ صفر و جریان صفر   ۴۱
۷-۲ مبدل فلای‌بک ولتاژ صفر ساده   ۴۳
۷-۳ مبدل های سوئیچینگ نرم ولتاژ صفر   ۴۳
۷-۳-۱ مبدل تشدیدی موازی   ۴۴
۷-۳-۲ مبدل تشدیدی سری   ۴۵
۷-۳-۳ مبدل تشدیدی سری – موازی   ۴۵
۷-۳-۴ پل تشدیدی با فاز انتقال یافته   ۴۷
۷-۴ سوئیچینگ نرم جریان صفر   ۴۹
تجزیه و تحلیل چند منبع تغذیة سوئیچینگ   ۵۱
مدار مجتمع ۴۹۴ TL   ۵۱
۸-۲ مدار مجتمع ۱۸۴۶ UC   ۵۲
۸-۳ مدار مجتمع P/FP 16666 HA   ۵۳
۸-۴ مدار مجتمع ۲۵۲۴ SG   ۵۵
مدار مجتمع ۳۸۴۲ UC   ۵۶
مدار مجتمع TOP xxx   ۵۹
برخی ملاحظات جانمایی   ۶۳
مقدمه   ۶۳
۹-۲ فیدبک   ۶۴
۹-۳ خازن های فیلتر   ۶۴
۹-۴ مسیر زمین   ۶۴
۹-۵ چند نمونه طرح جانمایی   ۶۵
۹-۶ خلاصه   ۶۶
۹-۷ فهرست قوانین طرح جانمایی   ۶۸

چکیده :

کلیه مدارات الکترونیکی نیاز به منبع تغذیه دارند. برای مدارات با کاربرد کم قدرت از باطری یا سلولهای خورشیدی استفاده می شود. منبع تغذیه به عنوان منبع انرژی دهنده به مدار مورد استفاده قرار می‌گیرد. حدود ۲۰ سال است که سیستمهایی پر قدرت جای خود راحتی در مصارف خانگی هم باز کرده اند و این به دلیل معرفی سیستمهای جدید برای تغذیه مدارات قدرت است.

این منابع تغذیه کاملاً خطی عمل می نمایند. این نوع منابع را منابع تغذیه سوئیچینگ می نامند. این اسم از نوع عملکرد این سیستمها گرفته شده است. به این منابع تغذیه اختصاراً SMPS نیز می گویند. این حروف برگرفته از نام لاتین Switched Mode Power Supplies است.

راندمان SMPS بصورت نوعی بین ۸۰% الی ۹۰% است که ۳۰% تا ۴۰% آنها در نواحی خطی کار می کنند. خنک کننده های بزرگ که منابع تغذیه گلوله قدیمی از آنها استفاده می کردند، در SMPS ها دیگر به چشم نمی خورند و این باعث شده که از این منابع تغذیه بتوان در توانهای خیلی بالا نیز استفاده کرد.

در فرکانسهای بالای کلیدزنی از یک ترانزیستور جهت کنترل سطح ولتاژ DC استفاده می شود. با بالا رفتن فرکانس ترانزیستور، دیگر خطی عمل نمی کند و نویز مخابراتی شدیدی را با توان بالا تولید می‌نماید. به همین سبب در فرکانس کلیدزنی بالا از المان کم مصرف Power MOSFET استفاده می شود. اما با بالا رفتن قدرت، تلفات آن نیز زیاد می شود. المان جدیدی به بازار آمده که تمامی مزایای دو قطعه فوق را در خود جمع آوری نموده است و دیگر معایب BJT و Power MOSFET را ندارد. این قطعه جدید IGBT نام دارد. در طی سالهای اخیر به دلیل ارزانی و مزایای این قطعه از IGBT استفاده زیادی شده است.

امروزه مداراتی که طراحی می شوند، در رنج فرکانسی MHZ و قدرتهای در حد MVA و با قیمت خیلی کمتر از انواع قدیمی خود می‌باشند.

فروشنده های اروپائی در سال ۱۹۹۰ میلادی تا حد ۲ میلیارد دلار از فروش این SMPS ها درآمد خالص کسب نمودند. ۸۰% از SMPS های فروخته شده در اروپا طراحی شدند و توسط کارخانه های اروپائی ساخت آنها صورت پذیرفت. درآمد فوق العاده بالای فروش این SMPS ها در سال ۱۹۹۰ باعث گردید که شاخه جدیدی در مهندسی برق ایجاد شود.

این رشته مهندسی طراحی منابع تغذیه سوئیچینگ نام گرفت.

یک مهندس طراح منابع تغذیه سوئیچینگ بایستی که در کلیه شاخه‌های زیر تجربه و مهارت کافی کسب کند و همیشه اطلاعات بروز شده در موارد زیر داشته باشند:

۱- طراحی مدارات سوئیچینگ الکترونیک قدرت.

۲- طراحی قطعات مختلف الکترونیک قدرت.

۳- فهم عمیقی از نظریه های کنترلی و کاربرد آنها در SMPS ها داشته باشد.

۴- اصول طراحی را با در نظر گرفتن سازگاری میدانهای الکترومغناطیسی منابع تغذیه سوئیچینگ با محیط انجام دهد.

۵- درک صحیح از دفع حرارت درونی (انتقال حرارت به محیط) و طراحی مدارات خنک کننده موثر با راندمان زیاد.


مقدمه :

منابع تغذیه سوئیچینگ امروزه و بخصوص از سال ۱۹۹۰ به این طرف جای خود را در تمامی دستگاه های الکتریکی و در صنایع الکترونیک، مخابرات، کنترل، قدرت، ماهواره ها، کشتی ها، کامپیوترها، موبایل، تلفن و … به دلیل ارزانی قیمت و کم حجم بودن و راندمان بالا باز کرده اند. به همین دلیل اکنون همه کشورهای جهان حتی در جهان سوم به طراحی و ساخت این نوع از منابع تغذیه پرکاربرد می پردازند. اما با این وجود متأسفانه هنوز این منبع تغذیه در ایران ناشناخته مانده و همه روزه مقدار زیادی از بیت‌المال المسلمین در راه ساخت منابع تغذیه غیر ایده‌آل و یا خرید این گونه منابع تغذیه سوئیچینگ از کشور خارج می شود.

 

منبع تغذیه خطی

منابع تغذیه خطی منابعی هستند که عنصر کنترل آن ها در ناحیه فعال از عملکرد خود قرار دارد. این عنصر به صورت سری یا موازی با بار قرار می گیرد و با دریافت فیدبک از خروجی، میزان ولتاژ و جریان بار خروجی را تنظیم می کند به گونه ای که ولتاژ خروجی در یک سطح از پیش تعیین شده ثابت باقی بماند. معمولاً عنصر کنترل در این دسته از منابع یک ترانزیستور دو قطبی است که با تنظیم جریان بیس آن میزان جریان رسیده به بار کنترل می شود. بلوک دیاگرام ساده شده این نوع منبع تغذیه در شکل نشان داده شده است.

۱-۱-۱مزایای منابع تغذیه خطی

مزایای یک منبع تغذیه خطی به شرح زیر است:

۱- پایداری زیاد.

۲- نویزپذیری پایین.

۳- تثبیت عالی.

۴- نوسان کم خروجی.

۱-۱-۲ معایب منبع تغذیه خطی

معایب یک منبع تغذیه خطی به شرح زیر می باشد:

۱- بازده کم تر از ۵۰% (در توان های نسبتاً زیاد). راندمان منبع تغذیة خطی معمولاً کم است دلیل آن افت ولتاژ و در نتیجه اتلاف توان در عنصر کنترل است.

۲- حجم زیاد. یکی از معایب منبع تغذیة خطی حجم زیاد آن به ویژه در توان زیاد است. دلیل اصلی حجیم شدن این منابع دو عامل ذیل است:

الف) بزرگ بودن ترانس کاهنده ورودی

ب) نیاز به گرماگیرهای[۱] بزرگ به دلیل تلفات زیاد در عنصر کنترل

۱-۱-۲-۱ بزرگ بودن ترانس کاهندة ورودی

همان گونه که بیان شد یکی از دلایل حجیم شدن منبع تغذیه خطی بزرگ بودن ترانس کاهندة ورودی آن می باشد. این ترانس به دلایلی نمی تواند از بلوک دیاگرام کنار گذاشته شود. ترانس سبب مجزاسازی[۲] مدار خروجی از ورودی می شود و از طرفی برای جلوگیری از تشعشع مدار و جلوگیری از نفوذ میدان های الکترومغناطیسی خارجی مجبوریم که زمین مدار را به بدنة منبع تغذیة خطی متصل کنیم و در صورت نبود ترانس خطر برق گرفتگی برای کاربر وجود دارد.

۳- عدم توانایی فشرده سازی به ویژه برای بهره‌وری بالا.

۴- زمان نگهداری[۳] نسبتاً کوچک.

منبع تغذیة خطی دارای زمان نگهداری بسیار کمی می باشد. منظور از زمان نگهداری مدت زمانی است که خروجی تغذیه علیرغم قطع بودن برق ورودی آن، هم چنان برقرار می ماند. اگر بخواهیم این زمان را افزایش دهیم باید ظرفیت خازن های ورودی را بسیار بزرگ در نظر بگیریم که طبعاً حجم زیادی اشغال می کند.

۵- مناسب برای ولتاژهای کم.

این نوع منابع بیشتر برای ولتاژهای خروجی پایین به کار برده می‌شوند و این یکی از معایب منبع تغذیه خطی است که استفاده از آن در ولتاژهای زیاد مقرون به صرفه نیست.

۱-۲ منبع تغذیة غیرخطی (سوئیچینگ)

معایب منبع تغذیة خطی می تواند با استفاده از منبع تغذیة سوئیچینگ کاهش یافته و یا حذف شود. بلوک دیاگرام ساده شدة یک منبع غیرخطی (سوئیچینگ) در شکل نمایش داده شده است.

۱-۲-۱ مزایای منبع تغذیة سوئیچینگ

منابع تغذیة سوئیچینگ دارای مزایایی به شرح زیر می باشند:

۱- راندمان بزرگ تر از ۵۰%

معمولاً بازده منابع تغذیه سوئیچینگ بیشتر از بازده منابع تغذیه خطی می باشد. بازده منابع تغذیه سوئیچینگ بین %۷۰ تا %۸۰ است. در منابع تغذیة سوئیچینگ عنصر کنترل (سوئیچینگ) در حالت اشباع و قطع کار می کند و توان تلفاتی پایینی دارد، در حالی که در منابع تغذیة خطی عنصر کنترل در حالت فعال کار می کند و توان تلفاتی بالائی دارد.

۲- ابعاد کوچک ترانس

در منابع تغذیة خطی ترانس در فرکانس ۵۰ هرتز برق شهر کار می‌کند. بر این اساس انرژی نسبتاً زیاد در تعداد دفعات کم به خروجی منتقل می شود. در حالی که در منبع تغذیة سوئیچینگ با افزایش فرکانس، بسته های انرژی کوچک تری در تعداد دفعات بیشتری منتقل می گردد.

۳- سبک بودن منبع تغذیه

بیش‌تر وزن یک منبع به ترانس آن بستگی دارد. حال اگر ترانس کوچک باشد این منبع سبک خواهد شد.

۴- کاملاً فشرده

منابع تغذیه سوئیچینگ را می توان در بسته بندی های کاملاً فشرده قرار داد، چون اتلاف حرارتی کمی دارند.

۵- ورودی با محدودة دینامیکی زیاد

ولتاژ ورودی می تواند در محدودة وسیعی تغییر کند در حالی که ولتاژ خروجی ثابت باقی بماند.

۶- زمان نگهداری بیش از پنج میلی ثانیه.

در منابع تغذیة سوئیچینگ زمان نگهداری بیشتر از منابع تغذیة خطی است. دلیل آن ولتاژ dc بالایی است که در خازن ورودی ذخیره می شود. از آنجائی که انرژی ذخیره شده در خازن با مربع ولتاژ رابطه دارد به همین دلیل منبع سوئیچینگ زمان نگهداری بیشتری دارد.

۱-۲-۲ معایب منابع تغذیة سوئیچینگ

۱- به دلیل نوع فیدبک به کار برده شده ایزولاسیون (مجزاسازی) مدار از بین می رود و در این حالت زمین ورودی به زمین خروجی متصل می شود و خطر برق گرفتگی برای کاربرد به وجود می آید.

۲- در ترانس علاوه بر تشعشع، تلفات افزایش یافته و با افزایش تلفات در ترانس، بازده آن کاهش می یابد.

الف) مستقیم که از طریق سیم های ارتباطی انتشار می یابد.

ب) غیرمستقیم که از طریق محیط، ارتباط برقرار می شود.

۳- نیاز به حفاظت در مقابل اضافه بار[۴]

در منابع تغذیة خطی و یا غیرخطی از اتصالات P-N بسیار استفاده می شود.

هنگامی که از یک پیوند P-N جریان DC عبور می دهیم بیش تر جریان DC از نقاط تخت عبور می کند. حال اگر جریان بیش از حد قابل تحمل پیوند باشد پیش از آن که پیوند اتصال کوتاه شود، در اثر گرم شدن پیوند سیم ارتباطی آن که با جوش اولتراسوند وصل شده جدا خواهد شد.

۴- با قطع شدن فیدبک در منابع تغذیة خطی افزایش ولتاژ وجود ندارد. در حالی که در منابع تغذیة سوئیچینگ با قطع شدن فیدبک، قسمت کنترلی ولتاژ خروجی را صفر می بیند و لذا برای افزایش ولتاژ انرژی بیش تری را به خروجی منتقل می کند. زیرا قسمت کنترلی، کاهش ولتاژ را در اثر افزایش بار می داند. انتقال انرژی بیش تر به خروجی سبب افزایش ولتاژ خروجی می شود تا جایی که منجر به سوختن عناصر مدار می شود.

۵- جریان های یورشی[۵] زیاد

جریان های یورشی به جریان هایی گفته می شود که در لحظة اول بعد از وصل شدن منبع تغذیه به علت شارژ نبودن خازن های مدار از ورودی دریافت می شود.

 

2-1 یکسوساز ورودی

این بخش برای تبدیل ولتاژ متناوب ورودی به مقدار DC به کار می‌رود. به منظور امکان به کارگیری منبع تغذیه در دو سیستم انتقال انرژی رایج یعنی سیستم ۱۱۰ و۲۲۰ ولت باید بخشی را در واحد یکسوسازی ورودی تغذیه کنیم به گونه ای که منبع تغذیه قادر باشد به راحتی در این دو سیستم کار کند.

۲-۳ مشکلات واحد یکسوساز ورودی و روش های رفع آن ها


[۱] . Heatsink

[2] . Isolation

[3] . Hold time

[4] . Over load

[5] . Surge

 

70,000 ریال – خرید

تمام مقالات و پایان نامه و پروژه ها به صورت فایل دنلودی می باشند و شما به محض پرداخت آنلاین مبلغ همان لحظه قادر به دریافت فایل خواهید بود. این عملیات کاملاً خودکار بوده و توسط سیستم انجام می پذیرد.

 جهت پرداخت مبلغ شما به درگاه پرداخت یکی از بانک ها منتقل خواهید شد، برای پرداخت آنلاین از درگاه بانک این بانک ها، حتماً نیاز نیست که شما شماره کارت همان بانک را داشته باشید و بلکه شما میتوانید از طریق همه کارت های عضو شبکه بانکی، مبلغ  را پرداخت نمایید. 

 

 

مطالب پیشنهادی:
  • مقاله دیودهای قدرت
  • مقاله سوئیچینگ Cisco
  • مقاله آشنایی با IP Telephony
  • برچسب ها : , , , , , , , , , , , ,
    برای ثبت نظر خود کلیک کنید ...

    براي قرار دادن بنر خود در اين مکان کليک کنيد
    به راهنمایی نیاز دارید؟ کلیک کنید
    

    جستجو پیشرفته مقالات و پروژه

    سبد خرید

    • سبد خریدتان خالی است.

    دسته ها

    آخرین بروز رسانی

      یکشنبه, ۱ مرداد , ۱۳۹۶
    
    اولین پایگاه اینترنتی اشتراک و فروش فایلهای دیجیتال ایران
    wpdesign Group طراحی و پشتیبانی سایت توسط دیجیتال ایران digitaliran.ir صورت گرفته است
    تمامی حقوق برایdjkalaa.irمحفوظ می باشد.