سوئیچینگ،مقاله منابع تغذیه سوئیچینگ،پروژه منابع تغذیه سوئیچینگ،پایان نامه منابع تغذیه سوئیچینگ

منابع تغذیه سوئیچینگ 

چکیده

سوئیچینگ,مقاله منابع تغذیه سوئیچینگ,پروژه منابع تغذیه سوئیچینگ,پایان نامه منابع تغذیه سوئیچینگ,منابع تغذیه سوئیچینگ,دانلود پروژه منابع تغذیه سوئیچینگ,دانلود پروژه منابع تغذیه سوئیچینگ,دانلود پایان نامه منایع تغذیه سوئیچینگ,دانلود مقالات برق,دانلود پایان نامه برق,دانلود پروژه برق,پروژه های برق,switching,منبع تغذیه سوئیچینگ,مقالات برق,پایان نامه های برق

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…

 

برای توضیحات بیشتر و دانلود به ادامه مطلب بروید

 

 

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.

 

انواع منابع تغذیه

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.

636

مزایای 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 تغذیه خطی معمولاً کم است دلیل آن افت ولتاژ و در نتیجه اتلاف توان در عنصر کنترل است.

۲- حجم زیاد. یکی از معایب منبع تغذیه 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 بزرگ به دلیل تلفات زیاد در عنصر کنترل

 

بزرگ بودن ترانس کاهنده ورودی

همان گونه که بیان شد یکی از دلایل حجیم شدن منبع تغذیه خطی بزرگ بودن ترانس کاهنده ورودی آن می باشد. این ترانس به دلایلی نمی تواند از بلوک دیاگرام کنار گذاشته شود. ترانس سبب مجزاسازی 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 بدنه منبع تغذیه 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 نسبتاً کوچک.

منبع تغذیه 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.

منبع تغذیه غیرخطی (سوئیچینگ)

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

637

۱-۲-۱ مزایای منبع تغذیه سوئیچینگ

منابع تغذیه 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 تغذیه سوئیچینگ عنصر کنترل (سوئیچینگ) در حالت اشباع و قطع کار می کند و توان تلفاتی پایینی دارد، در حالی که در منابع تغذیه خطی عنصر کنترل در حالت فعال کار می کند و توان تلفاتی بالائی دارد.

۲- ابعاد کوچک ترانس

در منابع تغذیه 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 تغذیه 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 محدوده دینامیکی زیاد

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

۶- زمان نگهداری بیش از پنج میلی ثانیه.

در منابع تغذیه سوئیچینگ زمان نگهداری بیشتر از منابع تغذیه 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.

معایب منابع تغذیه 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

در منابع تغذیه 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 تغذیه خطی افزایش ولتاژ وجود ندارد. در حالی که در منابع تغذیه 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 زیاد

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

 

یکسوساز و فیلتر ورودی

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.

مشکلات واحد یکسوساز ورودی و روش های رفع آن ها

۱- از آنجا که خازن های ورودی نقش ذخیره کننده های انرژی را بر عهده دارند با قطع ورودی از سیستم برق شهر انرژی زیادی در خازن ها ذخیره است و ولتاژ دو سر آن ها به کندی افت می کند. از طرف دیگر واحد کنترل همواره سعی می کند تا توان ثابتی در خروجی تحویل دهد. بر این اساس کاهش تدریجی ولتاژ ورودی منجر به این خواهد شد که از ترانزیستورهای سوئیچینگ ورودی، جریان بیشتری عبور کند. ادامه این روند مشکل ساز خواهد بود. بنابراین بعد از افت ولتاژ خازن ها تا مقدار مشخص، دیگر به واحد کنترل اجازه کار داده نمی شود. در این صورت دیگر خازن ها مسیری برای تخلیه شدن ندارند.

۲- مشکل دیگری که با آن مواجه می شویم جریان لحظه ای شدید عبوری از مدار به هنگام روشن کردن منبع تغذیه است. مقدار این جریان یورشی با توجه به تخلیه بودن خازن ها و فاز ولتاژ ورودی ممکن است بسیار زیاد باشد. که می تواند باعث صدمه دیدن دیودهای بخش ورودی و عموماً اتصال کوتاه آن ها و یا حتی باعث قطع شدن فیوزهای حفاظتی شود. برای رفع این مشکل غالباً از یکی از روش های زیر استفاده می شود:

الف – استفاده از NTC .

ب- استفاده از مقاومت و رله.

ج – استفاده از مقاومت و تریاک.

د – استفاده از تریستور نوری.

استفاده از NTC

NTC عنصری است که با افزایش دما مقاومتش کاهش می یابد. به دلیل همین ویژگی استفاده از آن برای این منظور مناسب است. زیرا در لحظه اول که جریان هنوز وارد خازن ها نشده است NTC در دمای اتاق  قرار دارد و مقاومت آن حدوداً می باشد. بنابراین جریان اولیه حداکثر به حدود  محدود خواهد شد و زمانی که مدار به شرایط کار عادی خود می رسد عبور جریان باعث افزایش دمای NTC شده و مقاومت آن را تا حدود  کاهش می‌دهد که منجر به تلفات اندکی (حدوداً ۴/۰ وات) خواهد شد. واضح است که اگر از مقاومت ثابت استفاده می شد در شرایط کار عادی منجر به تلفات زیادی می شد. معمولاً در عمل از دو NTC در مدار استفاده می شود.

استفاده از مقاومت و تریاک

از این روش نیز می توان به عنوان روشی کم هزینه برای توان های بالا نام برد که برخی مشکلات مربوط به استفاده از رله در روش قبلی را حل می کند.

فهرست مطالب

 

مقدمه
فصل اول: انواع منابع تغذیه
۱-۱-منبع تغذیه خطی
۱-۱-۱مزایای منابع تغذیه خطی
۱-۱-۲ معایب منبع تغذیه خطی
۱-۱-۲-۱ بزرگ بودن ترانس کاهنده ورودی
۱-۲ منبع تغذیه غیرخطی (سوئیچینگ)
۱-۲-۱ مزایای منبع تغذیه سوئیچینگ
۱-۲-۲ معایب منابع تغذیه سوئیچینگ
فصل دوم: یکسوساز و فیلتر ورودی
۲-۱ یکسوساز ورودی
۲-۳ مشکلات واحد یکسوساز ورودی و روش های رفع آن ها
۲-۳-۱ استفاده از NTC
۲-۳-۳ استفاده از مقاومت و تریاک
۲-۳-۴ روش تریستور نوری
۲-۴ فیلتر ورودی EMI/RFI
فصل سوم: مبدل‌های قدرت سوئیچینگ
۳-۱ مبدل فلای‌یک غیر ایزوله
۳-۲ مبدل فوروارد غیر ایزوله
فصل چهارم: ادوات قدرت سوئیچینگ
۴-۱ دیودهای قدرت
۴-۱-۱ ساختمان دیودهای قدرت
۴-۱-۲ عملکرد دیودهای قدرت در گرایش مخالف
۴-۱-۵ انواع دیود قدرت
۴-۱-۵-۱ دیودهای با بازیابی استاندارد یا همه منظوره
۴-۱-۵-۲ دیودهای بازیابی سریع و فوق سریع
۴-۱-۵-۳ دیودهای شاتکی
۴-۲ ترانزیستور دو قطبی قدرت سوئیچینگ
۴-۳ ترانزیستور ماس‌فت قدرت سوئیچینگ
فصل پنجم: مدارهای راه‌انداز
۵-۱ مدارهای راه‌انداز بیس
۵-۱-۱ راه انداز شامل دیود و خازن
۵-۱-۲ مدار راه‌انداز بهینه
۵-۲ تکنولوژی ساخت ترانزیستورهای ماس‌فت
فصل ششم: واحد کنترل PEM
۶-۱ نحوه کنترل PWM
۶-۲ معرفی تعدادی از مدارهای مجتمع کنترل کننده PWM
۶-۲-۱ مدار مجتمع مد جریانی خانواده ۵/۴/۳/۸۴۲ (۳) UC
۶-۲-۲ مدار مجتمع   کنترل کننده مُد جریانی از نوع سی‌ماس
۶-۲-۳ مدار مجتمع مد ولتاژی P/FP 16666 HA
۶-۲-۴ مدار مجتمع مد ولتاژی ۴۹۴TL
۶-۲-۵ مدار مجتمع مد جریانی ۳۵۲۴ SG
۷-۲-۶ مدار مجتمع مد جریانی ۱۸۴۶ UC
فصل هفتم: سوئیچینگ ولتاژ صفر و جریان صفر
۷-۱ سوئیچینگ ولتاژ صفر و جریان صفر
۷-۲ مبدل فلای‌بک ولتاژ صفر ساده
۷-۳ مبدل های سوئیچینگ نرم ولتاژ صفر
۷-۳-۱ مبدل تشدیدی موازی
۷-۳-۲ مبدل تشدیدی سری
۷-۳-۳ مبدل تشدیدی سری – موازی
۷-۳-۴ پل تشدیدی با فاز انتقال یافته
۷-۴ سوئیچینگ نرم جریان صفر
۷-۴-۱ مبدل باک شبه تشدید
فصل هشتم: تجزیه و تحلیل چند منبع تغذیه سوئیچینگ
۸-۱مدار مجتمع ۴۹۴ TL
۸-۲ مدار مجتمع ۱۸۴۶ UC
۸-۳ مدار مجتمع P/FP 16666 HA
۸-۴ مدار مجتمع ۲۵۲۴ SG
مدار مجتمع ۳۸۴۲ UC
مدار مجتمع TOP xxx
فصل نهم: برخی ملاحظات جانمایی
مقدمه
۹-۱ سلف
۹-۲ فیدبک
۹-۳ خازن های فیلتر
۹-۴ مسیر زمین
۹-۵ چند نمونه طرح جانمایی
۹-۶ خلاصه
۹-۷ فهرست قوانین طرح جانمایی

منابع ندارد

 

تصاویر فایل پروژه :

638 639 640

641 642

 

 

 

خرید آنلاین پروژه

کليک جهت خريد کالا ، به منظور پذيرش قوانين و مقررات سايت مي باشد .

 

  • فرمت فایل : Word –  تعداد صفحات : ۷۴ صفحه
  • حجم فایل : ۲٫۵۵ مگا بایت
  • برای دانلود مقالات و پرژوه های بیشتر در گرایش الکترونیک اینجا کلیک کنید.

درصورت بروز مشکل در هنگام خرید با ایمیل زیر در ارتباط باشید.

ایمیل مدیریت پارسی برق : admin@parsibargh.com