Inner Banner
امتیاز دهید :

طراحی مدارات سوئیچینگ

امروزه در اکثر لوازم الکتریکی مثل لوازم صوتی و تصویری، انواع مختلف شارژر، پاور‌های کامپیوتر و اینورتر‌ها مدارات سوئیچینگ را برای مبدل ولتاژ و جریان مورد استفاده قرار می‌دهند. دلیل این است که بسته به منبع تغذیه خطی که با کمک ترانسفورمرهای بزرگ، عمل مبدل ولتاژ و جریان را انجام می‌دهند از وزن کمی ‌برخوردار می‌باشند و طبیعتاً نیاز به گنجایش کمتری دارند. بر این اساس می‌توان گفت نرخ آن‌ها در مقایسه با دیگر منابع تغذیه قیمت پایین‌تر و مقرون به صرفه‌تری دارد.
مهمترین ویژگی این مدارات راندمان بالای آن‌هاست، توجه داشته باشید که می‌توان میزان فشار الکتریکی ورودی گسترده‌تری را به این مدارهای چاپی وارد نمود اما خروجی آن‌ها بدون استفاده از رگلاتورهای با مصرف انرژی بالا، کاملاً ثابت شده‌اند. یک منبع خطی با از دست دادن نیرو، خروجی یک طرفه ایجاد می‌کند اما در روش سوئیچینگ با نوآوری مدت زمان تناوب کلید، ولتاژ و جریان خروجی تنظیم می‌گردد. اگر برای استفاده از این روش برنامه‌ریزی مناسبی وجود داشته باشد، می‌توان گفت تقریبا ۹۰ درصد به نتیجه خواهد رسید. معروف‌ترین و مطلوب‌ترین نمونه برای این گونه منابع تغذیه، شارژرهای موبایل هستند.

مدارات سوئیچینگ

نحوه عملکرد مدارهای سوئیچینگ

شاید این سوال برای شما هم وجود داشته باشد که نحوه عملکرد یک منبع تغذیه سوئیچینگ به چه شکل است؟
از لحاظ تئوری آموزش نحوه عملکرد این منبع چندان پیچیده نیست. به این منبع به عنوان یک جعبه سیاه نگاه کنید که تنها پایانه‌های ورودی و خروجی آن در دسترس شما هستند. تحت این شرایط روند یک مدار سوئیچینگ دقیقاً مانند یک منبع تغذیه خطی نشان داده می‌شود. بیشترین اختلافی که بین آنها وجود دارد مستمر رگوله شدن گردش باری است که از گردش ورودی برای حفظ ولتاژ بار به دست می‌آید.
با وجود اینکه نمونه دیگر، همین کار را با جدا کردن و وصل کردن ولتاژ ورودی و سپس با مهار جریان متوسط که به وسیله عوض کردن عرض پالس اعمال می‌شود انجام می‌دهد. زمانی که گردش خروجی بیشتری از طریق بار مورد نظر باشد، این کار به وسیله بالا رفتن مدت زمان روشن بودن پالس‌ها انجام می‌پذیرد.

نحوه عملکرد مدارهای سوئیچینگ

عوامل موثر در سوختن آی سی نوسان ساز در منشا تغذیه سوئیچینگ

اصلی‌ترین قسمت هر مدار سوئیچینگ را بخش ارتعاش ساز آن به وجود می‌آورد. ترانزیستور، چند خازن و مقاومت قطعات ساده هستند که در این قسمت مورد استفاده قرار می‌گیرند. البته نمونه‌های جدیدتر و وسیع‌تر، از قطعات آی سی نیز برخوردار هستند. به شکلی که برای جدایی از مدار تولید کننده ارتعاش حتی ترانزیستور‌های قوی را هم می‌توان در یک آی سی شناسایی کرد.
نقش بخش تولیدکننده ارتعاش در این منبع تغذیه بر خلاف آداپتور‌ها است که با استفاده از ترانس هسته فلزی و رگلاتورهای خطی در فرکانس حداقل فعالیت می‌کنند و باعث هدر رفتن انرژی زیادی می‌شوند. اگر حرکت ترانزیستورهای کلید در فرکانسی ویژه فعال شود و پهنای باند سازماندهی شود، انرژی کمتری به هدر می‌رود.

منشا تغذیه سوئیچینگ

عوامل تاثیرگذار در سوختن آی سی نوسان ساز منبع تغذیه سوئیچینگ

اولین عامل در سوختن آی سی نوسان ساز، بی‌کیفیت بودن مدل آن است.
دلیل دیگری که برای این اتفاق می‌توانیم عنوان کنیم نقص دیود یا رگولاتور ایجاد ثبات در ولتاژ ورودی این قطعه است. در صورتی که قطعه‌های بخش ورودی منبع تغذیه نقص داشته باشند نیز این اتفاق رخ می‌دهد.
از دیگر عوامل سوختن آی سی نوسان ساز می‌توانیم به ارتعاشات ورودی برق کانال اشاره کنیم.
پیوستگی خطبرد مدار چاپی pbc در بخش ورودی نیز که به علت حرارت بیش از اندازه مدار به وجود می‌آید، از عوامل دیگر این اتفاق می‌باشد.

منبع تغذیه سوئیچینگ

در شرایط فعلی منبع تغذیه سوئیچینگ بیشتر در تلویزیون‌های خانگی، تلفن‌های همراه، سیستم‌های کامپیوتری، تقویت کننده‌های نیرو، موتورهای DC و... مورد استفاده قرار می‌گیرد. طراحی این منبع تغذیه به گونه‌ای است که روش‌های سوئیچینگ را در پایه نیمه رسانا جهت ایجاد ولتاژ خروجی مناسب مورد استفاده قرار می‌دهد. در طراحی آن نیز از یک تبدیل منبع تغذیه پایه، توان و یک مدار مهار استفاده شده است. مهمترین ویژگی این منبع تغذیه بازدهی بالاتر آن در مقایسه با منابع تغذیه خطی می‌باشد.
مهمترین دلیل برای ایجاد بازدهی بالا در این سیستم نوعی ترانزیستور است که بین دو حالت وصل و قطع کلید می‌کند و از هدر رفتن توان انرژی بالا جلوگیری به عمل می‌آورد و آن را محدود می‌کند. وقتی که ترانزیستور این منبع به طور کامل متصل باشد و انتقال جریان را انجام دهد، افت ولتاژ آن در پایین‌ترین حد ممکن خواهد بود. زمانی که این منبع به صورت کامل قطع شود، عبور جریان از آن انجام نمی‌پذیرد. در این شرایط ترانزیستور مشابه یک کلید مناسب عمل می‌کند.
در پایان نیز برعکس منبع تغذیه خطی که به شکل کاهش دهنده، کنترل ولتاژ را انجام می‌دهد، این نوع منبع تغذیه سوئیچینگ می‌تواند یکی از سه حالت کاهش دهنده Buck، افزایش دهنده Boost یا وارون کننده ولتاژ ورودی پلاریته Buck Boost باشد. مدار‌هایی که نام بردیم عمدتاً پایه‌های منبع تغذیه را به وجود می‌آورند. البته این سه مدار یک وجه تمایز دارند که آن هم در محل واقع شدن سلف و خازن خروجی در مدار است.

ترانزیستور

انواع مدارات سوئیچینگ

منبع تغذیه سوئیچینگ در دو دسته جامع فوروارد و فلای بک پخش می‌شود. با وجود شباهت‌های زیادی که بین این دو دسته از منابع تغذیه وجود دارد، ویژگی‌های منحصر به فردی هم دارند که آن‌ها را از هم متمایز نماید. نحوه عملکرد و شیوه قرارگیری ماده مغناطیسی، نشان دهنده نوع مدار می‌باشد.

مدار سوئیچینگ فوروارد

کلید قدرت
یک ترانزیستور نیرومند IGBT, MOSFET که فرکانس روشن و خاموش آن باید از فرکانس کاری مدار بسیار بالاتر باشد.
القاگر
یک ماده ذخیره کننده انرژی بوده و عملکرد آن شباهت زیادی به پیستون و چرخ لنگر دارد. هرچند احتمال وجود یک ترانسفورماتور به جای القاگر به خاطر تغییر میزان فشار الکتریکی و تولید عایق بندی احساس می‌شود.
خازن
خازن معمولاً یک ماده ذخیره کننده انرژی است برای اینکه میزان فشار الکتریکی خروجی در مقدار مشخص خود حفظ شود و فاقد ریپل زیادی باشد.
یکسو کننده
در بیشتر اوقات یک دیود فوق العاده سریع است که دیود شاتکی مورد استفاده قرار می‌دهد و قطعاً باید مدت زمان قطع و وصل آن بسیار پایین باشد.

شیوه عملکرد مدار

به همان شکلی که پیستون قدرت ندارد و نیرو به وسیله چرخ لنگر به وجود می‌آید و در تناوب بعدی پیستون به چرخ لنگر نیرو می‌دهد. در اینجا نیز زمانی که کلید باز باشد با گردش کامل از طرف دیود، نیرو به وسیله القاگر ایجاد شده و در تناوب بعدی با بستن راه کلید، القاگر به وسیله منبع ورودی نیرو به دست می‌آورد.

مدار سوئیچینگ فلای بک

با اتصال کلید نیرو، القاگر با کمک از منبع، انرژی به دست می‌آورد و در این وضعیت دیود خاموش می‌شود. با قطع کردن کلید جریان بار به وسیله دیود، القاگر و تغذیه ادامه پیدا می‌کنند.

 

مدار سوئیچینگ فلای بک

 

در صورت وجود هرگونه سوال در رابطه با سفارش مدار چاپی با آریا مدار ارجمند تماس حاصل نمایید.