جداول و فرمول ها در فایل اصلی قابل مشاهده است
پایان نامه جهت اخذ درجه کارشناسی
مهندسی برق گرایش مخابرات
چکیده
پروژه کارشناسی که ملاحظه میکنید در زمینه منابع تغذیه سوئیچینگ میباشد که به اصول کار و چگونگی طرح و تجزیه و تحلیل منابع تغذیه سوئیچینگ پرداخته و در پایان شبیه سازی آن توسط نرمافزار ORCAD انجام گرفته است.
در این پایان نامه سعی گردیده به صورت جامع و کامل در زمینه منابع تغذیه سوئیچینگ توضیح داده شود و در پایان شبیه سازی این منابع تغذیه انجام شده تا مورد استفاده علاقه مندان قرار گیرد. در اینجا لازم می دانم ازاستادمحترم سرکار خانم دکتر کاردهی مقدم و دیگر دوستان که با راهنماییهای ارزشمند خود مرا یاری دادهاند ، تشکر کنم.
مقدمه
منبع تغذیه غیرخطی (سوئیچینگ )
منابع تغذیه خطی منابعی هستند که عنصر کنترل آنها در ناحیه فعال از عملکرد خود قرار دارد، معایب یک منبع تغذیه خطی عبارتند از : 1- بازده کمتر از 50 درصد ( در توانهای نسبتاً زیاد ) ، 2- حجم زیاد
معایب منبع تغذیه خطی می تواند با استفاده از منبع تغذیه سوئیچینگ کاهش یافته و یا حذف شود.
یکسو ساز و فیلتر
عنصر سوئیچینگ
ترانس ایزوله
یکسو ساز خروجی و فیلتر
فیدبک و کنترل
ولتاژ مرجع
شکل A-1
ac
Vout
بلوک دیاگرام ساده شده یک منبع غیرخطی (سوئیچینگ) در شکل زیر نمایش داده شده است.
شمای مداری ساده شده این بلوک دیاگرام می تواند به صورت شکل زیر توصیف شود ( از واحد فیدبک و کنترل صرف نظر شده است.)
نحوه عملکرد این مدار به صورت زیر است :
ابتدا ولتاژ متناوب برق شهر مستقیماً یکسو و فیلتر می شود تا یک ولتاژ DC نسبتاً زیاد تولید شود. این ولتاژ به عنصر سوئیچینگ اعمال می شود تا موج مربعی فرکانس زیاد حاصله بعد از عبور از یک ترانس کاهنده و یکسو سازی ، ولتاژ dc مورد نیاز تولید کند. بدیهی است که با کنترل زمان قطع و وصل کلید می توان دامنه ولتاژ خروجی را بر روی یک مقدار مشخص تثبیت کرد . این عمل می تواند توسط واحد فیدبک و کنترل انجام گیرد که در شماتیک مداری فوق ترسیم نشده است.
مزایای منبع تغذیه سوئیچینگ
منابع تغذیه سوئیچینگ دارای مزایایی به شرح زیر می باشند :
1- راندمان بزرگ تراز 50٪ : معمولاً بازده منابع تغذیه سوئیچینگ بیشتر از بازده منابع تغذیه خطی می باشد . بازده منابع تغذیه سوئیچینگ بین 70٪ تا 80٪ 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 بالایی دارد . در واقع با فرض ایده آل بودن عنصر کنترل داریم :
Ic= Icq
Vce = Vceq
P = Vce × Icq
( توان تلفاتی )
تغذیه خطی
رابطه فوق نشان می دهد که در منبع سوئیچینگ با فرض ایده آل بودن ترانزیستور هیچ گونه توانی تلف نمی شود اما برای منابع در بهترین شرایط داریم :
که نشان می دهد توان بسیار زیادی به ویژه در جریان زیاد تلف می شود که بیان گر این موضوع است که منابع خطی نمی توانند راندمان بالایی داشته باشند.
2- ابعاد کوچک ترانس
در منابع تغذیه خطی ترانس در فرکانس 50 هرتز برق شهر کار می کند. 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. برای مثال منبع پر از آبی را در نظر بگیرید ، اگر این منبع را با یک ظرف بزرگ و با سرعت کم و یا با یک فنجان ولی با سرعت زیاد خالی کنیم ، هر دو می توانند در یک زمان منبع را خالی کنند با این که ظرفیت و حجم یک فنجان بسیار کوچک تر است. از این مثال این موضوع را درک می کنیم که در منابع تغذیه سوئیچینگ با افزایش فرکانس ، حجم ترانس کوچک می شود . به عنوان مثال اگر فرکانس سوئیچینگ برابر با 30KHZ و فرکانس برق شهر 50HZ باشد ، ابعاد ترانس در منابع تغذیه سوئیچینگ نسبت به منابع تغذیه خطی 600 برابر کوچکتر می باشد ، زیرا :