مُدهای کاری مبدل باک

مُدهای کاری مبدل باک:

الکتریکی11

مبدل باک دو مد کاری دارد. مد اول، وقتی است که کلید روشن بوده و جریان را هدایت می کند. شکل زیر، این مد کاری را نشان می دهد.

الکتریکی12

شکل 2: مد کاری اول مبدل باک: کلید روشن و دیود خاموش است.

ولتاژ خازن در حالت ماندگار برابر با ولتاژ خروجی است. فرض کنید کلید به مدت TON روشن و به اندازه TOFF خاموش است. با در نظر گرفتن دوره تناوب T به گونه ای که T=TON+TOFF، فرکانس سوئیچینگ به صورت زیر است:

اکنون پارامتر دیگری به نام چرخه وظیفه (Duty Cycle) را به صورت زیر تعریف می کنیم:

اکنون عملکرد حالت ماندگار مبدل باک را در این مد بررسی می کنیم. با استفاده از KVL، می توان نوشت:

روابط مبدل باک

وقتی کلید به مدت TON=DT روشن باشد، می توان گفتΔt=DT و داریم:

جریان سلف

هنگام تحلیل مبدل باک، باید نکات زیر را در نظر داشته باشید:

جریان سلف L پیوسته است.
جریان حالت ماندگار در طول زمان روشن بود کلید، با شیب مثبتی از یک مقدار مثبت به مقدار ماکزیمم می رسد و سپس با یک شیب منفی کاهش یافته و به مقدار قبلی خواهد رسید. بنابراین، تغییر خالص جریان در هر تناوب صفر است.

در مد دوم، انرژی ذخیره شده در سلف آزاد شده و بدون محدودیت در مقاومت بار تلف می شود. این اتفاق سبب می شود عبور جریان در بار تداوم داشته باشد. برای تحلیل مدار در این مد، از KVL استفاده می کنیم.

الکتریکی13

شکل 3: مد کاری دوم مبدل باک: کلید خاموش و دیود روشن است.

بنابراین، در حالت ماندگار، می توانیم روابط زیر را با استفاده از KVL برای مد کاری دوم مبدل باک بنویسیم:

معادله مبدل باک در مد کاری دوم

از آن جایی که کلید در زمان TOFF=T-TON=T−DT=(1−D)T باز است، می توانیم بگوییم که در این مد، Δt(1−D)T است. بنابراین، تغییرات جریان در این مد به صورت زیر محاسبه می شود:

قبلاً گفتیم که تغییرات خالص جریان سلف در هر چرخه یا دوره تناوب، برابر با صفر است. بنابراین، می توان نوشت:

مجموع تغییرات جریان

در ادامه، مدار مبدل باک و شکل موج های آن نشان داده شده است. در مدار مذکور، اندوکتانس L برابر با 20mH، خازن C برابر با 10μF و اندازه بار مقاومتی 5Ω است.

فرکانس سوئیچینگ نیز 1kHz است. همچنین، ولتاژ ورودی 10V و چرخه وظیفه 0.5 هستند. شکل 4، مدار مبدل و شکل 5، ولتاژ خروجی، ولتاژ سلف و ولتاژ ماسفت را نشان می دهند.

الکتریکی14