تحقیق در مورد منابع تغذیة سوئیچینگ و خطی

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه: 37
فهرست مطالب:

منابع تغذیة سوئیچینگ و خطی

مزایای منابع تغذیة خطی:

کارکرد منبع تغذیة سوییچینگ

1-3: فیلتر EMI

2-3: خازن انباره فیلتر ورودی

3-3: ترانسفورمر

4-3: سوییچ قدرت

8-3: عنصر بازخورد ولتاژ

9-3: بخش کنترل

9-3: بخش کنترل

کاربرد نیمه هادی های قدرت در منابع تغذیة سوییچینگ

حفاظت

حفاظت تغذیه و بار از خط ورودی

شرایط معکوس کاری خط AC ورودی

افت خطAC  AC Line Dropout))

حالت سوخت خارجی (Brownout Conditions)

حالات ورودی DC مغایر

حالت ولتاژ کم (Undervoltage Conditions)

طرح ترانسفورمر

ساختار ترانسفورمر

انتخاب نیمه هادی

انتخاب یک مدار کنترلر

انتخاب یکسو کنندة خروجی

منابع تغذیة سوئیچینگ و خطی

انتخاب بین یک منبع تغذیة خطی یا سوییچینگ می­تواند بر اساس کاربرد آنها انجام شود. هر یک مشخصات مزایا و معایب خاص خود را دارند همچنین حوزه­های متعددی وجود دارد که تنها یکی از این دو نوع می­تواند مورد استفاده قرار گیرند و یا کاربردهایی که یکی از بر دیگری برتری دارد.

مزایای منابع تغذیة خطی:

1- نخست سادگی (طرح مدار بسیار ساده است و با قطعات کمی به راحتی پایدار می­شود).

2- دوم قابلیت تحمل بار زیاد نویز ناچیز یا کم در خروجی و زمان پاسخ دهی بسیار کوتاه

3- برای توان­های کمتر از w10 ارزانتر از مدارهای مشابه سوییچینگ تمام می­شود.

معایب منابع تغذیة خطی (معایب این گونه منابع به طور کلی قابل رفع نیستند ولی به کمک طراحی بهتر قابل کاهش می­باشند).

1- نخست آنکه تنها به صورت یک رگولاتور کاهنده قابل کاربرد هستند (ورودی باید حداقل 2 یا 3 ولت بیشتر از خروجی باشد).

2- عدم انعطاف پذیری تغذیه، افزودن هر خروجی مستلزم اضافه کردن سخت افزار زیادی است.

3- بهرة متوسط چنین منابعی کم و نوعاً 30% تا 40% است. این تلفات توان درترانزیستور خروجی تولید حرارت می­کند و نیاز به ترانزیستور قویتری را مطرح می­کند، تا حدود w15 روشهای معمول مفید است ولی بیش از آن نیاز به سرمایش تحت فشار وجود دارد.

تمامی این معایب در تغذیه­های سوییچینگ رفع شده است، که عبارتند از:

1- افزایش راندمان به حدود 68% تا 90% کارکرد ترانزیستور در نواحی قطع و اشباع به انتخاب حرارت گیر یا خنک کننده و ترانزیستور کوچکتر منجر شده است.

2- به دلیل اینکه قدرت خروجی از یک ولتاژ DC بریده شده که به شکل AC، در یک قطعة مغناطیسی ذخیره می­شود، تأمین می­گردد. لذا با اضافه کردن تنها یک سیم پیچ می­توان خروجی دیگری را به دست آورد، که در مقام مقایسه بسیار ارزانتر و ساده تر تمام می­شود.

به علاوه به دلیل افزایش فرکانس کاری به حدود 50 تا KHz60 اجزاء ذخیره کنندة انرژی می­تواند خیلی کوچکتر انتخاب شوند.

3- برخلاف منابع خطی، در توان­های بالا قابل استفاده هستند.

همة این موارد به کاهش هزینه و توان تلفاتی و افزایش بهره­دهی و انعطاف پذیری منجر می­شود. معایب این منابع ناچیز بوده، و به کمک طراحی بهینه قابل رفع می­باشد.

اولاً طرح چنین منابعی اصولاً مشکل و پیچیده است.

دوماً نویز قابل ملاحظه­ای از آنها به محیط انتشار می­یابد و این اشکالی است که نباید در مرحلة طراحی نادیده گرفته شود. و با کمک فیلتر و محافظ به نحو چشمگیری کاهش می­یابد.

سوماً به دلیل ماهیت کار این منابع که بر اساس برش یک ولتاژ DC استوار است، زمان رسیدن ولتاژ خروجی به مقدار مطلوب در مقایسه با منابع خطی زیاد است، این زمان اصطلاحاً زمان پاسخ ناپایدار نامیده می­شود.

تمامی این موارد در جهت کاهش کارآمدی انعطاف پذیری و افزایش قیمت هستند ولی با طراحی بهتر قابل بهبود می­باشند.

البته هر یک از این منابع حوزه­های کاری خود را دارند، عموماً برای مدارهای با راندمان و ولتاژ بالا مثل مدارهای تغذیه شونده با باطری­های قابل حمل تغذیة سوییچینگ برتری دارد، ولی برای ولتاژهای ثابت و کم منابع خطی ارزانتر و ارجح هستند.

کارکرد منبع تغذیة سوییچینگ

اگر یک رگولاتر سوییچینگ (منابع تغذیة سوییچینگ گاهی رگولاتور سوییچینگ هم نامیده می­شوند) به عنوان یک جعبه سیاه در نظر گرفته شود در این صورت با یک منبع خطی تفاوتی ندارد.

ولی رگولاتور خطی بر اساس تأمین جریان و ولتاژ مطلوب در خروجی به وسیله یک نیمه­هادی باید تلف شود که بعضاً زیاد هم هست و مهمترین عامل پایین بودن راندمان می­باشد.

دلیل این امر هم کارکرد ترانزیستور در حالت خطی است یعنی جایی که ولتاژ دوسر سوییچ و جریان عبوری آن هر دو زیاد است.

در حالی که در یک منبع از نوع سوییچنیگ تغییر سطح ولتاژ خروجی از طریق تغییر در نسبت روشن به خاموش یا اصطلاحاً زمان کارکرد تراتزیستور خروجی انجام می­گیرد. به دلیل کارکرد تراتزیستور در حالت خاموش و روشن تلفات در نیمه­هادی در مقایسه با حالت خطی خیلی کم است.

دلیل نامگذاری این منابع به نامهای خطی و سوییچینگ هم همین حالات کارکرد عنصر نیمه هادی است.

منابع تغذیه سوییچینگ به دو نوع کلی قابل تقسیم بندی هستند:

دانلود مقاله و تحقیق کامل و دقیق در مورد تکنولوژی MPLS

با گسترش تعداد کاربران اینترنت و نیاز به پهنای باند بیشتر از سوی آنها ، تقاضا برای استفاده از سرویسهای اینترنت با سرعت رو به افزایش است و تهیه کننده های سرویس اینترنت برای برآورده سازی این تقاضاها احتیاج به سوئیچ های با ظرفیت بیشتر دارند. در این میان تلاش های زیادی نیز برای دستیابی به کیفیت سرویس بهتر در حال انجام است. و همین طور این افزایش ترافیک شبکه تمامی کشور ها از جمله کشور ما را نیز تحت شعاع قرار داده است. MPLS  طراحی گردیده تا قابلیت های راه گزینی ( سوئچینگ ) لایه دو را برای شبکه لایه سه IP به مانند راه گزینی سریع سخت افزار به همراه کیفیت سرویس (Quality Ofservice) را فراهم نماید. در بیشتر شبکه های WAN دنیا از تکنولوژی انتقال لایه دو مانند ATM و Frame relay استفاده می گردد و برای اتصال دو روتر مطابق شکل زیر با استفاده از شبکه WAN لایه دو این اتصال میسر می گردد . در این حالت طراح شبکه WAN می بایست به صورت دستی مسیری ایجاد نماید تا بسته های لایه سه از میان لایه دو عبور کنند لذا نیاز به بستن virtual circuit بصورت point to poin  است که مشکلات فراوانی را در شبکه ایجاد می کند.

پروژه آماده: بررسی تجهیزات و منابع تغذیه سوئیچینگ و مدارات آنها (84 صفحه فایل ورد - word)

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 20 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 80% الی 90% است که 30% تا 40% 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 1990 میلادی تا حد 2 میلیارد دلار از فروش این SMPS ها درآمد خالص کسب نمودند. 80% 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 1990 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:

1- طراحی مدارات سوئیچینگ الکترونیک قدرت.

2- طراحی قطعات مختلف الکترونیک قدرت.

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

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

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

فهرست مطالب

عنوان    صفحه

فصل اول- انواع منابع تغذیه

1-1منبع تغذیه خطی

1-1-1 مزایای منابع تغذیه خطی

1-1-2 معایب منبع تغذیه خطی

1-1-2-1 بزرگ بودن ترانس کاهنده ورودی

1-2 منبع تغذیه غیر خطی (سوئیچینگ)

1-2-1 مزایای منبع تغذیه سوئیچینگ

1-2-2  معایب منابع تغذیه سوئیچینگ

فصل دوم – یکسوساز و فیلتر ورودی

2-1 یکسوساز ورودی

2-2 مشکلات واحد یکسوساز ورودی و روش های رفع آن‌ها

2-2-1 استفاده از NTC

2-2-2 استفاده از مقاومت و رله

2-3-2 استفاده از مقاومت و تریاک

2-3-1 روش تریستور نوری

فصل سوم – مبدل های قدرت سوئیچنیگ

3-1 مبدل فلای بک غیر ایزوله

3-2 مبدل فوروارد غیر ایزوله

فصل چهارم – ادوات قدرت سوئیچینگ

4-1 دیودهای قدرت

4-1-1 ساختمان دیودهای قدرت

4-1-2 انواع دیود قدرت

4-1-2-1 دیودهای با بازیابی استاندارد یا همه منظوره

4-1-2-2 دیودهای بازیابی سریع و فوق سریع

4-1-2-3 دیودهای شاتکی

4-2 ترانزیستور دوقطبی قدرت سوئیچینگ

4-3 ترانزیستور ماس‌فت قدرت سوئیچینگ

فصل پنجم – مدارهای راه انداز

5-1 مدارهای راه‌انداز بیس

5-1-1 راه انداز شامل دیود و خازن

5-1-2 مدار راه انداز بهینه

5-1-3 راه اندازهای بیس تناسبی

5-2 تکنولوژی ساخت ترانزیستورهای ماس‌فت

فصل ششم – واحد کنترل PWM

6-1 نحوه کنترل PWM

6-2 معرفی تعدادی از مدارهای مجتمع کنترل کننده PWM

6-2-1 مدار مجتمع مد جریانی خانواده 5/4/3/842 (3)

6-2-2 مدار مجتمع  کنترل کننده مُد جریانی از نوع سی‌ماس

6-2-3 مدر مجتمع مد ولتاژی P/FP 16666 HA

6-2-4 مدار مجتمع مد ولتاژی  

6-2-5 مدار مجتمع مد جریانی  

6-2-6 مدار مجتمع مد جریانی

فصل هفتم – سوئیچینگ ولتاژ صفر و جریان صفر

7-1 سوئیچینگ ولتاژ صفر و جریان صفر

7-2 مبدل فلای‌بک ولتاژ صفر ساده

7-3 مبدل های سوئیچینگ نرم ولتاژ صفر

7-3-1 مبدل تشدیدی موازی

7-3-2 مبدل تشدیدی سری

7-3-3 مبدل تشدیدی سری –موازی

7-3-4 پل تشدیدی با فاز انتقال یافته

7-4 سوئیچینگ نرم جریان صفر

فصل هشتم – تجزیه و تحلیل چند منبع تغذیه سوئیچینگ 

8-1 مدار مجتمع  

8-2 مدار مجتمع

8-3 مدار مجتمع P/FP 16666HA

8-4 مدار مجتمع

8-5 مدار مجتمع

8-6 مدار مجتمع TOPxxx

فصل نهم – برخی ملاحظات جانمایی

مقدمه

9-1 سلف

9-2 فیدبک

9-3 خازن های فیلتر

9-4 مسیر زمین

9-5 چند نمونه طرح جانمایی

9-6 خلاصه

9-7 فهرست قوانین طرح جانمایی

پروژه شبیه سازی منابع تغذیه سوئیچینگ

این فایل در قالب ورد و قابل ویرایش در 100 صفحه می باشد.

فهرست

منبع تغذیه غیرخطی (سوئیچینگ )

مزایای منبع تغذیه سوئیچینگ

راندمان بزرگ تراز 50٪

ابعاد کوچک ترانس

سبک بودن منبع تغذیه

کاملاً فشرده

ورودی با محدودة دینامیکی زیاد

زمان نگهداری بیش از پنج میلی ثانیه

معایب منابع تغذیه سوئیچینگ

جریان های یورشی زیاد

بلوک دیاگرام کامل تر منبع تغذیه سوئیچینگ قطع خط

واحدهای حفاظتی اضافه

کنترل حرارتی

واحد حفاظت در برابر کاهش ولتاژ

فصل اول

معرفی بخش های مختلف منبع تغذیه سوئیچینگ

یکسو ساز و فیلتر ورودی

یکسو سازی ورودی

طرز کار مدار

تریاک و تریستور

مشکلات واحد یکسوساز ورودی

فیلتر ورودی EMI / RFI

فصل دوم

مبدل های قدرت سوئیچینگ

مبدل¬های قدرت به سه دسته کلی تقسیم می¬شوند

برخی از رایج¬ترین مبدل¬ها به شرح زیر می¬باشند

مبدل فلای بک غیرایزوله

ترانزیستور سوئیچینگ مبدل فلای بک

چک مبدل فلای بک

مبدل پوش- پوش ایزوله

مبدل نیم پل

مبدل های مد جریان

پیاده سازی مدار مبدل باک

مد پیوسته مبدل باک

مبدل بوست

کاربرد مبدل بوست

مد پیوسته در مبدل بوست

فصل سوم

ادوات قدرت سوئیچینگ

دیودهای قدرت

ساختمان دیودهای قدرت

ترانزیستور دو قطبی قدرت سوئیچینگ

کاهش مساحت بیس- امیتر

مدار بیکر- کلمپ

ترانزیستور ماس¬فت قدرت سوئیچینگ

به طور کلی نکات مورد نظر در طراحی مدار راه انداز ما سفت ها عبارتند از

موازی سازی ما سفت ها

فصل چهارم

مدارهای راه انداز

مقدمه

مدارهای راه انداز بیس

راه اندازهای بیس تناسبی

بررسی چند نمونه راه انداز تناسبی

راه اندازهای گیت

راه اندازهای گیت تشدیدی

فصل پنجم

شبیه سازی چند منبع تغذیه سوئچینگ و تجزیه و تحلیل آنها

ضمیمه

چکیده

پروژه کارشناسی که ملاحظه می­کنید در زمینة منابع تغذیة سوئیچینگ می­باشد که به اصول کار و چگونگی طرح و تجزیه و تحلیل منابع تغذیة 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 تغذیة 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.

بلوک دیاگرام ساده شده یک منبع غیرخطی (سوئیچینگ) در شکل زیر نمایش داده شده است.

پایان نامه پروژه شبیه سازی منابع تغذیه سوئیچینگ 96 ص

چکیده

پروژه کارشناسی که ملاحظه می­کنید در زمینة منابع تغذیة سوئیچینگ می­باشد که به اصول کار و چگونگی طرح و تجزیه و تحلیل منابع تغذیة 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 تغذیة 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.

بلوک دیاگرام ساده شده یک منبع غیرخطی (سوئیچینگ) در شکل زیر نمایش داده شده است.

شمای مداری ساده شدة 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.

فهرست

چکیده

مقدمه

فصل اول

معرفی بخش های مختلف منبع تغذیة سوئیچینگ

فصل دوم

مبدل های قدرت سوئیچینگ

فصل سوم

ادوات قدرت سوئیچینگ

فصل چهارم

مدارهای راه­انداز

فصل پنجم

شبیه سازی چند منبع تغذیة سوئیچینگ و تجزیه و تحلیل آنها

ضمیمه