عشرون نوعًا من طوبولوجيا تحويل مصدر الطاقة

الصفحة الرئيسية أخبار تسليط الضوء اليومي عشرون نوعًا من طوبولوجيا تحويل مصدر الطاقة

2022-03-17 129

ما هي الطوبولوجيا؟ إن ما يسمى بطوبولوجيا الدائرة هو طريقة توصيل أجهزة الطاقة والمكونات الكهرومغناطيسية في الدائرة، ويعتمد تصميم المكونات المغناطيسية ودائرة التعويض ذات الحلقة المغلقة وجميع مكونات الدائرة الأخرى على الطوبولوجيا. أبسط الطبولوجيا هي محولات باك، والتعزيز والتعزيز/الباك، والارتداد المعزول، والأمام، والدفع والسحب، ونصف الجسر، ومحولات الجسر الكامل.
هناك حوالي 14 طبولوجيا شائعة لتحويل مصدر الطاقة، ولكل منها خصائصها الخاصة ومناسباتها القابلة للتطبيق. مبدأ الاختيار هو معرفة ما إذا كانت الطاقة عالية أو منخفضة الطاقة، أو الجهد العالي أو الجهد المنخفض، وما إذا كان هناك أقل عدد ممكن من المكونات.
لذلك، من المهم جدًا التعرف على المزايا والعيوب ومجالات تطبيق الطبولوجيا المختلفة من أجل تحديد الطبولوجيا بشكل صحيح. الاختيار الخاطئ سيجعل تصميم النظام الغذائي محكوم عليه بالفشل منذ البداية. يلخص ما يلي 20 طبولوجيا أساسية لإمدادات الطاقة لمساعدة النظام على إتقان مبدأ العمل والخصائص الأساسية لكل هيكل دائرة.

مقارنة 20 طبولوجيا تحويل التيار الكهربائي

طوبولوجيا أساسية مشتركة لـ: ■ تخفيض الجهد ■ تعزيز التعزيز ■ تعزيز الجهد ■ ارتداد الجهد ■ إثارة للأمام ■ ترانزستوران للأمام ترانزستوران للأمام ■ دفع وسحب دفع وسحب ■ نصف جسر نصف جسر ■ جسر كامل جسر كامل ■ SEPIC ■ C'uk

الشكل الموجي لتعديل عرض النبض الأساسي

ترتبط جميع هذه الطبولوجيا بدوائر التبديل، ويتم تعريف الشكل الموجي الأساسي لتعديل عرض النبضة على النحو التالي:

三، باك 降压

المميزات:
■ خفض المدخلات إلى جهد أقل.
■ ربما أبسط الدائرة.
■ يقوم مرشح المحث/المكثف بتنعيم الموجة المربعة بعد التبديل.
■ يكون الإخراج دائمًا أقل من الإدخال أو يساويه.
■ تيار الإدخال غير المستمر (التقطيع)
■ تيار الإخراج السلس

دفعة دفعة

المميزات:
■ رفع المدخلات إلى جهد أعلى.
■ نفس الشيء كما في التخفيض التدريجي، ولكن يتم إعادة ترتيب المحث والمفتاح والثنائي.
■ نسبة الخرج تكون دائمًا أكبر من أو تساوي نسبة المدخلات (مع تجاهل انخفاض الجهد الأمامي للديود)
■ تجانس المدخلات الحالية
■ تيار الإخراج غير المستمر (التقطيع)

باك بوست باك بوست

المميزات:
■ طريقة أخرى لترتيب المحاثات والمفاتيح والثنائيات
■ يجمع بين عيوب باك وتعزيز الدوائر.
■ تيار الإدخال غير المستمر (التقطيع)
■ تيار الإخراج متقطع أيضًا (تقطيع)
■ يكون الخرج دائمًا معاكسًا للإدخال (لاحظ قطبية المكثف)، ولكن يمكن أن تكون السعة أصغر أو أكبر من الإدخال.
■ محول "Flyback" هو في الواقع على شكل دائرة عزل معززة للجهد (اقتران المحولات).

فلايباك فلايباك

المميزات:
■ تعمل كدائرة معززة للجهد، ولكن ملف الحث يحتوي على ملفين يعملان كمحول ومحث.
■ يمكن أن يكون الإخراج موجبًا أو سالبًا، ويتم تحديد ذلك من خلال قطبية الملف والثنائي.
■ يمكن أن يكون جهد الخرج أكبر أو أصغر من جهد الدخل، والذي يتم تحديده بواسطة نسبة دورات المحول.
■ هذا هو أبسط طوبولوجيا معزولة.
■ يمكن الحصول على مخرجات متعددة عن طريق إضافة ملفات ودوائر ثانوية.

إلى الأمام متحمس

المميزات:
■ شكل اقتران المحولات لدائرة التنحي.
■ تيار الإدخال المتقطع وتيار الإخراج السلس.
■ بسبب استخدام المحول، يمكن أن يكون الإخراج أكبر أو أصغر من المدخلات، ويمكن أن يكون بأي قطبية.
■ يمكن الحصول على مخرجات متعددة عن طريق إضافة ملفات ودوائر ثانوية.
■ يجب إزالة مغنطة قلب المحول في كل دورة تحويل. الممارسة الشائعة هي إضافة ملف بنفس عدد اللفات مثل الملف الأساسي.
■ يتم إطلاق الطاقة المخزنة في المحث الأساسي أثناء مرحلة التشغيل من خلال ملفات وثنائيات إضافية أثناء مرحلة إيقاف التشغيل.

المميزات:■ شكل اقتران المحولات لدائرة التنحي.■ تيار الإدخال المتقطع وتيار الإخراج السلس.■ بسبب استخدام المحول، يمكن أن يكون الإخراج أكبر أو أصغر من المدخلات، ويمكن أن يكون بأي قطبية.■ يمكن الحصول على مخرجات متعددة عن طريق إضافة ملفات ودوائر ثانوية.■ يجب إزالة مغنطة قلب المحول في كل دورة تحويل. الممارسة الشائعة هي إضافة ملف بنفس عدد اللفات مثل الملف الأساسي.■ يتم إطلاق الطاقة المخزنة في المحث الأساسي أثناء مرحلة التشغيل من خلال ملفات وثنائيات إضافية أثناء مرحلة إيقاف التشغيل.

ترانزستور مزدوج أمامي، ترانزستور مزدوج أمامي

المميزات:
■ يعمل مفتاحان في نفس الوقت.
■ عندما يكون المفتاح مغلقًا، فإن الطاقة المخزنة في المحول تعكس قطبية الملف الأساسي وتقوم بتشغيل الصمام الثنائي.المزايا الرئيسية:
■ لن يتجاوز الجهد الكهربي لكل مفتاح أبدًا جهد الدخل.
■ ليست هناك حاجة لإعادة ضبط مسار اللف.

دفع سحب دفع سحب

المميزات:
■ يقوم المحول (FET) بتشغيل مراحل مختلفة وإجراء تعديل عرض النبضة (PWM) لضبط جهد الخرج.
■ نسبة الاستفادة الجيدة من نقل الطاقة الأساسية للمحول في كلا نصف الدورتين.
■ طوبولوجيا الموجة الكاملة، وبالتالي فإن تردد تموج الإخراج هو ضعف تردد المحول.
■ الجهد المطبق على FET هو ضعف جهد الدخل.

نصف جسر نصف جسر

المميزات:
■ يتم استخدام البنية الطوبولوجية لمحول الطاقة الأعلى بشكل شائع جدًا.
■ يقوم المحول (FET) بتشغيل مراحل مختلفة وإجراء تعديل عرض النبضة (PWM) لضبط جهد الخرج.
■ نسبة الاستفادة الجيدة من نقل الطاقة الأساسية للمحول في كلا نصف الدورتين. ونسبة استخدام اللف الأولي أفضل من دائرة الدفع والسحب.
■ طوبولوجيا الموجة الكاملة، وبالتالي فإن تردد تموج الإخراج هو ضعف تردد المحول.
■ الجهد المطبق على FET يساوي جهد الدخل.

جسر الجسر الكامل

المميزات:
■ الطوبولوجيا الأكثر استخدامًا لمحولات الطاقة الأعلى.
■ يتم تشغيل المفاتيح (FETs) على شكل أزواج قطرية، ويتم إجراء تعديل عرض النبض (PWM) لتنظيم جهد الخرج.
■ نسبة الاستفادة الجيدة من نقل الطاقة الأساسية للمحول في كلا نصف الدورتين.
■ طوبولوجيا الموجة الكاملة، وبالتالي فإن تردد تموج الإخراج هو ضعف تردد المحول.
■ الجهد المطبق على FETs يساوي جهد الدخل.
■ عند قوة معينة، يكون التيار الأساسي نصف نصف الجسر.

SEPIC محول مغو أساسي أحادي الأطراف

المميزات:
■ يمكن أن يكون جهد الخرج أكبر أو أقل من جهد الإدخال.
■ مثل دائرة التعزيز، يكون تيار الإدخال سلسًا، ولكن تيار الخرج متقطع.
■ يتم نقل الطاقة من المدخلات إلى المخرجات من خلال مكثف.
■ مطلوب اثنين من المحاثات.

C'uk (براءة اختراع سلوبودان كوك)

المميزات:
■ انعكاس الإخراج
■ يمكن أن تكون سعة جهد الخرج أكبر أو أصغر من سعة جهد الإدخال.
■ كلا من تيار الإدخال وتيار الإخراج سلسان.
■ يتم نقل الطاقة من المدخلات إلى المخرجات من خلال مكثف.
■ مطلوب اثنين من المحاثات.
■ يمكن ربط المحرِّضات للحصول على تيار محث مموج صفر.

تفاصيل عمل الدائرة

اشرح تفاصيل عمل الطبولوجيا التالية:
■ منظم التنحي: التوصيل المستمر، والتوصيل الحرج، والتوصيل المتقطع.
■ تعزيز المنظم (التوصيل المستمر)
■ تشغيل المحولات
■ محول Flyback
■ محول إلى الأمام

منظم باك-باك-التوصيل المستمر

المميزات:
■ تيار المحث مستمر.
■ Vout هو متوسط قيمة جهد الدخل (V1).
■ جهد الخرج هو جهد الدخل مضروبًا في نسبة الحمل (D) للمفتاح.
■ عند تشغيله، يتدفق تيار المحث إلى خارج البطارية.
■ يتدفق التيار عبر الصمام الثنائي عندما يكون المفتاح مغلقًا.
■ تجاهل الخسائر في المفاتيح والمحاثات، ولا علاقة لـ D بتيار الحمل.
■ يتميز منظم الباك والدوائر المشتقة منه بما يلي:تيار الإدخال متقطع (تقطيع) وتيار الإخراج مستمر (تمليس).

التوصيل الحرج لمنظم باك باك

■ لا يزال تيار المحرِّض مستمرًا، لكنه فقط "يصل" إلى الصفر عند تشغيل المفتاح مرة أخرى، وهو ما يسمى "التوصيل الحرج". لا يزال جهد الخرج يساوي جهد الدخل مضروبًا في d.

منظم باك-باك-التوصيل المتقطع

■ في هذه الحالة، يكون التيار في المحرِّض صفرًا لفترة زمنية في كل دورة.
■ لا يزال جهد الخرج (دائمًا) هو متوسط قيمة v1.
■ جهد الخرج ليس هو جهد الدخل مضروبًا في نسبة الحمل (D) للمفتاح.
■ عندما يكون تيار الحمل أقل من القيمة الحرجة، يتغير D مع تيار الحمل (بينما يبقى Vout كما هو).

تعزيز المنظم

■ يكون جهد الخرج دائمًا أكبر من (أو يساوي) جهد الإدخال.
■ تيار الإدخال المستمر وتيار الخرج المتقطع (عكس منظم باك).
■ العلاقة بين جهد الخرج ونسبة الحمل (D) ليست بسيطة كما هي الحال في منظمات باك. في حالة التوصيل المستمر:

في هذا المثال، Vin = 5 وVout = 15 وD = 2/3. فوت = 15، د = 2/3.

تشغيل المحول (بما في ذلك وظيفة المحث الأولي)

■ يعتبر المحول محولا مثاليا، ويتم توصيل محاثته الأولية (المغنطة) على التوازي مع المحول الأولي.

محول فلايباك

■هنا، الحث الأولي منخفض جدًا، والذي يستخدم لتحديد ذروة التيار والطاقة المخزنة. عند إيقاف تشغيل المفتاح الأساسي، يتم نقل الطاقة إلى المفتاح الثانوي.

إلى الأمام إلى الأمام محول المحول

■ الحث الأولي مرتفع لعدم الحاجة لتخزين الطاقة.
■ يتدفق تيار المغنطة (i1) إلى "محث المغنطة" لإزالة مغنطة القلب المغناطيسي (الجهد العكسي) بعد إيقاف تشغيل المفتاح الأساسي.

ملخص

■ هنا، تتم مراجعة طوبولوجيا الدائرة الأكثر شيوعًا في تحويل تحويل الطاقة.
■ هناك العديد من الهياكل الأخرى، ولكن معظمها عبارة عن مجموعات أو أشكال مختلفة من الهياكل الموصوفة هنا.
■ تحتوي كل طوبولوجيا على مقايضات تصميمية فريدة من نوعها:1) الجهد المطبق على المفتاح2) تقطيع وتمهيد المدخلات والمخرجات الحالية3) نسبة الاستفادة من اللف
■ اختيار أفضل طوبولوجيا يتطلب البحث:1) نطاق جهد الإدخال والإخراج2) النطاق الحالي3) نسبة التكلفة إلى الأداء والحجم إلى الوزن

إخلاء المسؤولية: هذه المقالة مستنسخة من "تصميم نظام الطاقة". تمثل هذه المقالة فقط آراء المؤلف الشخصية، ولا تمثل آراء Sacco Micro والصناعة. إنه مخصص فقط لإعادة الطباعة والمشاركة لدعم حماية حقوق الملكية الفكرية. يرجى الإشارة إلى المصدر الأصلي والمؤلف عند إعادة الطبع. وفي حالة وجود أي مخالفة يرجى التواصل معنا لحذفها.

حققت شركة Slkor انتصارًا جديدًا! تجاوز عدد مشاهدات فيديوهاتها العلمية الشهيرة على منصة TikTok مليون مشاهدة

لتالي

قدّم المدير العام سونغ شي تشيانغ جوائز إلى لين يوان فانغ، أفضل مندوب مبيعات، وفريق التنين والنمر، قسم المبيعات الأول في شركة سلكور.