توپولوژی‌های منابع تغذیه سوئیچینگ با ایزولاسیون ترانسفورمری

توپولوژی‌های منابع تغذیه سوئیچینگ با ایزولاسیون ترانسفورمری ، همانطور که در توپولوژی های بدون ایزولاسیون ترانسفورمری دیدیم، در این پیکربندی ها فقط قطعات نیمه هادی عمل ایزولاسیون را بین خروجی و منبع ورودی انجام می دادند. قطعات نیمه هادی به کار رفته در منابع تغذیه معمولا ولتاژ شکست نسبتا پایینی دارند و همچنین بدترین MTBF را بین قطعات دارا می باشند. این به این دلیل نیست که قطعات نیمه هادی به درستی ساخته نشده‌اند بلکه به خاطر عوامل گرمایی و شرایط عملیاتی بد نظیر حالت های گذرا می باشند. منابع تغذیه سوئیچینگ با ایزولاسیون ترانسفورمری، یک حصار عایقی فیزیکی توسط سیم های عایق شده به وجود می آورد. انرژی در یک ترانسفورمر از طریق یک هسته فریت از سیم پیچ ورودی به خروجی می رسد. ایزولاسیون ترانسفورمری هزاران ولت را می تواند قبل از ورود به حالت شکست تحمل کند. و این در واقع یک حصار عایقی دومی و محافظ در برابر خرابی قطعات نیمه هادی می باشد. این امر تا حد زیادی از خرابی های پشت سرهم یک محصول نهایی جلوگیری می کند.

 

به بیان ساده تر رگولاتورهای با ایزولاسیون ترانسفورمری، عملکردی شبیه رگولاتورهای بدون ایزوله دارند. و همچنین مانند توپولوژی های بدون ایزوله دارای مدهای Forward و Flyback می باشند. در واقع ترانسفورمر عمل کاهش و یا افزایش ولتاژ را انجام می دهد. مزیت بزرگ دیگر ترانسفورمر این است که به راحتی می توان خروجی های متعددی را برای منبع تغذیه اضافه کرد. به خاطر این دلایل توپولوژی های با ایزولاسیون ترانسفورمری، تقریبا یک انتخاب جذاب برای تمامی کاربردها می باشد.

توپولوژی رگولاتور فلای‌بک ( Flyback)

توپولوژی رگولاتور فلای‌بک تنها رگولاتور مد فلای‌بک در بین رگولاتورهای با ایزولاسیون ترانسفورمری  و همچنین ساده ترین نوع آن ها می باشد. عملکرد این رگولاتور خیلی نزدیکتر به عملکرد رگولاتور بوست می باشد. اما مزیت های بیشتری نسبت به همتای بدون ایزوله خود (رگولاتور بوست) دارد.

همانطور که از شکل 5-4 دیده می شود، طراحی رگولاتور فلای‌بک مانند طراحی رگولاتور بوست می باشد با این تفاوت که یک سیم پیچ ثانویه به سلف اضافه شده است. بنابراین اندازه رگولاتور فلای‌بک فقط اندکی از رگولاتور بوست بزرگتر می باشد. مزیت های رگولاتور فلای‌بک نسبت به رگولاتور بوست یا باک-بوست عبارت‌اند از:

  1.  در یک منبع تغذیه می توان خروجی های متعددی را به منبع اضافه کرد.
  2.  خروجی های منبع تغذیه می توانند ولتاژ مثبت یا منفی داشته باشند.
  3.  سطح ولتاژهای خروجی مستقل از ولتاژ ورودی می باشد.
  4. بین ولتاژ ورودی و خروجی یک عایق ایزولاسیون قوی وجود دارد.

عملکرد رگولاتور فلای‌بک را می توان با جدا کردن یک پریود به دو قسمت، یعنی حالتی که سوئیچ قدرت روشن است و حالتی که سوئیچ قدرت خاموش می باشد، بررسی کرد. در مدت زمان روشن بودن سوئیچ قدرت، تمامی ولتاژ ورودی در دو سر سیم پیچ اولیه ترانس قرار می گیرد. و باعث می شود یک جریان Ramp با شیب   در سیم پیچ اولیه به وجود آید.  این تا زمان خاموش شدن سوئیچ قدرت ادامه می یابد. در این لحظه (بلافاصله بعد از خاموش شدن سوئیچ قدرت) ولتاژ اندازه‌گیری شده در دو سر سوئیچ قدرت (در این جا یک MOSFET) ، مجموع ولتاژ ورودی با ولتاژ القا شده روی سیم پیچ اولیه ترانس می باشد. که مقدار این ولتاژ القا شده برابر با حاصلضرب ولتاژ خروجی ( با در نظر گرفتن افت ولتاژ دو سر دیود) در نسبت دور ترانس می باشد. به عنوان مثال، اگر نسبت دور ترانس 1:1 و ولتاژ خروجی 5 ولت باشد، با در نظر گرفتن افت ولتاژ  دو سر دیود برابر 1 ولت، ولتاژ القا شده روی سیم پیچ اولیه 6 ولت خواهد بود. بنابراین افت ولتاژ دو سر سوئیچ قدرت 6 ولت بالاتر از ولتاژ ورودی خواهد بود.

در مدت زمان خاموش بودن سوئیچ قدرت، یکسوکننده خروجی وصل شده و انرژی ذخیره شده در هسته ترانس به خازن خروجی و بار تخلیه می شود. این حالت تا زمانی ادامه می یابد که انرژی ذخیره شده به طور کامل تخلیه شود. و بعد از آن دوباره سوئیچ قدرت روشن می شود. جریان سیم پیچ ثانویه در مدت زمان خاموش بودن سوئیچ قدرت، یک جریان Ramp نزولی با شیب  می باشد.

توپولوژی رگولاتور فلای‌بک ( Flyback) توپولوژی رگولاتور فلای‌بک ( Flyback) توپولوژی رگولاتور فلای‌بک ( Flyback)

رگولاتور فلای‌بک می تواند در مد پیوسته ( continuou) یا ناپیوسته ( discontinuous ) کار کند. درمد ناپیوسته انرژی ذخیره شده در هسته در مدت زمان روشن بودن سوئیچ قدرت، به طور کامل در مدت زمان خاموش بودن سوئیچ قدرت تخلیه می شود. این حالت را می توان به راحتی با دیدن ولتاژ دو سر سوئیچ قدرت تشخیص داد. به این صورت که با تخلیه کامل انرژی هسته، ولتاژ القا شده روی سیم پیچ اولیه صفر خواهد بود در نتیجه ولتاژ دو سر سوئیچ قدرت ( که مجموع ولتاژ ورودی و ولتاژ القا شده روی سیم پیچ اولیه می باشد) همان ولتاژ ورودی خواهد بود. در این مدت زمان ممکن است دیود و سوئیچ قدرت هر دو همزمان خاموش باشند در نتیجه ترانسفورمر به طور کامل در حالت بدون بار قرار می گیرد. در مد پیوسته سوئیچ قدرت قبل از این که تمامی انرژی هسته تخلیه شود، روشن می شود(شکل 6-4). یک رگولاتور فلای‌بک می تواند در هر یک از این دو مد، با توجه به بار خروجی و سطح ولتاژ ورودی کار کند. اگر سطح ولتاژ ورودی پایین باشد، به علت افزایش عرض پالس های سوئیچ قدرت، زمان کافی برای تخلیه کل انرژی ذخیره شده در هسته وجود نخواهد داشت. در نتیجه رگولاتور فلای‌بک وارد مد پیوسته خواهد شد. و در این حالت رگولاتور دیگر قادر به رگوله کردن ولتاژ خروجی نخواهد بود. اگر طراح ترانسفورمر را برای سنگین ترین بار ممکن و برای حداقل ولتاژ ورودی طراحی کند، بنابراین در هر محدوده رج عملیاتی، رگولاتور فلای‌بک بین سیکل ها خاموش خواهد شد (مد ناپیوسته) و منتظر خواهد ماند تا تقاضای انرژی بیشتری از سوی بار خروجی صورت گیرد. این قابلیت به رگولاتور فلای‌بک این امکان را می دهد که وسیع ترین رنج دینامیکی( یعنی عمل رگوله کردن ولتاژ خروجی را در رنج وسیعی از ولتاژ ورودی و جریان بار خروجی انجام دهد) را در بین توپولوژی های دیگر داشته باشد.

مطلب پیشنهادی:  المان‌های مغناطیسی در منبع تغذیه سوئیچینگ - مفاهیم پایه‌ای مغناطیس و فرومغناطیس

عملکرد رگولاتورهای فلای‌بک اندکی پیچیده تر از رگولاتورهای Forward می باشد. اما  تشریح روابط ریاضی آن کاملا آسان می باشد. برخلاف ترانسفورمرهای مد Forward، سیم پیچ های اولیه و ثانویه ترانسفورمر فلای‌بک با اختلاف فاز 180 درجه‌ای نسبت به هم پیچیده می شوند. بنابراین جریان به طور هم زمان در سیم پیچ اولیه و ثانویه جاری نمی گردد. در نتیجه هر کدام از سیم پیچ های اولیه و ثانویه را می توان جداگانه به صورت یک سلف فرض کرد. بنابراین جریان ورودی از رابطه زیر بدست می‌آید.

توپولوژی رگولاتور فلای‌بک ( Flyback) توپولوژی رگولاتور فلای‌بک ( Flyback)

توپولوژی رگولاتور فلای‌بک ( Flyback)

و به طور مشابه جریان خروجی از رابطه زیر بدست می آید.

توپولوژی رگولاتور فلای‌بک ( Flyback)

در واقع سیم پیچ ثانویه به عنوان یک سلف شارژ شده می باشد. که انرژی خود را به یک بار با ولتاژ ثابت تخلیه می کند. بنابراین به نظر می رسد که سلف خروجی به صورت یک منبع ولتاژ عمل می کند ولی در واقع سلف خروجی به صورت یک منبع جریان عمل می کند که ولتاژ دو سر آن توسط خازن خروجی به یک مقدار ثابت محدود شده است.

انرژی وارد شده به سیم پیچ اولیه از رابطه زیر بدست می آید.

توپولوژی رگولاتور فلای‌بک ( Flyback)

این انرژی است که در هر سیکل وارد رگولاتور می شود. برای مقایسه این انرژی با انرژی مورد نیاز بار، باید مقدار W در فرکانس کاری منبع تغذیه ضرب شود. حاصل بدست آمده برحسب وات بوده و مستقیما می تواند برای مقایسه با توان مورد نیاز بار خروجی مورد استفاده قرار گیرد. همانطور که از روابط بالا دیده می شود می توان با کوچک کردن L و با افزایش جریان پیک توان بیشتری را تحویل بار داد. کوچک کردن L باعث می شود که اندازه ترانسفورمر کوچک شود. ولی بیشتر از یک حدی نمی توان مقدارL را پایین آورد. زیرا با کاهش L باید مقدار جریان پیک افزایش یابد و این باعث می شود که قطعات نیمه هادی فشار بیشتری را تحمل کنند. و این به نوبه خود قابلیت اطمینان و پایداری قطعات نیمه هادی را پایین می آورد. بنابراین یک بده بستانی بین کاهش L و افزایش جریان پیک وجود دارد که باید به آن دقت شود.

ترانسفورمر فلای‌بک به دلیل استفاده یک طرفه از منحنی B-H دارای شار بسیار زیادی در هسته می باشد. و این باعث می شود که هسته به حالت اشباع برود. با وقوع این پدیده جریان Ramp سیم پیچ اولیه در مدت زمان روشن بودن سوئیچ قدرت، به سرعت حالت غیرخطی به خود می گیرد. و به سمت بی نهایت میل می کند. و دلیل این اتفاق این است که وقتی هسته وارد ناحیه اشباع می شود ضریب نفوذپذیری آن به شدت افت می کند و این باعث می شود اندوکتانس سلف پایین آمده و سیم پیچ اولیه عملا به صورت اتصال کوتاه عمل می کند در نتیجه جریان خیلی بالایی از سوئیچ قدرت عبور می کند. و باعث آسیب دیدن سوئیچ قدرت می شود. برای جلوگیری از به اشباع رفتن هسته معمولا یک شکاف هوایی در داخل هسته ایجاد می کنند.(جزئیات این کار در فصل های بعدی توضیح داده می شود)

توپولوژی رگولاتور پوش-پول (Push-Pull)

توپولوژی پوش-پول یکی از رگولاتورهای مد Forward با ایزولاسیون ترانسفورمری می باشد. بنابراین در خروجی آن مانند رگولاتور باک از فیلتر L-C استفاده شده است. وظیفه ترانسفورمر در این جا افزایش یا کاهش ولتاژ، قبل از اعمال آن به فیلتر خروجی می باشد. برخلاف ترانسفورمر فلای‌بک، ترانسفورمر پوش-پول هیچ انرژی در خود ذخیره نمی کند. و جریان خروجی از سیم پیچ ثانویه همزمان با روشن شدن سوئیچ قدرت کشیده می شود. توپولوژی پوش-پول از ترانس سر وسط در سیم پیچ اولیه استفاده می کند. منبع ورودی به سر وسط سیم پیچ اولیه متصل می شود و سوئیچ های قدرت به دو انتهای سیم پیچ اولیه متصل می شوند. ولتاژ خروجی به صورت تمام موج یکسو شده و در اختیار فیلتر L-C قرار می گیرد.

رگولاتور پوش-پول جز یکی از توپولوژی‌های double-ended می باشد که در آن از دو سوئیچ قدرت برای انجام عمل سوئیچینگ استفاده می شود. سوئیچ های قدرت به طور همزمان عمل نمی کنند. بلکه به طور متناوب یکی پس از دیگری قطع و وصل می شوند. دو طرف سیم پیچ اولیه در یک جهت پیچیده می شود ولی جهت جریان در هر سیم پیچ مخالف هم می باشد. و این باعث می شود که شار مغناطیسی در داخل هسته در هر دو جهت مثبت و منفی شارش یابد. این عمل باعث می شود که از هسته ترانسفورمر به روش کارآمدتری استفاده شود در نتیجه سایز هسته مورد نیاز کاهش می یابد. بنابراین سایز هسته رگولاتور پوش-پول نسبت به رگولاتورهای تک سوئیچ کوچکتر می باشد. مزیت دوم این توپولوژی این است که توان خروجی آن دو برابر رگولاتورهای تک سوئیچ در همان فرکانس کاری می باشد. به خاطر استفاده از دو سوئیچ گرمای ایجاد شده روی سوئیچ های قدرت کمتر می باشد. و این ویژگی به رگولاتور پوش-پول اجازه می دهد که توانایی تحویل صدها وات توان به بار خروجی را داشته باشد.

مطلب پیشنهادی:  یک منبع تغذیه سوئیچینگ چگونه کار می کند

یادگیری عملکرد رگولاتور پوش-پول چندان سخت نمی باشد (شکل7-4). تنها یک ترانزیستور در هر لحظه می تواند روشن باشد. موقعی که یکی از ترانزیستورها روشن می شود، جریان از سیم پیچ اولیه مربوط به آن ترانزیستور شروع به شارش می کند. و به طور همزمان یکی از سیم پیچ های ثانویه همراه با سر وسط شروع به هدایت می کند. این جریان وارد فیلتر L-C می شود. و انرژی به وسیله سلف و خازن ذخیره می شود. مقدار ولتاژ ظاهر شده در سمت ورودی فیلتر L-C (ثانویه ترانسفورمر) برابر با حاصلضرب نسبت دور ترانسفورمر در مقدار پیک ولتاژ ورودی می باشد. این روند تا خاموش شدن سوئیچ قدرت توسط کنترلر ادامه می یابد. سپس باید یک زمان مرده (deadtime) بین خاموش شدن سوئیچ قدرت اولی و روشن شدن سوئیچ دومی در نظر گرفته شود. در این مدت زمان هیچ ترانزیستوری روشن نمی شود و هر دو ترانزیستور خاموش هستند. دلیل این کار این است که سوئیچ قدرت برای خاموش شدن کامل نیاز به زمان اندکی دارد.  این زمان برای ترانزیستورهای دوقطبی  حدود 2 میکروثانیه می باشد و بیشتر وابسته به مدار درایور آن ها دارد. و برای MOSFETها این زمان خیلی کوتاه تر بوده و در حدود 50 تا 400 نانوثانیه می باشد. این خیلی مهم است که دو ترانزیستور به طور همزمان روشن نشوند زیرا در غیر این صورت اتصال کوتاه رخ داده و باعث می شود که جریان نجومی از سوئیچ های قدرت عبور کند که این جریان فورا سوئیچ های قدرت را می سوزاند. افت ولتاژ دو سر سوئیچ قدرت خاموش، دو برابر ولتاژ ورودی می باشد. این به خاطر وجود جریان مخالف در سیم پیچ فعال می باشد. در حالت کلی با روشن شدن هر سوئیچ قدرت یکی از سیم پیچ های ثانویه شروع به هدایت کرده و در هر نیم سیکل توانی به بار خروجی تحویل داده می شود. در نتیجه در یک سیکل دو برابر توان نسبت به رگولاتورهای تک سوئیچ تحویل بار خروجی می شود.

شکل موج جریان سیم پیچ اولیه ترانسفورمر به بار خروجی آن که در اینجا همان فیلتر L-C همراه با بار خروجی می باشد، بستگی دارد. مقدار اندوکتانس ترانسفورمر و همچنین سطح مقطع آن باید به حد کافی در نظر گرفته شود تا هسته ترانس وارد ناحیه اشباع نشود. اگر ترانس وارد ناحیه اشباع شود، انتقال انرژی از طریق هسته به سیم پیچ ثانویه صورت نمی پذیرد و تمام انرژی ذخیره شده از طریق سوئیچ های قدرت تخلیه می شود و این عمل باعث خرابی آن ها می شود.

توپولوژی رگولاتور پوش-پول (Push-Pull) توپولوژی رگولاتور پوش-پول (Push-Pull)

جریان فیلتر خروجی شبیه رگولاتور باک از رابطه زیر بدست می آید.

توپولوژی رگولاتور پوش-پول (Push-Pull)

مانند رگولاتور باک سلف خروجی نباید خالی از شار باشد. معمولا میزان انرژی ذخیره شده در سلف را 50 درصد بالاتر از انرژی مورد نیاز بار در نظر می گیرند.

با این که رگولاتور پوش-پول می تواند تا چندین کیلو وات توان در اختیار بار خروجی قرار دهد، اما این توپولوژی یک مشکل اساسی دارد. این مشکل از اینجا ناشی می شود که در عمل هیچ ترانزیستوری را با مشخصات یکسان نمی توان پیدا کرد همچنین دو طرف سیم پیچ سر وسط اولیه دقیقا مشابه هم نیستند.  در نتیجه دو طرف سیم پیچ اولیه با سر وسط به یک اندازه توسط سوئیچ های قدرت تحریک نمی شوند و مدت زمان روشنی یا خاموشی یکی از سوئیچ ها اندکی کمتر یا بیشتر از آن یکی می باشد. این شرایط باعث می شود که هسته ترانسفورمر به صورت متقارن حول مبدا منحنی B-H عمل نکند. این عمل باعث می شود که یک طرف سیم پیچ اولیه جریان پیک بالاتری نسبت به طرف دیگر داشته باشد. در نتیجه یک طرف نسبت به طرف دیگر به نقطه اشباع نزدیکتر می شود. این به خودی خود یک مشکل نیست. و مشکل از اینجا شروع می شود که اگر یک افزایش جریان در بار خروجی توسط تقویت کننده خطا حس شود، در این صورت عرض پالس سوئیچ های قدرت افزایش خواهد یافت و این باعث می شود طرفی که به نقطه اشباع نزدیکتر بود، وارد ناحیه اشباع شود. در نتیجه سوئیچ قدرت متصل به آن طرف آسیب خواهد دید.

تنها راه جلوگیری از این مشکل اضافه کردن مدار حسگر جریان سرعت بالا به واحد کنترل می باشد. از آنجایی که تقویت کننده های عملیاتی معمولی قادر به انجام این کار نیستند (سرعت پاسخشان پایین می باشد) بنابراین این قسمت باید توسط قطعات مجزا ساخته شود. این عمل به طور چشمگیری در قیمت نهایی منبع تغذیه تاثیر می گذارد. و باعث می شود توپولوژی پوش-پول یک انتخاب جذاب برای اکثر کاربردها نباشد. بنابراین طراحان باتجربه معمولا استفاده از توپولوژی های نیم پل و تمام پل را بر توپولوژی پوش-پول ترجیح می دهند.

توپولوژی رگولاتور نیم پل (Half-Bridge)

رگولاتور نیم پل یکی دیگر از انواع رگولاتورهای مد Forward با ایزولاسیون ترانسفورمری می باشد. همانطور که از شکل 8-4 دیده می شود آرایش قطعات در اطراف سیم پیچ اولیه با نحوه چیدمان قطعات در رگولاتور پوش-پول خیلی فرق می کند. رگولاتور نیم-پل فقط یک سیم پیچ اولیه دارد که به صورت Pull-up و Pull-down به سوئیچ های قدرت متصل شده است ( شبیه درایور totem-pole) و طرف دیگر سیم پیچ اولیه از یک تقسیم ولتاژ خازنی بین ورودی و زمین تغذیه می شود. در نتیجه در هسته ترانسفورمر شار دو طرفه به وجود می آید. تقسیم ولتاژ خازنی تقریبا نصف ولتاژ ورودی را در یک طرف سیم پیچ اولیه مهیا می کند و طرف دیگر سیم پیچ اولیه توسط سوئیچ های قدرت، ولتاژ زمین و ورودی را به خود می گیرد. در نتیجه فقط نصف ولتاژ ورودی روی سیم پیچ اولیه ظاهر می شود. به خاطر همین جریان متوسط و پیک آن دو برابر رگولاتور پوش-پول در یک توان مشخص می باشد. در نتیجه رگولاتور نیم-پل برخلاف پوش-پول انتخاب خوبی برای توان های بالا نمی باشد. اما در عوض یک ویژگی مثبت خیلی مهم نسبت به پوش-پول دارد و آن اینکه هسته ترانسفورمر رگولاتور نیم-پل رفتار کاملا بالانس شده از  خود نشان می دهد. عمل بالانس هسته توسط خازن های تقسیم ولتاژ انجام می گیرد. ولتاژ نقطه وسط بین دو خازن ( همان نقطه‌ای که یک سر سیم پیچ اولیه به آن متصل شده است) توسط شار عبوری از ترانسفورمر تنظیم می شود به این صورت که در جهتی که شار بیشتری از هسته عبور می کند ولتاژ نقطه سر وسط بالا رفته در نیجه افت ولتاژ سیم پیچ اولیه کمتر می شود. و به این ترتیب مشخصه B-H ترانسفورمر بدون نیاز به قطعات گران سرعت بالا و مدارهای حسگر جریان، بالانس می شود.

مطلب پیشنهادی:  کتاب طراحی عملی منابع تغذیه سوئیچینگ

توپولوژی رگولاتور نیم پل (Half-Bridge) توپولوژی رگولاتور نیم پل (Half-Bridge)

عملکرد سیم پیچ ثانویه و فیلتر خروجی همانند رگولاتور پوش-پول می باشد. یکی از مشکلاتی که در هنگام طراحی رگولاتور نیم-پل با آن مواجه هستیم، راه‌اندازی یا درایو کردن سوئیچ قدرت بالایی می باشد که پایه امیتر یا سورس آن به یک ولتاژ بالای AC متصل است. یک روش متداول برای درایو کردن سوئیچ قدرت بالایی استفاده از ترانس پالس می باشد که این کار باعث افزایش هزینه منبع تغذیه می شود. اما این افزایش هزینه را می توان با اضافه کردن یک سیم پیچ دیگر به همان ترانس پالس و سپس استفاده از آن برای درایو کردن سوئیچ پایینی، جبران کرد. زیرا این کار نیاز به استفاده از مدار درایور برای سوئیچ قدرت پایینی را از بین می برد. و هر دو سوئیچ توسط یک مدار (ترانس پالس) شناور درایو می شوند. همچنین استفاده از ترانس پالس باعث ایزوله شدن قسمت کنترلر از شبکه ورودی می شود.

همانطور که در بالا هم اشاره شد به خاطر ظاهر شدن نصف ولتاژ ورودی روی سیم پیچ اولیه ترانس، جریان پیک رگولاتور نیم-پل دو برابر توپولوژی پوش-پول می باشد. این به این معنی است که سوئیچ های قدرت به حداکثر فشار خود در نصف توان رگولاتور پوش-پول می رسند. توپولوژی نیم-پل در توان های بین 150 وات و 500 وات مورد استفاده قرار می گیرد.

توپولوژی رگولاتور تمام-پل (Full-bridge)

مبدل تمام-پل آخرین توپولوژی محبوب ایزولاسیون ترانسفورمری مد Forward می باشد. مانند همه توپولوژی های دو سوئیچه، شار هسته ترانسفورمر آن در هر دو پلاریته مثبت و منفی می باشد. عملکرد آن نسبت به توان خروجی به طور قابل توجهی نسبت به رگولاتور نیم-پل ارتقا یافته است. و این به خاطر قرار گرفتن یک جفت سوئیچ قدرت دیگر با آرایش نیم-پل به جای خازن های تقسیم ولتاژ می باشد. این دفعه در هر زمان دو تا از سوئیچ های قدرت به طور هم زمان روشن می شوند. در یک سیکل کاری (1) سوئیچ بالایی از سمت چپ و پایینی از سمت راست و (2) سوئیچ بالایی از سمت راست و پایینی از سمت چپ عمل سوئیچینگ را انجام می دهند و این کار به طور متناوب تکرار می شود. بنابراین تمامی ولتاژ ورودی در دو سر سیم پیچ اولیه ظاهر می شود و باعث می شود جریان پیک در سیم پیچ اولیه نسبت به رگولاتور نیم-پل  در یک توان مشخص، پایین تر باشد.

مشکل درایو کردن سوئیچ های قدرت بالایی در توپولوژی تمام-پل نیز وجود دارد. و برای حل این مشکل همانطور که قبلا هم اشاره شد معمولا از ترانس پالس استفاده می کنند.

در توپولوژی تمام-پل عمل بالانس کردن هسته را با سری کردن یک خازن بدون پلاریته با سیم پیچ ورودی ترانس انجام می دهند. ولتاژ متوسط DC در دو سر خازن میزان افت ولتاژ روی سیم پیچ اولیه را در جهتی که به نقطه اشباع نزدیکتر است، کاهش می دهد. وبه این ترتیب بالانس بودن هسته حفظ می شود.

توپولوژی رگولاتور تمام-پل (Full-bridge) توپولوژی رگولاتور تمام-پل (Full-bridge)

رگولاتور تمام-پل در توان های بین 300 وات تا ده ها کیلو وات مورد استفاده قرار می گیرد.امیدواریم که این جلسه از آموزش منابع تغذیه سوئیچینگ برایتان آموزنده بوده باشه. لطفا نظرات خود را برای بهبود کیفیت آموزش ها در قسمت نظرات مطرح کنید.دیگر جلسات این آموزش را در اینجا دنبال کنید.

به اشتراک گذاری این نوشته:

درباره ی مهدی فرامرزپور

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

یک دیدگاه

  1. خیلی خیلی خیلی عالی