افزایش بازدهی در منابغ تغذیه ولتاژ پائین با استفاده از یکسوساز سنکرون و تکنیک های بازیافت انرژی

امروزه با پیشرفت تکنولوژی ساخت قطعات نیمه هادی و توسعه المان های الکترونیکی امکان ساخت تجهیزات الکترونیکی قابل حمل با ولتاژ پائین فراهم شده است. برای تولید تغذیه های با ولتاژ پائین معمولاً از مبدل باک استفاده می شود چرا که قابلیت کاهندگی ولتاژ را دارا بوده و دارای المان های کمی می باشد. اما استفاده از مبدل باک متداول برای کاربردهای با ولتاژهای کوچک به علت دارا بودن دیود در مسیر انتفال انرژی منجر به افت شدید بازدهی می شود بنابراین در مبدل های باک با ولتاژ خروجی کم از ماسفت برای شبیه سازی عملکرد دیود استفاده می شود. یکی دیگر از پارامترهای مهم و اساسی برای تجهیزات قابل حمل، کوچکی و سبکی وسیله می باشد لذا لازم است تا فرکانس سوئیچینگ مبدل بسیار بالا باشد تا سایز المان های پسیو کوچک شود. تجهیزات الکترونیکی قابل حمل از باتری به عنوان تغذیه استفاده می کنند و به این دلیل که مقاومت داخلی باتری با گذشت زمان افرایش می یابد بکارگیری منابع تغذیه سوئیچینگ برای ایجاد یک ولتاژ رگوله شده ثابت ضروری است. از طرفی بازدهی مبدل می بایستی بالا باشد تا نیاز به شارژ باتری حداقل شود. روشی که اخیراً در تجهیزات الکترونیکی قابل حمل خصوصاً موبایل ها استفاده می شود مجتمع سازی منابع تغذیه می باشد. در مجتمع سازی منابع تغذیه سوئیچینگ مشکلات جدی وجود دارد. از جمله اینکه سلف و خازن پیاده سازی شده در مدارهای مجتمع دارای ضریب کیفیت کوچک بوده و منجر به افت شدید بازدهی می شود. همچنین اندازه سلف و خازن خروجی بسیار بزرگ بوده که برای پیاده سازی در مدارهای مجتمع غیرعملی هستند. برای کاهش اندازه المان ها از افزایش فرکانس استفاده می شود. افزایش فرکانس هم منجر به افزایش تلفات وابسته به فرکانس و در نتیجه افت شدید بازدهی می شود. در مجتمع سازی مبدل ها از تکنیک های متعددی از جمله بازیافت انرژی خازن ها، استفاده مجدد از انرژی مدارهای درایو و کاهش ولتاژ تغذیه درایورها استفاده می شود. در این پایان نامه از انرژی ذخیره شده در خازن خروجی مبدل به عنوان تغذیه درایور استفاده شده و با استفاده از بازیافت انرژی، بازدهی مبدل حدود 10% افزایش یافته است. یکی دیگر از کاربردهای مبدل های باک با ولتاژ پائین تغذیه پردازنده ها می باشد. اما در طراحی مادربرد مربوط به کامپیوترها همواره قسمت مشخصی از برد به تغذیه پردازنده اختصاص یافته است. پردازنده های امروزی دارای ولتاژ تغذیه بسیارکم بوده و در عین حال نیاز به جریان های بسیار بالا دارند. فراهم کردن این ولتاژ کوچک به همراه جریان بالای مورد نیاز پردازنده با استفاده از مبدل باک متداول با مشکلات مهمی از جمله کوچک شدن ضریب وظیفه همراه است. کوچک شدن ضریب وظیفه منجر به کاهش بازدهی می شود لذا گسترش ضریب وظیفه ضروری است. برای گسترش ضریب وظیفه اقداماتی از جمله وارد کردن ترانس در توپولوژی مبدل و استفاده از درایورهای منبع جریان سریع برای سوئیچ ها انجام شده است. در این پایان نامه برای گسترش ضریب وظیفه از سلف های کوپل شده درمبدل باک استفاده شده و برای افزایش بازدهی مبدل هم انرژی ذخیره شده در سلف نشتی برای تغذیه مدارهای درایو سوئیچ استفاده شده و به این طریق بازدهی مبدل حدود 5% افزایش یافته و به 83% رسیده است.