مبدل DC به DC چیست؟
مبدل ولتاژ DC به DC یک سطح ولتاژ DC را به سطح دیگری تبدیل می کنند. ولتاژ کار دستگاه های الکترونیکی مختلف مانند آی سی ها، ماسفت ها می تواند در محدوده وسیعی متفاوت باشد، بنابراین لازم است برای هر دستگاه یک ولتاژ ارائه شود. یک مبدل باک ولتاژ کمتری نسبت به ولتاژ ورودی تولید می کند، در حالی که مبدل بوست ولتاژ بالاتری را تامین می کند.
با استفاده از مبدل های DC به DC، راندمان مدار، ریپل و پاسخ گذرا بار را می توان تغییر داد. قطعات و اجزای خارجی بهینه به طور کلی به شرایط عملیاتی مانند مشخصات ورودی و خروجی بستگی دارد. بنابراین، هنگام طراحی محصولات، مدارهای استاندارد باید بر اساس و بر اساس نیاز به مشخصات فردی آنها تغییر یا تغییر داده شود. طراحی مداری که مشخصات و تمامی الزامات را برآورده کند نیاز به تخصص و تجربه زیادی در آن زمینه دارد.
مبدل های DC به DC افزاینده یا کاهنده در کاربردهایی که ولتاژ باتری می تواند بالاتر یا کمتر از ولتاژ خروجی تنظیم کننده باشد مفید است. مبدل DC به DC باید بتواند به عنوان یک منبع ولتاژ افزاینده یا کاهنده کار کند تا ولتاژ بار ثابت را در کل محدوده ولتاژ باتری در طول عملیات ارائه دهد.
اصول کار مبدل DC-DC
اصل کار مبدل DC به DC بسیار ساده است. سلف در مقاومت ورودی دارای یک تغییر غیرمنتظره در جریان ورودی است. اگر سوئیچ روشن نگه داشته شود، سلف انرژی را از ورودی تغذیه می کند و انرژی را به شکل انرژی مغناطیسی ذخیره می کند.
اگر سوئیچ خاموش نگه داشته شود، انرژی را تخلیه می کند. در اینجا، خروجی خازن زیاد فرض می شود که برای ثابت زمانی یک مدار RC در سمت خروجی کافی است. ثابت زمانی بزرگ با دوره سوئیچینگ مقایسه می شود و مطمئن می شود که حالت پایدار یک ولتاژ خروجی ثابت است. باید Vo(t) = Vo(ثابت) باشد و در ترمینال بار وجود داشته باشد.
انواع مبدل ولتاژ DC به DC
1: مبدل های مغناطیسی
در این مبدل های DC به DC، انرژی به صورت دوره ای ذخیره شده و از یک میدان مغناطیسی در یک سلف یا یک ترانسفورمر آزاد می شود. محدوده فرکانس از 300 کیلوهرتز تا 10 مگاهرتز. با حفظ دیوتی سایکل ولتاژ شارژ، میزان توانی که باید به طور مداوم به یک بار منتقل شود، به راحتی قابل کنترل است.
علاوه بر این، کنترل را می توان روی جریان ورودی، جریان خروجی یا برای حفظ توان ثابت از طریق مدار اعمال کرد. مبدل مبتنی بر ترانسفورماتور می تواند به راحتی جداسازی بین ورودی و خروجی را فراهم کند.
2: مبدل های ولتاژ غیر ایزوله
مبدل های غیر ایزوله بیشتر زمانی استفاده می شوند که تغییر ولتاژ نسبتاً کم باشد. ترمینال ورودی و خروجی را در یک زمین مشترک قرار می دهد. عیب اصلی آن این است که نمی تواند در برابر ولتاژهای الکتریکی محافظت کند و صدای بیشتری ایجاد می کند.
3: مبدل ولتاژ باک/کاهنده
در یک مبدل کاهنده یا باک معمولی غیر ایزوله، ولتاژ خروجی VOUT به ولتاژ ورودی VIN و دیوتی سایکل سوئیچ D بستگی دارد.
4: مبدل ولتاژ افزاینده/بوست
برای تقویت ولتاژ مبدل DC به DC استفاده می شود و از همان تعداد مؤلفه غیرفعال استفاده می کند اما به گونه ای تنظیم شده است که ولتاژ ورودی را افزایش دهد تا خروجی بالاتر از ورودی باشد.
5: مبدل ولتاژ باک-بوست
این مبدل اجازه می دهد تا ولتاژ DC ورودی بسته به چرخه کاری، افزاینده یا کاهنده باشند.
6: مبدل های ولتاژ ایزوله
مبدل Isolated بین پایانه های ورودی و خروجی خود فاصله دارند. آنها دارای خواص ولتاژ جداسازی بالایی هستند. آنها می توانند نویز و تداخل را مسدود کنند. با این کار آنها قادر به تولید ولتاژ خروجی DC تمیزتر و دلخواه هستند. آنها بیشتر به دو نوع دسته بندی می شوند.
I: مبدل های Flyback
عملکرد این مبدل مشابه مبدل باک بوست از دسته غیر ایزوله است. تنها تفاوت این است که از ترانس برای ذخیره انرژی به جای سلف در مدار استفاده می کند.
II: مبدل های فوروارد
در کار این مبدل از ترانس برای ارسال انرژی بین ورودی و خروجی در یک مرحله استفاده می شود.
مزایای مبدل ولتاژ dc – dc
• سیستم های منبع تغذیه را در مدار ساده می کند.
• در مدارهای اولیه و ثانویه از یکدیگر جداسازی می کند.
• تکنیکی را برای گسترش ولتاژ در صورت لزوم فراهم می کند.
• به عنوان یک مدار هیبریدی با تمام عناصر در یک تراشه موجود است.
• در تنظیم و کنترل ولتاژ DC نیز کاربرد دارد.
• خروجی به خوبی به صورت مثبت یا منفی سازماندهی شده است.
• فضای باتری را می توان با استفاده از مبدل کاهش داد.
معایب
• سوئیچینگ مبدل منجر به نویز بیشتر می شود.
• گران هستند زیرا مدار خارجی مورد نیاز است.
• جریان ریپل بیشتر، ظرفیت ورودی و خروجی بیشتر، تلفات بیشتر و غیره.
چند نمونه عملی مدار مربوط به مبدل‌های DC به Dc را بررسی کنید.
