مبدل باک (Buck)

در حال بارگذاری پخش کننده...

 

به نام خدا. توی این مقاله قصد داریم به تشریح کامل و دقیق مبدل باک بپردازیم.

معرفی کلی مبدل باک :

همونجور که توی مقاله قبلی گفتیم مبدل باک یه مبدل DC-DC هستش که ولتاژ رو توی خروجی کاهش میده

به همین دلیل این مبدل با نامهای کاهنده یا Step Down هم شناخته میشه.

مبدل‌های باک به عنوان یه مبدل DC-DC راندمان بالاتری نسبت به رگولاتورهای خطی دارن.

همچنین از مزایای این نوع مبدل طراحی مدار ساده اونها و در نتیجه قیمت پایینشون هست.

یکی از استفاده های این کانورتر تبدیل ولتاژ منبع تغذیه اصلی کامپیوتر (که معمولا 12 ولت هست) به ولتاژهای پایینتر که برای USB یا CPU نیازه،هستش.

توپولوژی سوئیچینگ باک

عناصر تشکیل دهنده یک رگواتور Buck (به شکل بالا دقت کنید ):

  1.  عنصر سوئیچ کننده (معمولا ماسفت)
  2. بلوک هرزگرد شامل دیود سلف و خازن
  3. مدار مقسم ولتاژ (مدار نمونه‌گیر از ولتاژ خروجی) که روی پایه ورودی منفی مقایسه گر هست که این مقایسه گر  برای آشکار کردن خطای ولتاژ در خروجی هستش.
  4. مدار تولید ولتاژ رفرنس که توسط R1 و D2 (دیود زنر)
  5. بلوک تولید پالس PWM که اساس عملکرد یه رگولاتور سوئیچینگ براساس عرض پالس تولیدی توسط این بلوک هست که به پایه گیت ماسفت متصله

 

نکته : عرض پالس تعیین کننده میزان روشن یا خاموش ماندن ماسفت هست و به واسطه اون میزان ولتاژ تو خروجی تعیین میشه.

 

شرح عملکرد مبدل باک:

تصویر اول مبدل باک

وقتی پالس 1 روی گیت ماسفت داشته باشیم وماسفت روشن بشه ولتاژ Vin روی کاتد D1 قرار میگیره و دیود D1 توی این لحظه خاموش هست.

تصویر دوم مبدل باک

همچنین سلف و خازن شروع به شارژ شدن میکنن. خازن از افزایش ناگهانی ولتاژ جلوگیری میکنه و ولتاژ توی خروجی به تدریج شروع به افزایش میکنه

مدار مقسم ولتاژ شامل دو مقاومت R2 و R3 هستش که یک ولتاژ نمونه از Vout میگیره و توی نقطه Vf به پایه منفی ورودی اپ‌امپ متصل میشه.

اگه ولتاژ Vout به مقداری افزایش پیدا کنه که Vf>=Vref بشه باعث تغییر وضعیت خروجی اپ‌امپ میشه

و به مدار تولید پالس فرمان میده که عرض پالس روی گیت کم بشه.

تصویر سوم مبدل باک

زمانی که سیگنال روی گیت ماسفت به صفر تغییر وضعیت میده و ماسفت خاموش میشه، سلف که شارژ شده بود دنبال مسیری برای تخلیه جریان خودش میگرده.

این جریان رو توی Rl تخلیه میکنه درواقع اینجا دیود D1 که یه دیود فست روشن میشه و باعث میشه که سلف بتونه جریان رو توی Rl تخلیه بکنه.

همچنین وجود خازن باعث میشه تا ما افت شدید ولتاژ توی این مرحله نداشته باشیم.

کار بلوک هرزگرد این هستش که زمانی که ماسفت قطع میشه ولتاژ و جریان Rl رو تامین میکنه تا سیکل بعدی که ماسفت وصل شه.

هرچی سرعت قطع و وصل ماسفت یا به عبارتی فرکانس کاری ماسفت بیشتر باشه ما به سلف و خازن با ظرفیت کمتری نیاز داریم که بتونیم ولتاژ و جریان رو توی خروجی ثابت نگه داریم.

به شکل زیر دقت کنید:

تصویر چهارم مبدل باک

زمانی که ماسفت روشنه ولتاژ خروجی شروع به افزایش پیدا میکنه.

تصویر پنجم مبدل باک

همچنین زمانی که ماسفت خاموش میشه ولتاژ خروجی شروع به کاهش میکنه تا سیکل بعدی.

 

روابط :

توی مباحث سویچینگ یه اصطلاح به نام DutyCycle یا چرخه کاری داریم که از رابطه زیر بدست میاد:

فرمول بدست اووردن duty cycle

توی رگولاتور باک ولتاژ خروجی از رابطه زیر بدست میاد:

 

فرمول بدست آوردن ولتاژ خروجی

 

پایان.

 

 

جهت مشاهده دوره های آموزشی ما میتوانید از لینک‌های زیر استفاده نمایید:

دوره جامع تعمیر برد

دوره مهندسی معکوس

شما میتوانید ما را در شبکه های اجتماعی اینستاگرام و همچنین آپارات دنبال کنید.

بعدی
مبدل بوست (Boost)
قبلی
توپولوژی های سویچینگ

1 دیدگاه. ارسال دیدگاه جدید

دیدگاهتان را بنویسید

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

این فیلد را پر کنید
این فیلد را پر کنید
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.
برای ادامه، شما باید با قوانین موافقت کنید

enemad-logo