“خلال دورة التبديل ، لا يصل تيار المحرِّض أبدًا إلى 0. بعبارة أخرى ، لا “يعيد الحث” أبدًا “إعادة التعيين” ، مما يعني أن التدفق المغناطيسي للمحث لا يعود أبدًا إلى الصفر أثناء دورة التبديل.عند إغلاق أنبوب الطاقة ، لا يزال هناك تيار يتدفق في الملف.
“
منظم التبديل باك
شكل 1
تعريف CCM و DCM
1) CCM (وضع التوصيل المستمر) ، وضع التوصيل المستمر: في دورة تبديل واحدة ، لا يصل تيار المحرِّض أبدًا إلى 0. بعبارة أخرى ، لا “يعيد الحث” أبدًا “إعادة التعيين” ، مما يعني أن التدفق المغناطيسي للمحث لا يعود أبدًا إلى الصفر أثناء دورة التبديل.عند إغلاق أنبوب الطاقة ، لا يزال هناك تيار يتدفق في الملف.
2) DCM ، (وضع التوصيل غير المستمر) ، وضع التوصيل المتقطع: أثناء دورة التبديل ، يصل تيار المحرِّض دائمًا إلى 0 ، مما يعني أن المحرِّض يتم “إعادة ضبطه” بشكل صحيح ، أي عند إغلاق مفتاح الطاقة ، تيار المحرِّض هو صفر.
3) BCM (وضع التوصيل الحدودي) ، وضع التوصيل الحدودي: تراقب وحدة التحكم تيار المحرِّض ، وبمجرد أن تكتشف أن التيار يساوي 0 ، يتم إغلاق مفتاح الطاقة على الفور. تنتظر وحدة التحكم دائمًا “إعادة تعيين” تيار المحرِّض لتنشيط المفتاح. إذا كان تيار قيمة المحرِّض مرتفعًا وكان المنحدر مسطحًا إلى حد ما ، فإن فترة التبديل تكون مطولة ، وبالتالي فإن محول BCM هو نظام تردد متغير.
يوضح الشكل 2 ثلاث طرق مختلفة للتشغيل من خلال منحنى تيار المحرِّض.
الشكل 2 الشكل 2 ثلاث طرق لتشغيل المحرِّض: CCM / DCM / BCM
سعة نقطة المنتصف للمنحدر الحالي تساوي متوسط قيمة خرج التيار المباشر Io ، والفرق بين تيار الذروة Ip وتيار الوادي IV هو تيار التموج.
وضع وخصائص عمل CCM
وفقًا لتعريف CCM ، يتم اختبار الشكل الموجي لمحول باك الذي يعمل في الوضع المستمر ، كما هو موضح في الشكل 3 أدناه.
الصورة 3
يمثل الشكل الموجي 1 نمط PWM ، مما يؤدي إلى تشغيل المفتاح وإيقافه. عند تشغيل المفتاح SW ، يكون الجهد على النقطة المشتركة SW / D هو Vin. على العكس من ذلك ، عند إيقاف تشغيل المفتاح ، سيتأرجح جهد النقطة المشتركة SW / D إلى السالب ، وسيوفر تيار المحرِّض تيارًا متحيزًا إلى الصمام الثنائي D في هذا الوقت ، وتنحيًا سلبيًا – حرية الحركة سيظهر التأثير.
الشكل الموجي 3 يصور التغير في الجهد عبر المحرِّض. عند نقطة التوازن ، يكون متوسط الجهد عبر المحرِّض L هو 0 ، و S1 + S2 = 0. تتوافق منطقة S1 مع ناتج الجهد والوقت عندما يكون المفتاح قيد التشغيل ، وتتوافق منطقة S2 مع ناتج الجهد والوقت عند إيقاف تشغيل المفتاح. S1 هو ببساطة ارتفاع المستطيل (Vin-Vout) مضروبًا في D ، و S2 هو أيضًا ارتفاع المستطيل – Voutt مرات (1-D) Tsw. إذا تم جمع S1 و S2 ومتوسطهما على مدار الفترة الكاملة Tsw ، نحصل على:
يمكن أن يؤدي تبسيط المعادلة أعلاه إلى وظيفة النقل التدريجي للتيار المستمر في CCM:
يمكن أن نرى من الصيغة أعلاه أن Vout يختلف مع D (دورة العمل).
في الواقع ، دعنا ننظر إلى الشكل الموجي الأخير أعلاه. عند إغلاق المفتاح ، يكون لشكل الموجة الحالي عند النقطة SW / D ذروة كبيرة. وتظهر أشكال موجة الجهد المقاسة فعليًا بواسطة رقاقات الجهد ACT4065 و ACT4065A في الشكل 4 والشكل 5 هناك سببان محددان على النحو التالي.
أولاً ، لأنه عند إغلاق المفتاح ، يتم تطبيق Vin على كاثود الصمام الثنائي ، والذي يقطع فجأة دورة توصيل الصمام الثنائي. بالنسبة إلى الصمام الثنائي PN ، من الضروري أولاً تغيير تقاطع PN أثناء التوصيل الأمامي إلى تقاطع PN عندما يكون محايدًا كهربائيًا لإزالة جميع ناقلات الأقلية. يستغرق الصمام الثنائي قدرًا معينًا من الوقت لإزالة كل الشحنة المحقونة للعودة إلى حالة إيقاف التشغيل ، وقبل أن يتعافى تمامًا ، فإنه يُظهر سلوك ماس كهربائى. بالنسبة لثنائيات شوتكي ، يوجد تقاطع سليكون معدني لأشباه الموصلات ، ليس له تأثير استرداد ، ومع ذلك ، هناك سعة طفيلية كبيرة ، وهناك أيضًا سعة تقاطع. عند تشغيل الصمام الثنائي ، بمجرد تفريغه ، يعمل SW بسرعة على الجهد Vin من خلال مكثف التفريغ ، مما يؤدي إلى ارتفاع التيار. لذا فإن إبطاء الوقت لإغلاق المفتاح SW سيساعد في تقليل تيار الذروة.
ثانيًا ، يتعلق بشكل التيار. من الصورة يمكنك أن ترى أن تموج الخرج (شكل موجة تيار مكثف) صغير. تموج الإخراج سلس وخالي من النبض. هذا يعني أن إشارة التيار الناتج يمكن قبولها جيدًا من قبل الدائرة اللاحقة ، أي أن هناك تلوثًا أقل في مصدر الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، لا يحتوي تيار الإدخال على طفرات فحسب ، بل يشبه أيضًا موجة مربعة. إذا كانت قيمة المحاثة L تميل إلى اللانهاية ، فإن شكل الموجة لتيار الإدخال هو موجة مربعة حقيقية. لذلك ، هذا التيار عبارة عن تيار “نابض” يحتوي على كمية كبيرة من التلوث ويصعب ترشيحه أكثر من التيار الجيبي الشكل النموذجي.
الموجة المربعة: تتكون من التوافقيات الفردية لموجة جيبية ، أي أنها تتكون من ترددات مثل الجيب 1 ، 3 ، 5 ، 7 … ن.
هناك أيضًا ارتفاعات في الوقت الذي يتم فيه إيقاف تشغيل المفتاح.أعتقد أنه يجب أيضًا أن يكون مرتبطًا بالسعة الطفيلية وسعة الوصلة للديود ودبوس SW.
مما سبق ، يمكن تلخيص خصائص محول CCM باك:
1) D يقتصر على أقل من 1 ، ويكون جهد الخرج لمحول باك دائمًا أقل من جهد الدخل ؛
2) إذا تم تجاهل العديد من الخسائر الأومية ، فإن معامل التحويل M لا علاقة له بتيار الحمل ؛
3) عن طريق تغيير دورة العمل D ، يمكن التحكم في جهد الخرج ؛
4) يعمل محول باك في CCM ، مما سيؤدي إلى خسائر إضافية. نظرًا لأن شحن الاسترداد العكسي للديود الحر يستغرق وقتًا للاستهلاك ، فإن هذا يمثل عبئًا إضافيًا للخسارة لمفتاح الطاقة ؛
5) الإخراج ليس له تموج نبضي ، ولكن يوجد تيار إدخال نبضي.
وضع عمل DCM والميزات ذات الصلة
تعمل أجهزة التبديل في وضع CCM عندما يكون تيار الحمل كبيرًا ، ولكن عندما ينخفض تيار الحمل ، سينخفض تيار التموج ككل ، كما هو موضح في الشكل 2 ، عندما يتم تقليل تيار الحمل إلى نصف الذروة إلى الذروة قيمة التوافقيات ، أي Io = (Ip-Iv) / 2 ، تنخفض أدنى نقطة في المنحدر إلى الصفر ، عند هذه النقطة الدنيا ، يكون تيار المحرِّض صفرًا وتخزين طاقة المحرِّض يساوي صفرًا. إذا تم تقليل تيار حمل المحرِّض بشكل أكبر ، فسوف يدخل المحرِّض عملية DCM ، وسوف يتغير شكل موجة الجهد والتيار بشكل كبير كما هو موضح في الشكل 6 أدناه ، وستتغير وظيفة النقل بشكل كبير.
صورة 6
من الشكل الموجي 4 ، يمكن ملاحظة أن تيار المحرِّض ينخفض إلى 0 ، مما يتسبب في إيقاف تشغيل الصمام الثنائي الحر. إذا حدث هذا ، فإن الطرف الأيسر للمحث مفتوح. من الناحية النظرية ، يجب أن يعود الجهد عند الطرف الأيسر للمحث إلى Vout ، لأنه لا يوجد المزيد من التيار في المحرِّض L ولا يحدث أي تذبذب. ومع ذلك ، نظرًا لوجود العديد من السعات الطفيلية حولها ، مثل السعة الطفيلية للثنائيات و SW ، يتم تشكيل دائرة تذبذب. مثل المنحنيات 2 و 3 ، تظهر إشارة جيبية وتختفي بعد بضع دورات ، والتي ترتبط بتخميد المقاومة. ومع ذلك ، قد تكون هناك اختلافات في الاختبار الفعلي ، على سبيل المثال ، في اختبار ACT4065A ، يتم اختبار شكل موجة SW / D ، ولكن التذبذب في المنتصف ، كما هو موضح في الشكل 7 أدناه ، وهو في وضع DCM.
الشكل 7
يتحكم محول باك في جهد الخرج بقيمة ثابتة على نطاق الحمل بأكمله ، حتى لو دخل المحرِّض في عملية غير مستمرة. لذلك ، من السهل جعلنا نسيء فهم أن المحث الذي يدخل في وضع التشغيل المتقطع ليس له أي تأثير على تشغيل الدائرة. في الواقع ، تغيرت وظيفة النقل للدائرة بأكملها ، ويجب أن تتكيف حلقة التحكم مع هذا التغيير.
بالنسبة لمنظم باك ، لا توجد مشكلة في أن ينتقل المحث إلى الوضع غير المستمر. قبل الدخول في الوضع المتقطع ، جهد خرج التيار المستمر Vout = Vin · Ton / T. لاحظ أن هذه الصيغة لا علاقة لها بمعامل تيار الحمل ، لذلك عندما يتغير الحمل ، لا توجد حاجة لضبط دورة العمل D ، ويظل جهد الخرج ثابتًا. في الواقع ، عندما يتغير تيار الخرج ، يتغير الوقت أيضًا بشكل طفيف لأن انخفاض الجهد على الجهد ومقاومة المحرِّض Q1 تتغير قليلاً مع التيار ، الأمر الذي يتطلب من Ton إجراء التعديلات المناسبة.
بعد الدخول في عملية DCM ، ستتغير وظيفة النقل ، ولن يتم تطبيق وظيفة النقل الخاصة بـ CCM ، وسيقل وقت تشغيل المحول مع انخفاض تيار خرج التيار المباشر. فيما يلي وظيفة النقل في وضع التشغيل DCM ، وترتبط دورة العمل بتيار الحمل ، وهي:
نظرًا لأن حلقة التحكم تريد التحكم في جهد الخرج ليكون ثابتًا ، فإن مقاومة الحمل R تتناسب عكسًا مع تيار الحمل. بافتراض أن Vout و Vin و L و T ثابتة ، من أجل التحكم في الجهد ليكون ثابتًا ، يجب أن تختلف دورة العمل مع تيار الحمل.
في تيار التحويل الحرج ، تنتقل وظيفة النقل من CCM إلى DCM. عند العمل في CCM ، تظل دورة العمل ثابتة ولا تتغير مع تيار الحمل ؛ عند العمل في DCM ، تتغير دورة العمل مع انخفاض الحمل الحالي.
مما سبق ، يمكن تلخيص خصائص محول DCM باك:
1) م يعتمد على الحمل الحالي ؛
2) بالنسبة لدورة العمل التي تم تحديدها ، يكون معامل النقل M تحت DCM أكبر من معامل النقل في CCM ، وعندما يكون تيار الحمل منخفضًا ويعمل في DCM العميق ، يمكن أن يصل M بسهولة إلى 1.
CCM مقابل DCM
1) العمل في وضع DCM ، والذي يمكن أن يقلل من استهلاك الطاقة ، تكون كفاءة التحويل لوضع DCM أعلى ، والتي تنتمي إلى تحويل الطاقة الكامل ؛
2) العمل في وضع DCM ، يكون تموج الإخراج الحالي أكبر من CCM ؛
3) العمل في وضع DCM ، عندما يكون تيار المحرِّض 0 ، سيحدث التذبذب ؛
4) عند العمل في وضع CCM ، لا علاقة لجهد الخرج بتيار الحمل. عند العمل في وضع DCM ، يتأثر جهد الخرج بالحمل. من أجل التحكم في الجهد ليكون ثابتًا ، يجب أن تتغير دورة العمل مع تغيير تيار الحمل.