مقدمه و تحلیل مبدل :

در حالت کلی ، همه ی مبدل های dc به dc با چرخیدن سریع حالت روشن و خاموش یک ماسفت (یا آی جی بی تی) عمل میکنند که معمولا فرکانس آن نیز بالا است.

 

 

برای یک مبدل سپیک (sepic) هنگامی که پالس در حالت بالا است ماسفت روشن شده و مدار به این گونه عمل میکند :

 

سلف 1 از طریق ولتاژ ورودی و سلف از طریق خازن 1 شارژ میشوند . دیود خاموش بوده و خروجی با خازن 2 ادامه پیدا میکند.

 

 

 

شکل1 . مبدل سپیک در حالت روشن بودن سوئیچ

 

 

هنگامی که پالس در حالت پایین قرار میگیرد ماسفت خاموش بوده و مدار بدین شکل عمل میکند :

سلف ها از طریق دیود به خروجی بار متصل شده و خازن ها شارژ میشوند.

 

 

شکل2 . مبدل سپیک در حالت خاموش بودن سوئیچ

 

با انتخاب مقدار زمان وظیفه (duty cycle) بیشتر از 0.5 این مبدل به شکل افزاینده ی ولتاژ و با انتخاب زمان وظیفه کمتر از 0.5 این مبدل به شکل کاهنده ی ولتاژ خروجی عمل میکند.

 

از مزیت های این مبدل نسبت به مبدل باک-بوست و کاک میتوان به این مورد اشاره کرد که در این مبدل برخلاف مبدل باک بوست و کاک اگر در حالت افزاینده و یا کاهنده مورد استفاده قرار بگیرد پلاریته ی ولتاژ خروجی در آن در هر دو حالت ثابت بوده و پلاریته ولتاژ خروجی تغییر نمیکند.

 

 

از نکات عملی انتخاب فرکانس مناسب برای این مبدل میتوان به این نکته اشاره کرد که فرکانسی برای سوئیچ زنی مناسب است که ریپل زیادی را بر روی سوئیچ ها تحمیل نکرده و باعث نشود سلف ها نیز به اشباع بروند.

 

 

محاسبه زمان وظیفه :

در حالت غیر ایده آل مقدار زمان وظیفه برای مبدل سپیک از طریق فرمول زیر محاسبه میشود :

در فرمول بالا ، Vo همان ولتاژ خروجی ، VD افت ولتاژ دیود (diode drop) و Vi نیز ولتاژ ورودی است. (افت ولتاژ دیود را ما در این جا 0.5 ولت در نظر گرفته ایم.)

 

 

طراحی سلف :

در حالت تئوری ، هرچه مقدار سلف ها بیشتر باشند مدار بهتر عمل کرده و ریپل آن کاهش می یابد. اگرچه ، سلف هر چه بزرگ تر باشد گران تر میشود و مقدار مقاومت درونی اش نیز افزایش می یابد. ساختن بهترین مبدل نیازمند انتخاب سلف هایی است که به اندازه ی کافیی بزرگ باشند تا ریپل ولتاژ و جریان در حد مطلوبی قرار بگیرند. برای انتخاب مقدار سلف داریم :

با فرض آنکه مقدار ورودی ما در کمترین حالت 6 ولت  مقدار حداکثر زمان وظیفه0.6 و حداکثر ریپل جریان خروجی 0.5 آمپر و فرکانس سوئیچ زنی نیز 50 کیوهرتز باشد مقدار سلف های مناسب برای این مبدل به طور تقریبی برابر با 150 میکرو هانری میشود.

 

 

مقادیر شبیه سازی :

ولتاژ ورودی : Vin=20 ولت

سلف1و2 : L2=L1=150 mh

خازن1و2 : C1=C2=100 uf

مقاومت خروجی : Rout=10 ohm

فرکانس سوئیچ زنی : Fsw =50 khz

مقدار زمان وظیفه در نظر گرفته شده : D=0.4

 

 

نتایج شبیه سازی :

بنابر استاندارد های جهانی ، ولتاژ خروجی باید دارای ریپلی کمتر از 0.1 ولتاژ خروجی باشد.

شکل3. ولتاژ خروجی

همانطور که در شکل بالا قابل مشاهده است ریپل ولتاژ خروجی ما برابر با 0.1 ولت بوده که بسیار بهتر از استاندارد جهانی است.

همچنین جریان خروجی ما نیز بر اساس استاندارد ها باید دارای ریپلی کمتر از 0.5 آمپر جریان خروجی باشد گه این مهم نیز در این شبیه سازی صادق است.

 

 

شکل 4 . نمای کلی شبیه سازی مبدل سپیک

 

 

بخش دانلود :

 

شبیه سازی های متلب

duty cyclesepicباک-بوستزمان وظیفهسپیکشبیه سازیطراحی سلففرکانس سوئیچ زنی

دیدگاهتان را بنویسید