سوئیچ زنی نرم در مبدل DC به DC افزاینده (بوست)

مقدمه : 

سوئیچ زنی نرم چیست؟

سوئیچ زنی نرم به حالتی اطلاق میشود که در حین روشن و خاموش شدن سوئیچ های قدرت تلفاتی به شکل گرما رخ ندهد.برای درک بهتر تفاوت سوئیچ زنی معمولی(سخت) و سوئیچ زنی نرم شکل زیر را مشاهده کنید.

در شکل بالا ، خط قرمز رنگ بیانگر ولتاژ و خط سبز رنگ بیانگر جریان سوئیچ است.در حین روشن شدن سوئیچ ، ولتاژ دو سر آن به تدریج کم و جریان سوئیچ افزایش می یابد.همچنین سطح زیر منحنی ولتاژ و جریان در حین سوئیچ زنی بیانگر میزان تلفات سوئیچ زنی سوئیچ است.

 

در حالت تئوری ، اگر ولتاژ سوئیچ به صورت کامل صفر و یا نزدیک به صفر شود و سپس جریان از سوئیچ عبور کند ، در این حالت میتوان تلفات سوئیچ زنی در حالت روشن شدن را به حداقل مقدار ممکن رساند که به این حالت اصطلاحا ZVS یا Zero Voltage Switching گفته میشود.به همین ترتیب میتوانیم حالت ZCS یا Zero Current Switching یا سوئیچ زنی در حالت جریان صفر را تعریف کنیم.

برای درک بهتر این موضوع میتوانید از تصویر زیر نیز کمک بگیرید.(بخش مشخص شده تحت عنوان SOA بیانگر ناحیه عملکرد ایمن یا soft operating area است.)

مبدل افزاینده ی DC به DC ما اگر بتواند ویژگی بالا در آن گنجانده شود میتواند به عنوان مبدل بوست با سوئیچ زنی نرم استفاده شود.روش های بیشماری وجود دارد تا بتوان این کار را انجام داد.پایه ای ترین روش برای انجام این کار ، استفاده از ساختاری است که دارای سلف و خازن بوده و یک نوسان اجباری که باید در کنترلر پیاده شود.

چهار مبدل اصلی DC به DC با سوئیچ زنی نرم در شکل زیر جمع آوری شده است.

این مبدل ها ، گاهی به عنوان مبدل های رزونانسی نیز شناخته میشوند.اگر رزونانس تنها در حین سوئیچ زنی رخ دهد به آن ها Quasi resonant گفته میشود.

همانطور که در شکل بالا مشاهده میکنید ، در دو سر سوئیچ در هر ساختار یک خازن و در امتداد هر سوئیچ یک سلف وجود دارد که این سلف و خازن ها در ساختارهای پایه ای این مبدل ها وجود نداشته و هدف از استفاده از آن ها ایجاد یک نوسان است.به دلیل وجود این نوسان ، ولتاز سوئیچ در یک لحظه ی خاص صفر خواهد شد.حال اگر در این لحظه ی خاص وضعیت سوئیچ را تغییر دهیم آنگاه zvs برای سوئیچ ما رخ خواهد داد.

به همین شکل اگر با وجود نوسان جریان سوئیچ در هنگامی که جریان سوئیچ صفر میشود وضعیت سوئیچ را تغییر دهیم آنگاه ZCS حاصل خواهد شد.

همانطور که در شکل بالا قابل مشاهده است ،ولتاژ سوئیچ پس از آنکه به مقدار صفر رسید سوئیچ در وضعیت روشن شدن قرار میگیرد.در طراحی سلف و خازن مربوط به این ساختار ها باید به این نکته توجه شود که مقدار سلف و خازن باید به نحوی انتخاب شود که در هر سیکل سوئیچ زنی به طور کامل دشارژ ولتاژ خازن و جریان سلف رخ دهد.

 

همچنین برای مطالعه ی بیشتر در این مورد میتوانید از این مقاله که به زبان انگلیسی نگارش شده است استفاده کنید.(اینجا کلیک کنید.)

برای اطلاعات بیشتر میتوانید به پست قدیمی ما در رابطه با سوئیچ زنی نرم اینجا کلیک کنید.