محل تبلیغات شما

ترانس 220 به 12-ترانس 220 به 24-ترانس 380 به 220



اینورتر 12 ولت به 220 ولت یا مبدل برق خودرو 500 وات یه گزینه بسیار عالی و خوب برای کمپ،مسافرت،اتاق های نگهبانی و کانکس ها و ساختمان های درون باغ،ویلا،روشنایی چادر عشایر حتی یک دستگاه تامین برق اضطراری در خانه هنگام نبودن برق است.با ساخت این اینورتر و داشتن یک مبدل خودرو 12 به 220 ولت شهری 500 وات درون اتومبیل به یک منبع برق 220 ولت ای 500 وات ای جهت راه اندازی انواع دستگاههای برقی با حداکثر توان مصرفی 500 وات و لامپ روشنایی و .دسترسی خواهد داشت.
با مولتی ترن موجود در مدار میتوانید فرکانس خروجی را به راحتی تغییر دهید که پیشنهاد میشود رو 50 هرتز تنظیم شود.



حتمابرای ماسفت ها از هیت سینگ مناسب و همین طور از خمیر سیلی برای تبادل گرما استفاده شود،برای خروجی 500 وات واقعی حتما از ترانس 220 به 12 ولت 8 یا 12 امپر استفاده کنید.
توجه کنید ای سی اسیلاتوری که در مدار استفاده شده CD4047 میباشد.
لیست قطعات:
ای سی CD4047
ماسفت IRF3205  چهار عدد
ترانزیستور S8050 دو عدد
ترانزیستور S8550 دو عدد
خازن 3300 میکروفاراد 25 ولت دو عدد
خازن 470 نانو فاراد عدسی یا پلی استر
مقاومت 10 کیلو اهم دو عدد
مقاومت 1 کیلو اهم چهار عدد
مقاومت 220 اهم
مقاومت 4.7 اهم چهار عدد
مولتی ترن 10 کیلو اهم ایستاده
LED مات زرد
ترانس 220 به 12 ولت


در اغلب کارخانجات سازنده الکتروموتور،به جای ساختن موتورهای تکفاز با سیم بندی خاص خود ،معمولا همان موتور های سه فاز را با استفاده از یک یا دو خازن به عنوان موتورهای تکفاز به بازار عرضه می کنند.(هزینه کمتر به خاطر نداشتن کلید گریز از مرکز و نیز ساده بودن سیم بندی)پس استاتور موتور های تکفاز خازنی در حقیقت سه فازه بوده،سیم بندی سه فاز و حتی ترمینالها(محل اتصال)نیزبه صورت اتصال ستاره یا مثلث بسته شده اند.اما در واقع راه اندازی به جای جریان سه فاز،انرا با برق تکفاز به کار می اندازند.
همانطور که گفته شد،روی بدنه این نوع ماشین یک یا دو خازن نصب شده است.مدار راه اندازی این گونه موتورهامطابق اشکال زیر است:



                                                                             

توان موتور سه فاز وقتی با جریان یکفاز راه اندازی میشودحدود 60% تا 70%توان نامی موتور در جریان سه فاز است.در بازار این نوع موتور ها را ،موتور های یک فاز  خازنی می نامند. موتور زمانی با قدرت نوشته شده روی پلاک خود کار میکند که سیم بندی ان به صورت اتصال مثلث بسته شده است.
موتور های سه فاز380 ولت میتوانند به جای موتور های یکفاز 220 ولت به شبکه اتصال داده شوند به شرط انکه برای ایجاد میدان دوار توسط اختلاف فاز از یک خازن استفاده شود.در قسمتی که خازن با سیم پیچی موازی به صورت سری وصل می شود ،جریان جلو افتاده بدین ترتیب در مداراختلاف فاز بوجود می اید و میدان دوار ایجاد میشود.جهت گردش موتور بستگی به طرز اتصال سیم پیچی کمکی و خازن دارد.
برای تبدیل موتورهای سه فاز 380 ولت به تکفاز 220 ولت ،برای هر کیلو وات قدرت در ولتاژ 110 ولت به ظرفیت 250 میکرو فاراد  و برای ولتاژ 220 ولت خازن به ظرفیت 70 میکرو فاراد و برای ولتاژ 380 ولت خازن به ظرفیت 22 میکرو فاراد باید انتخاب شود و در نتیجه موتور با 80 درصد قبلی کار میکند و گشتاور اولیه بستگی به نوع اتصال دارد که مقدار ان از 25 درصد تا 60 درصد قابل تغییر است.
برای ایجاد گشتاور اولیه بیشتر ،میتوان از یک خازن راه انداز برای کمک با خازن موتور استفاده کرد ولی باید پس از بکار افتادن موتور خازن راه انداز از مدار توسط کلید قطع شود.(380 به 220 ولت)
ترانس 380 ولت به 1000 ولت

ترانس 380 و 400 ولت به 220 ولت ایزوله

بنام خداوند بخشنده بخشایشگر
در برق 3 فاز توان مصرفی مجموع توانی است که از هر فاز عبور میکند. اگر فازها را به R و S و T نمایش دهیم:
         
و اگر بار 3 فاز متعادل باشد،توان مصرفی هر سه فاز با هم برابر است
             
توان هر یک از فاز ها را میتوان بطور جداگانه اندازه گیری و محاسبه کرد:
     
که در ان VRولتاژ فاز به نوترال و I جریان یکی از فازها هستند. 
و هر گاه بخواهیم از ولتاژ فاز به فاز استفاده کنیم چون:
      
اگر ولتاژ و جریان بصورت بردار باشند توان کل را میتوان از حاصلضرب ولتاژ در مزدوج جریان بدست اورد.
      
که در ان علامت i در بردار جریان عوض شده است.وقتی اتصال سه فاز بصورت ستاره است و از سیم نوترال استفاده میشود،اگر بار مصرفی روی سه فاز متعادل نباشد باید از سه واتمتر استفاده کرده و توان هر یک از فازها را با توجه به اینکه جریان در کدام جهت در حرکت است اندازه گیری نموده و با هم جمع کرد،هر فازی که جریان آن از طرف مدار مصرف کننده به طرف مولد است باید کم کرد. ولی اگر از سیم نوترال استفاده نمیشود یا اتصال بصورت مثلث است میتوان تنها از 2 واتمتر استفاده کرد،زیرا جریانی که از یک فاز عبور میکند مجبور است که از طریق یکی از دو فاز دیگر که اندازه گیری میشود عبور کند. زاویه ضریب قدرت را میتوان از وات مصرفی دو فاز بدست آورد که فرمول آن بدون اثبات در اینجا نوشته میشود.
                              
وقتی زاویه فی از 60درجه کمتر باشدکسینوس فی (ضریب قدرت) از 0/5 بیشتر باشد توانی که از هر دو فاز عبور میکند به طرف مدار مصرف کننده بوده و جمع توان مصرفی W=W1+W2 است و هر گاه زاویه فی برابر با 60 درجه باشد کسینوس فی (ضریب قدرت)برابر 0/5 باشد یکی از واتمتر ها صفر نشان میدهد و تنها یک واتمتر عدد مصرفی را نشان میدهد و اگر زاویه از 60درجه بیشتر باشد یعنی ضریب قدرت از 0/5 کمتر باشد،یکی از واتمتر ها توانی را نشان میدهد که از مصرف کننده بطرف تولید کننده در حرکت است و چون جریان آن عکس است لذا توان مصرفی  W=W1-W2 میباشد.
مثال:در یک مدار سه فاز مثلث 2 واتمتر نصب شده است که یکی 9 وات را نشان میدهد و دیگری 15 وات.ولتاژ فاز به فاز 380 ولت است.تعیین کنید ضریب قدرت مصرفی و جریان هر فاز و ولت امپر مصرفی را؟ حل:
             
چون زاویه ضریب قدرت از 60 درجه کمتر است یعنی ضریب قدرت آن از 0/5 بیشتر است لذا هر دو توان بطرف مدار مصرفی حرکت میکنند و باید با هم جمع شوند.

اگر در این محاسبه از ولتاژ فاز به نوترال استفاده میکردیم آنگاه:

مثال:در یک سیستم 3 فاز دو واتمتر نصب شده و هر دو یک عدد را نشان میدهند.ضریب قدرت را محاسبه کنید.اگر یک واتمتر دو برابر دیگری نشان دهد ضریب قدرت چقدر است؟

همانطور که دیدیم اگر یک واتمتر دو برابر دیگری را نشان دهد ضریب قدرت 0/866 میشود.
مثال:یک کارگاه با برق 3 فاز 380 ولت بطور معمول از هر فاز 12 امپر مصرف میکند و ضریب قدرت آن 85% است. توان انرا بطور کامل محاسبه کنید:

مثال:تعیین کنید 200 کیلو وات برق 380 ولت 3 فاز روی هر فاز چند امپر عبور میدهد،اولا در صورتیکه ضریب قدرت آن واحد است،ثانیا در صورتیکه ضریب قدرت آن 0/85 است.؟ حل:هر کیلو وات یکهزار وات است:

بطوریکه ملاحظه شد هر چه ضریب قدرت کمتر باشد جریان بیشتری عبور کردهو ولت آمپر آن بالاتر است.به همین دلیل در واحد های صنعتی سعی میشود ضریب قدرت بالاتری بدست آید تا با جریان کمتری توان مفید بیشتری بتوان از سیم ها عبور داد.واضح است که وقتی جریان کمتری از سیم ها عبور میکند میتوان سیم نازکتری بکار برد.در جریان های زیاد این موضوع از نظر اقتصادی بسیار مهم است.
مثال:تعیین کنید 25 آمپر برق 380 ولت 3 فاز چند وات است.اولا ضریب قدرت را 95% فرض کنید، ثانیا ضریب قدرت را 65% در نظر بگیرید، ثالثا در هر حالت زاویه ضریب قدرت را نیز محاسبه کنید.حل:



مثال:تعیین کنید 100 آمپر برق 380 ولت 3 فاز با ضریب قدرت 0.70 و 0.90 چند کیلو ولت آمپر و کیلو وات و کیلو وار است؟

برای امتحان جواب های بدست امده میتوان بطریق زیر نیز عمل کرد:

بطوریکه ملاحظه میشود بالا بردن ضریب قدرت در ولت آمپر مصرفی تاثیری ندارد ولی باعث میشود که وات مصرفی بالا رفته و وار مصرفی کاهش یابد.
مثال:تعیین کنید 25 کیلو ولت آمپر برق سه فاز با ضریب قدرت 80% و 90% چند کیلو وات برق مصرفی را تعیین میکند؟حل:

بطوریکه دیده میشود با همان مقدار توان کل،ازدیاد ضریب قدرت باعث ازدیاد کیلو وات قابل مصرف میگردد.
مثال:برای تعیین ضریب قدرت مصرفی یک کارگاه که با برق 380 ولت سه فاز کار میکند شماره کنتور آن در ساعت 9 صبح قرائت شده و برابر با 252.578 کیلو وات ساعت است و در ساعت یازده صبح مجدداقرائت شده و برابر با 337.981 کیلو وات ساعت میباشد.جریان مصرفی هر فاز بطور یکنواخت در عرض این مدت 265 آمپر است. تعیین کنید ضریب قدرت انرا؟

مقایسه برق تکفاز و سه فاز

فرض کنید بخواهیم 100 کیلو وات برق را به نقطه دیگری برای مصرف انتقال دهیم.چنانچه ولتاژ آن 220 ولت یک فاز و ضریب قدرت آن 90% باشد جریان آن عبارتست از:

چنانچه همین مقدار توان مفید را با برق سه فاز که ولتاژ فاز به نول آن مشابه ولتاژ قبلی یعنی 220 ولت و ضریب قدرت آن نیز 90% باشد انتقال دهیم،جریان آن عبارتست از:

یعنی در برق سه فاز جریانی که از هر فاز عبور میکند ثلث جریان برق یک فاز با همان قدرت و ولتاژ است.چنانچه در برق سه فاز از 4 سیم استفاده شود و در برق یک فاز از دو سیم،مقدار سیم مصرفی سه فاز نسبت به یک فاز 4/2=2 خواهد بود.با انکه مقدار سیم دو برابر است ولی چون جریان آن 1/3 است و میتوان سطح مقطع کوچکتری برای سیمها بکار برد و مخارج برق سه فاز 2/3 برق یک فاز خواهد بود. اگر در برق سه فاز بجای 4 سیم تنها از 3 سیم استفاده شود نسبت صرفه جوئی 3/2(1/3)=1/2 خواهد بود،ولی چون استفاده از سیم زمین از نظر ایمنی ضروری است نمیتوان هزینه را تا 1/2 تقلیل داد و عملا عدد 2/3 قابل قبول است. باید توجه داشت که این اعداد تنها جنبه تقریبی دارند.
ترانس 380 به 24 ولت

ترانس 220 به 24 ولت
اندازه گیری هر کمیت مفروض،اصولا عبارتست از عمل یا حاصل مقایسه آن کمیت با یک استاندارد از پیش تعریف شده. از آنجا که دو کمیت مقایسه میشوند،نتیجه به صورت مقدار عددی بیان میشود.برای اینکه نتایج اندازه گیری معنی داشته باشد.اساسا دو شرط لازم است:1-استاندارد به کار رفته برای مقایسه باید دقیقا تعریف شده باشدو پذیرش عام یافته باشد.2-دستگاه به کار رفته و روش پذیرفته شده باید موجه باشد.
منظور از اولین شرط این است که یک استاندارد قبول شده برای مقایسه وجود داشته باشد.یک وزن نمیتواند فقط سنگین باشد.آن فقط میتواند به سنگینی یک جسم دیگر(استاندارد)باشد.مقایسه ای باید انجام شود و اگر این مقایسه نسبت به یک استاندارد شناخته شده انجام نشود ارزش آن محدود خواهد بود. و شرط دوم عبارتست از اینکه دستگاه اندازه گیری باید در دفعات مختلف یک کمیت معین را یک مقدار بخواند و بعلاوه باید بتوان توانایی دستگاه را برای انجام اندازه گیری صحیح امتحان نمود.


ترانسفورماتور جریان(current transformer)
برای اندازه گیری جریانهای خیلی زیاد AC از ترانسفورماتور جریان استفاده میشود.ترانسفورماتور جریان چنان بکار میرود که سیم پیچ اولیه آن با خط حامل جریان اندازه گیری شونده متوالی است و بنابر این ،جریان اولیه را بار ثانویه ترانسفورماتور جریان مشخص نمیکند.اولیه،بسیار کم دور است و بنابر این ولتاژ چندانی بین دو سرش نیست.ثانویه ترانسفورماتور جریان تعداد دور بیشتری دارد که تعداد دقیق انرا نسبت دورها مشخص میکند.پیچک جریان آمپرسنج مستقیما بین دو سر ثانویه وصل می شود. بنابر این ثانویه ترانسفورماتور جریان تقریبا در حالت اتصال کوتاه قرار دارد.یکی از سرهای سیم پیچ ثانویه به زمین وصل شده است تا در صورت شکست عایق ،ایمنی کارکنان و تجهیزات همجوار حفظ شود.
 ترانسفورماتورهای جریان برای داشتن نسبت تبدیلی طراحی می شوند كه هنگام جاری شدن جریان در سیم پیچ اولیه ، جریان پنج یا یك آمپر را در سمت ثانویه ( اندازه گیری ) فراهم كند . سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور جریان با مدار قدرت بطور سری اتصال می یابد . بنابراین برای كاهش تلفات توان و افت ولتاژ ، سیم پیچ اخیر دارای یك یا چند دور سیم قطور است. سیم پیچ ثانویه ، شامل تعداد دور نسبتا زیادی از سیم نسبتا باریك است كه انتهای آنها مستقیما به آمپرمتر یا مدارات جریان دیگر وصل می شود .
ترانسفورماتور جریان دارای یک رنج و بعضی دیگر از انواع آن دارای چند رنج هستند.اکثر سازندگان ترانسفورماتور تک رنج را همراه با آمپرمتر به صورت یکجا ارائه میدهند و نسبت جریان ترانسفورماتور را روی درجه بندی آمپرمتر 5 آمپری تاثیر می دهند.مثلا اگر ترانس 600/5 A داشته باشد ،آمپر متر را از صفر تا 600 آمپر مدرج میکنند.
   ضریب تبدیل ترانسفورماتور جریان:
ترانسفورماتور جریان ،جریان اولیه را با یک نسبتی به ثانویه منتقل میکند.این نسبت را ضریب تبدیل ترانسفورماتور می نامند.به عنوان مثال هر گاه درجه بندی آمپر متر از صفر تا 5 آمپر بود و ما ترانسفورماتور جریان با ضریب تبدیل 600/5 را بکار بردیم باید مقدار جریان خوانده شده را در عدد 600/5 ضرب کنیم تا مقدار واقعی جریان بدست اید.
    امپرمتر انبری
در مواردی لازم است که بدون قطع مدار جریان انرا اندازه گرفت.برای اینکار از وسیله ای که در اصطلاح به آمپر متر انبری معروف است استفاده میشود.آمپرمتر انبری تشکیل شده از یک ترانسفورماتور جریان که فقط دارای سیم پیچ ثانویه است و یک آمپرمتر نیز به خروجی آن متصل می باشد.هسته این ترانسفورماتور دو تکه و به شکل انبر ساخته شده است.با باز کردن دهانه انبری شکل سیم حامل جریان را داخل هسته قرار می دهند و بدین صورت با بستن دهانه انبر ،این سیم بعنوان سیم پیچ اولیه ترانس محسوب می شود و آمپر متر جریان را نشان می دهد.
روشهای اندازه گیری ولتاژهای زیاد AC
الف-استفاده از پرابهای مخصوص ولتاژ زیاد
ب-استفاده از ترانسفورماتور ولتاژ(Potantial-Transformator)
الف-استفاده از پرابهای مخصوص ولتاژ زیاد:برای اندازه گیری ولتاژ های زیاد AC (معمولا بالای 1KV) از پرابهای مخصوص ولتاژ زیاد استفاده میشود.این پرابها دارای امپدانس داخلی خیلی بزرگ هستند تا قسمت اعظم ولتاژ در داخل پراب افت کند.
ب- استفاده از ترانسفورماتور ولتاژ :روش دیگر اندازه گیری ولتاژ زیاد AC استفاده از ترانسفورماتور ولتاژ است. ترانسفورماتور ولتاژ ، دارای دو دسته سیم پیچی است که سیم پیچ طرف ولتاژ زیاد آن (فشار قوی) به ولتاژ زیاد وصل و طرف فشار ضعیف آن به ولتمتر وصل میشود.معمولا در ترانسفورماتورهای ولتاژ طرف فشار قوی آن برای هر ولتاژی ( مانند 6 کیلو ولت،11 کیلو ولت،20 کیلو ولت و .)که باشد طرف فشار ضعیف آنرا 100 ولت در نظر می گیرند و ولتمتری که به ثانویه ترانسفورماتور ولتاژ وصل میشود ولتمتر 0-100 ولت است.
ضریب تبدیل ترانسفورماتور ولتاژ
در یک ترانسفورماتور ولتاژ،نسبت ولتاژ طرف فشار قوی به فشار ضعیف را ضریب تبدیل ترانسفورماتور می نامند.مقدار ولتاژی را که در طرف ثانویه ترانسفورماتور می خوانیم باید در ضریب تبدیل ترانسفورماتور ضرب کنیم تا مقدار واقعی ولتاژ بر حسب ولت بدست آید.بعنوان مثال اگر یک ترانسفورماتور ولتاژ با ضریب تبدیل 11000ولت/100 ولت داشته باشیم که در طرف ثانویه 66 ولت ولتاژ دارد ولتاژ واقعی 66*110=7260 ولت است.
(ترانس 380 ولت به 220 ولت)





ترانس 380 ولت به 220 ولت ایزوله

در کشور ایران ولتاژ سه فاز 380 ولت میباشد. و اختلاف ولتاژ هر فاز با سیم نول 220 ولت میباشد. نکته قابل ذکر اینجاست که  تمام مصرف کننده های سه فاز را نمیشود به یک مدل به شبکه سه فاز وصل و راه اندازی نمود و گاها باعث سوختن و اسیب دیدن مصرف کننده میشود.چرا؟
 جواب و راه حل:

در روی پلاک مصرف کننده های سه فاز ،ولتاژ نامی و نوع اتصال ان نوشته

میشود. بطور مثال اگر بر روی پلاک یک موتور الکتریکی نوشته شده باشد

Δ220V

بدین معنی است که به هر سیم پیچ ان ولتاژ 220 ولت میتوان

 وصل کرد به عبارت دیگر ولتاژ کاری هر سیم پیچ 220 ولت

 است در صورتیکه بخواهیم این موتور را به شبکه 380 ولت

وصل کنیم،باید حتما اتصال سیم پیچهای موتور را به صورت

ستاره ببندیم تا ولتاژ دو سر هر سیم پیچ برابر با 220 ولت شود

 و سیم پیچها صدمه نبیند.در صورتی که این مصرف کننده به

صورت مثلث به شبکه وصل شود (شبکه 380 ولت) خواهد

سوخت. گاهی اوقات بر روی پلاک موتور های سه فاز دو ولتاژ

ذکر میشود بطور مثال 380/660 در این صورت ولتاژ کمتر ،ولتاژ

مجاز هر سیم پیچ میباشد یعنی هر سیم پیچ تحمل ولتاژ 380

ولت را دارد پس این موتور را میتوان به صورت

مثلث به شبکه سه فاز که ولتاژش 380 ولت است وصل کرد.

و برای راه اندازی در شبکه 660 ولتی باید به صورت ستاره به

 شبکه وصل شود.

مثال: بر روی پلاک موتور الکتریکی ولتاژ 380/220 نوشته شده

این موتور را به چه صورت میتوان به شبکه 380 ولت وصل

کرد؟جواب: 380/220 نشان دهنده این است که ولتاژ کاری دو سر

هر سیم پیچ این موتور 220 ولت است (همیشه ولتاژ کمتر را

باید ولتاژ سیم پیچ در نظر بگیریم) بنابر این موتور را باید به

 صورت اتصال ستاره به شبکه برق 380 ولت وصل نمود که در

 این صورت هر سیم پیچ بین نول و یک فاز است که

ولتاژش 220 ولت است.و اگر به

 صورت مثلث به شبکه برق 380 ولت وصل شود، موتور خواهد

سوخت.(380 به 220)

 ترانس 380 به 220 و ترانس 220 به 24 ولت








ترانس 220 به 24 ولت
ضریب قدرت یا همان پاور فاکتور (PF)
در بسیاری از کارخانه ها برای کاهش برق مصرفی یا بهبود کیفیت توان از تابلوهای خازن در انواع سه فاز(380 ولت) و تکفاز(220 ولت) استفاده میکنند
در این بحث می خواهیم بدانیم که اولا چرا  و ثانیا چگونه خازن مورد نظر را محاسبه کنیم.
همانطور که میدانیم عملکرد خازن در جریان مستقیم(DC)، با جریان متناوب(AC) متفاوت میباشد.و همچنین نوع خازن ها نیز با هم متفاوت است در خازن هایی که در جریان مستقیم استفاده میشود ظرفیت خازن و ولتاژ کاری و نوع ان(الکترولیتی،سرامیکی،پلی استر.) طبق کاربردمان مهم است اما در خازن های AC ظرفیت و ولتاژ کاری خازن و توان خازن و سه فاز یا تکفاز بودن ان برای ما مهم است.

چرا باید ضریب قدرت اصلاح شود؟ و چرا برای این کار باید از خازن استفاده کنیم؟
به فرمول زیر دقت کنیم.

W=P COSΦ

از فرمول بالا مفهمیم که هر چه ضریب قدرت کمتر باشد ،با در دست داشتن توان معینی بر حسب کیلو ولت امپر ،وات کمتری برای مصرف در اختیار است.

به عبارت دیگر برای وات مصرفی معین مثلا یک هزار کیلو وات ، هر چه ضریب قدرت کمتر باشد امپر بیشتری مورد نیاز است.برای درک بهتر این مطلب ، جریان مصرفی را با ضریب قدرت 90% و 60% مقایسه میکنیم.


وقتی ضریب قدرت از 60% به 90% می رسد جریان مصرفی از 2530 امپر به 1690 امپر کاهش میابد.لذا هر چه ضریب قدرت بالاتر باشد هزینه شبکه برق و ترانسفورماتور ها و تابلوی برق کاهش می یابد و قدرت مفید ژنراتور های برق افزایش می یابد و افت ولتاژ را می توان در حد کمی نگاه داشت.بنابر این در سیستم های برق سعی میشود ضریب قدرت هر چه ممکن بالاتر باشد.در سیستم های برق چون از موتور ها و ترانسفور مر های مختلف استفاده میشود خاصیت خود القایی سیم پیچ ها باعث میگردد که جریان نسبت به ولتاژ تاخیر فاز پیدا کند.در این حالت می توان برای جبران تاخیر فاز و بالا بردن ضریب قدرت از خازن یا موتور سنکرون استفاده کرد.در برخی از شبکه های برق ممکن است جریان نسبت به ولتاژ تقدم فاز داشته باشدمانند شبکه ای که در ان از موتور سنکرون استفاده میشود.در این حالت برای بالا بردن ضریب قدرت میتوان از ترانس های انحراف فاز استفاده کرد تا اختلاف فاز را جبران کند.

در شکل زیر زاویه ضریب قدرت نشان داده شده است. توان کل مصرفی بر حسب ولت امپر برابر است با مجموع توان مفید بر حسب وات و توان غیر مفید بر حسب وار.



در سیستمی که تاخیر فاز باعث مصرف توان غیر مفید می گردد می توان خازن تصحیح ضریب قدرت نصب نمود به طوریکه تقدم فاز آن جبران تاخیر فاز مدار مصرف کننده را بنماید،زیرا توان غیر مفید لازم را برای مدار تامین می نماید.پس هر دستگاهی که توان غیر مفید مصرف کند تاخیر فاز دارد و هر دستگاهی که توان غیر مفید تولید نماید تقدم فاز دارد.(خازن توان غیر مفید تولید میکند)



در شکل بالا  وار خازن  برابر با  وار مدار  بوده و چون در جهت عکس آن عمل میکند یکدیگر را خنثی میکنند لذا بردار توان کل برابر با بردار   وات است و زاویه ضریب قدرت صفر و ضریب قدرت  آن برابر با یک میباشد.  

خازن ها را میتوان بطور سری مانند شکل 1 و به طور موازی مانند شکل 2 و 3 بکار برد.هر گاه امپدانس هر یک از فازها برابر با Z باشد انگاه:


برای تصحیح ضریب قدرت میتوان برای هر فاز خازنی بطور سری بکار برد تا امپدانس آن برابر با Z شود.

برای انکه زاویه ضریب قدرت صفر شود باید تساوی زیر برقرار باشد:

و چون توان غیر مفید سیستم در هر فاز برابر است با:

برای جبران آن با داشتن توان غیر مفید(توان راکتیو) می توان ظرفیت خازن را محاسبه کرد:

و اگر بخواهیم از ولتاژ استفاده کنیم:

باید توجه داشت که در اینجا V ولتاژدو سر خازن و I جریانی است که از خازن عبور میکند.برای تعیین خازن لازم،ظرفیت و توان غیر مفید(توان راکتیو) آن باید تعیین گردد.معمولا خازن ها دارای مقدار کمی مقاومت و خاصیت خود القایی هستند که باید در نظر گرفته شود.

همانطور که گفته شد توان غیر مفید(توان راکتیو) بین خازن و مدار رفت و برگشت میکند و برای آنکه این بار روی خطوط برق تحمیل نشود خازن را باید هرچه نزدیکتر به محل مصرف کننده نصب کرد. خازنی که برای تصحیح ضریب قدرت نصب میشود نباید با خازن هایی که برای جلوگیری از پارازیت های رادیویی موتورهای برقی بکار میرود اشتباه کرد.

مثال: یک موتور برقی 380 ولت با 75 آمپر برق سه فاز 50 هرتز و ضریب قدرت 60% کار میکند. برای انکه ضریب قدرت موتور به 100% برسد خازن سری لازم را برای هر فاز تعیین کنید و انگاه جریانی که موتور همراه با خازن مصرف میکند را بدست آورید؟

توان مفید و غیر مفید ان را محاسبه میکنیم.

برای انکه ضریب قدرت به یک برسد هر یک از سه خازن باید بتواند 39،5/3 کیلو وار  برق وارد مدار موتور کند.

                                                               سه عدد خازن 1355 میکرو فاراد  39.5 کاوآ مورد احتیاج است.در این حالت کل توان مصرفی برابر با توان مفید است و توان غیر مفید صفر است.   

باید توجه داشت که شبکه برق 44.82 امپر به موتور همراه با خازن میدهد ولی جریانی که از خازن عبور می کند چون با موتور سری است 75 آمپر میباشد زیرا 60 امپر جریان غیر مفید بین خازن و موتور در جریان است.

مثال:   توان خازن سری لازم برای انکه ضریب قدرت یک بار 100 کیلو واتی را از 60% به 90% برسانیم تعیین کنید،در صورتیکه ولتاژ 10 کیلو ولت و برق سه فاز 50 هرتز است.

           برای بدست اوردن توان غیر مفید بطریق زیر نیز میتوان عمل کرد

اکنون میتوان بردار توان را رسم کرد:

توان لازم برای خازن 84.4 کیلو وار  است که برای هر خازن 28.13  کیلو وار میشود.

بطوریکه دیدیم:

پس برای تغییر زاویه ضریب قدرت از فی 1 به فی 2  وقتیکه کیلو وات مصرفی معلوم است میتوان توان خازن را بطریق زیر بسهولت محاسبه کرد:


مثال:

تعیین کنید توان خازنی که ضریب قدرت بار به ظزفیت 250 کیلو وات را از 0.5 تاخیر فاز به 0.95 تاخیر فاز برساند.؟

حل: توانی که از هر فاز عبور میکند 250/3 است  لذا برای تعیین هر یک از خازن ها:

توان هر یک از خازن ها از 117 کیلو وار است و جمعا 351 کبلو وار میباشد.

مثال:

خازن های موازی برای تغییر ضریب قدرت بار 100 کیلو واتی را از 80% تاخیر فاز به 100% پیدا کنید در صورتیکه ولتاژ 10 هزار ولت سه فاز و 50 هرتز باشد؟

حل:

مثال:

برای یک بار 80 کیلو واتی سه فاز 50 هرتز که 100 امپر برق با ضریب قدرت 80% مصرف میکند خازن سری نصب میشود بطوریکه تنها 80 امپر برق مصرف گردد.توان خازن را محاسبه کنید؟

حل: برای بدست آوردن ضریب قدرت پس از نصب خازن:

طرفین معادله اول را بر طرفین معادله دوم تقسیم میکنیم:



مثال:یک شبکه برق که میتواند 1000 کیلو وات با ضریب قدرت 90% تامین کند به یک واحد صنعتی برق میرساندکه 777کیلو وات برق مصرف میکند و به علت اینکه ضریب قدرت آن پایین است تمام جریان شبکه را مصرف میکند.توضیح دهید برای بهبود این سیستم برق چه میتوان کرد.؟ حل:میتوان با نصب خازن که توان آن برابر تفاضل کیلو وار برق یک هزار کیلو واتی با ضریب قدرت 90% و کیلو وار برق مصرف کننده ضریب قدرت ان را تصحیح نمود.

جریانی که شبکه در این حالت میتواند تامین کند I1 برابر است با:

واحد صنعتی نیز همین جریان را با همین ولتاژ مصرف میکند،لذا میتوان ضریب قدرت آنرا بدست آورد:

پس از حذف رادیکال 3 در V از صورت و مخرج کسر ضریب قدرت واحد صنعتی بدست میاید.

پس از نصب خازن که توان ان 536 کیلو وار است توان غیر مفید این واحد از 1020 کیلو وار به 484 کیلو وار تقلیل می یابد.


و چون توان کل شبکه با ضریب قدرت 0.9 عبارتست از:

ظرفیت اضافی در شبکه نیز موجود است.نصب خازن در شبکه های برق باعث بالا رفتن ولتاژ میگردد و در حقیقت یکی از دلایلی که خازن برای شبکه های برق نصب میگردد برای بالا بردن ولتاژ بدلیل افت ولتاژ،در ساعاتی است که مصرف برق اضافه میشود.اضافه ولتاژی که خازن بوجود میاورد در ساعاتی که بار سبک است ممکن است زیان اور باشد لذا سوئیچ های لازم برای قطع و وصل آن باید نصب گردد. در واحد های صنعتی چون نمیتوان برای هر موتور یک خازن نصب کرد،تعدادی خازن در ایستگاه اصلی برق (بانک خازنی) نصب میگردد که بترتیب اضافه شدن بار مصرفی وارد مدار میگردد ظرفیت مجموعه خازن هایی که بطور موازی با هم وصل شود مجموع ظرفیت انهاست. 

ولتاژی که در اثر نصب هر خازن اضافه میگردد برابر است با:

مثال:مجموعه ایی از 5 خازن هر کدام یک هزار میکرو فاراد به طور سری به هریک از تابلو های برق مصرف کننده وصل شده است.اضافه ولتاژی که خازن ها ایجاد میکنند در حالتیکه مصرف برق 5 کاوآ و 9 کاوآ میباشد را محاسبه کنید.شبکه برق 380 ولت ،سه فاز ،50 هرتز است.



ترانس 380 به 220 ولت،ترانس 380 ولت،ترانس 220 ولت،ترانس 24 ولت


1-2: انواع رگولاتورهای ولتاژ:

مدارات رگولاتور ولتاژ به سه دسته تقسیم می شوند. در رگولاتور نوع سری  یک المان کنترل خطی ( ترانزیستور ) بصورت سری و ولتاژ DC رگوله نشده برای ثابت نگهداشتن ولتاژ خروجی و فیدبک استفاده می شود. ولتاژ خروجی کمتراز ولتاژ ورودی رگوله نشده است و مقداری قدرت در المان کنترل تلف می شود.

یک نوع دیگر از این رگولاتورها رگولاتور موازی است که در آن المان کنترل بجای سری شدن با بار از خروجی به زمین بسته می شود و موازی با بار قرار می گیرد. یک مثال ساده مقاومت  به اضافه دیود زنر است. روش دیگری برای تولید یک ولتاژ DC رگوله شده که اساسأ از آنچه تاکنون دیده ایم متفاوت است وجود دارد و آن رگولاتور سوئیچینگ است. شکل ( 1-2 )  یک رگولاتور سوئیچینگ را نشان می دهد.

 

          شکل (1-2) یک رگولاتور سوئیچینگ ساده

2-2: چاپرهای DC:

در بسیاری از کاربردهای صنعتی نیاز به تبدیل یک منبع DC ولتاژ ثابت به یک منبع ولتاژ متغیر می باشد. چاپر DC وسیله ای است که مستقیمأ DC را به DC تبدیل می کند. چاپر  می تواند به جهت افزایش یا کاهش پله ای ولتاژ منبع DC بکار گرفته شود. از اینرو        می توان  چاپرها را به دو دسته  سوئیچر کاهنده و سوئیچر افزاینده تقسیم کرد.


 

شکل ( 2-2 ) یک چاپر کاهنده ( کاهش پله ای ) را نشان می دهد. با باز و بسته شدن سوئیچ ولتاژ دو سر بار صفر یا Vin می شود. در اینجا کلید می تواند یک MOSFET قدرت یا BJT قدرت یا تریستور قدرت با کموتاسیون اجباری باشد.

از چاپر می توان جهت بالا بردن ولتاژ DC استفاده کرد که در شکل ( 3-2 ) با نام چاپر افزاینده ( افزایش پله ای)  نشان داده شده است. هنگامی که سوئیچ بسته است انرژی در  سلف ذخیره می شود و زمانیکه سوئیچ باز میشود انرژی ذخیره شده در سلف به بار منتقل می شود و جریان سلف کاهش می یابد.

اگر یک خازن بزرگ همانطوری که با خط چین در شکل نشان داده شده است متصل شود ولتاژ خروجی پیوسته خواهد بود.

چاپرها دو نوع عملکرد متفاوت دارند :

1- عملکرد فرکانس ثابت. در این روش فرکانس چاپر ثابت نگه داشته می شود و زمان بودن کلید تغییر داده می شود. پهنای پالس در این روش تغییر می کند و این نوع کنترل مدولاسیون پهنای پالس ( PWM ) نام دارد.

 2- عملکرد فرکانس متغییر. در این حالت فرکانس چاپر تغییر می کند و زمان روشن و خاموش بودن ثابت نگه داشته می شود. این روش مدولاسیون فرکانس نام دارد. در این روش فرکانس باید در محدوده وسیعی تغییر یابد تا رنج کاملی از ولتاژ خروجی را داشته باشیم که بدلیل هارمونیکها یی با فرکانسهای غیر قابل پیش بینی طراحی فیلتر آن دشوار می شود.

 

3-2: اصول رگولاتورهای سوئیچینگ:

چاپرهای DC را می توان در رگولاتورهای تغییر دهنده حالت جهت تبدیل یک ولتاژ DC معمولأ تثبیت نشده به یک ولتاژ خروجی DC تثبیت شده بکار گرفت. تثبیت کردن معمولأ   از طریق روش مدولاسیون پهنای پالس در یک فرکانس ثابت انجام می گیرد و عنصر کلیدزنی معمولأ BJT یا MOSFET یا IGBT قدرت می باشد. اجزا رگولاتورهای تغییر دهنده حالت در شکل ( 4-2 ) نشان داده شده اند.

از شکل ( 4-2 ) می توان دریافت که خروجی یک چاپر DC با بار مقاومتی و ناپیوسته و شامل هارمونیکهایی می باشد.

مقدار ریپل ولتاژ خروجی معمولأ با استفاده از یک فیلتر LC کاسته می شود. رگولاتورهای سوئیچینگ به صورت مدارهای مجتمع یافت می شوند. طراح می تواند فرکانس کلیدزنی را با انتخاب مقادیر R و C نوسان کننده فرکانسی انتخاب کند. به عنوان یک قانون سر انگشتی برای حداکثر کردن بازده حداقل دوره تناوب نوسان گر باید حدود 100 مرتبه بیشتر از زمان کلیدزنی ترانزیستور باشد.

 برای مثال اگر ترانزیستوری زمان کلیدزنی برابر 0.5 میکرو ثانیه داشته باشد دوره تناوب نوسان گر 50 میکرو ثانیه خواهد بود که در نتیجه حداکثر فرکانس نوسان گر kHz 20 خواهد بود.

این محدودیت ناشی از تلفات کلیدزنی ترانزیستور می باشد. تلفات کلیدزنی ترانزیستور با فرکانس کلیدزنی افزایش و در نتیجه بازده کاهش می یابد. بعلاوه تلفات هسته سلفها کارکرد با فرکانس بالا را محدود می سازد.

ولتاژ کنترلی Vc با مقایسه ولتاژ خروجی با مقدار مطلوب آن بدست می آید. Vc را می توان با یک ولتاژ دندان اره ای Vr مقایسه کرد تا سیگنال کنترلی PWM برای چاپر DC تولید شود. این عمل در شکل ( 4-2 ) نشان داده شده است.





تراشه های UC42/3/4/5 انتخاب خوب و بهینه ای برای منابع تغذیه OFF LINE و DC به DC می باشند. شكل ( 4-5 ) دیاگرام پایه این خانواده را نشان می دهد.

از ویژگیهای این خانواده عبارتند از:

1- راه اندازی با جریان كمتر از mA 1

2- دارا بودن یک ولتاژ مرجع مطمئن و دقیق برای استفاده در ورودی تقویت كننده خطا

3- قابلیت محدود كردن جریان

4- دارا بودن ترانزیستورهای خروجی با توانایی درایو كردن MOSFET های نوع N یا ترانزیستورهای BJT در جریان های با پیک بالا

5- عملكرد تا فركانس kHz 500

6- دارا بودن قابلیت قطع در صورت كافی نبودن ولتاژ ورودی ( UVLO )

تفاوت اساسی بین IC های این خانواده در آستانه UVLO و زمان وظیفه ( D.C ) آنها    می باشد كه در شكل ( 5-5 ) مقادیر آنها برای تراشه های مختلف این گروه داده شده است.

شكل ( 6-5 ) عملكرد بخش UVLO را بصورت حلقه هیسترزیس نشان می دهد. همانطور كه در شكل دیده می شود پس ماندی برابر 5 ولت در اثر نوسانات Vcc در نظر گرفته شده است. همانطوری كه گفته شد ماكزیمم D.C برای UC3842/3 به 100% و برای UC3844/5 به 50% ( توسط یک فلیپ فلاپ نوع T كه در داخل IC وجود دارد ) محدود می شود. برای عملكرد بهینه در تراشه زمان مرده ( Dead Time ) نباید از 15% نوسان ساز داخلی كند.


همچنین داریم:

D.C (max) = 1-(tdead-T)               ( UC3842/3 )

D.C (max) = 1-(tdead-2T)             ( UC3844/5 )

برای انتخاب مقادیر Rt و Ct ابتدا باید زمان مرده مدار مشخص گردد و سپس نزدیكترین مقدار استاندارد خازن Ct از طریق شكل ( 7-5 ) بدست آید. با داشتن فركانس مورد نیاز برای مدار و مقدار Ct مقاومت Rt با استفاده از فرمول زیر بدست می آید:

Fosi (kHz) = 1.72/[Rt (kΩ)×Ct (F)]

باید توجه داشت كه IC های UC3844/5 دارای یک مقسم بر 2 بوسیله دو فلیپ فلاپ برای داشتن ماكزیمم زمان وظیفه (D.C ) 50% هستند. بدین دلیل فركانس نوسان ساز داخلی باید دو برابر فركانس سوئیچینگ مورد نظر انتخاب شود.

شكل ( 8-5 ) نمونه ای از قابلیت كنترل جریان در این خانواده از IC های PWM را نشان می دهد.


همانطور كه در شكل دیده می شود ابتدا جریان به ولتاژ تبدیل شده و سپس به فیلتر پایین گذر ( RC ) یا ترانسفورمر داده شده و بعد وارد تراشه می شود. دلیل استفاده از فیلتر یا ترانسفورمر جلوگیری از اسپایكهای موجود در لبه شكل موج جریان  ( كه به خاطر  ظرفیت خازنی در كلكتور ترانزیستور قدرت مدار بوجود می آید ) می باشد. اگر این حالت گذرا تضعیف نشود می تواند بصورت دائمی پالس خروجی PWM را حذف كند. ثابت زمانی مدار RC باید تقریبأ برابر طول مدت وجود اسپایک باشد ( معمولأ چند صد نانو ثانیه كافی است ). در حالت استفاده از فیلتر رابطه پیک جریان حس شونده بصورت زیر است:

Ip = (Vc-1.4)/3Rs

در فرمول فوق Vc ولتاژ خروجی تقویت كننده خطا ( E.A ) می باشد.

با بكارگیری ترانسفورمر قبل از فیلتر تلفات توان در مقاومت Rs و خطاهایی كه بوسیله جریان مبنا ایجاد می شود كاهش یافته و یک نوع ایزولاسیون خوب نیز انجام می شود.

در این حالت نیز رابطه پیک جریان حس شونده بصورت زیر می با شد:

 

Ip = N(VR/Rs) = N(Vc-1.4)/3Rs

در صورت استفاده از قابلیت محدود سازی جریان چنانچه ولتاژ پایه 3 از IC به یک ولت برسد پیک جریان ( بدون ترانسفورمر ) بصورت زیر معین می شود:

Imax = 1 (volt)/Rs

یكی از پایه های تقویت كننده در تراشه به ولتاژ V 2.5 با 2% خطا وصل بوده و از طریق پایه شماره 2 و پایه شماره 1 جبران سازی بصورت خارجی و برای كنترل كردن پاسخ فركانسی حلقه بسته مدار صورت می گیرد.

شكل ( 9-5 ) یک نوع جبران سازی برای پایداری در هر نوع توپولوژی با كنترل جریان بجز مبدلهای فلای بک و بوست را نشان می دهد. اجزای Zf قطبی را به حلقه فیدبک اضافه می كنند كه صفر حاصل از خازن فیلتر خروجی مدار را از بین می برد.

رگولاتورهای بوست و فلای بک صفری در نیمه راست صفحه مختلط و در تابع تبدیل شان دارند. یک نمونه جبرانسازی برای این مبدلها با هدف تولید قطبی توسط Cp و Rp در شكل   ( 9-5 ) نشان داده شده است.

تقویت كننده خطا در این تراشه ها می تواند جریان برون دهی تا mA 0.5 و درون دهی      ( SINK ) تا mA 2 را داشته باشد. ضمنأ یک محدودیتی برای مقاومت Rf ( در قسمت جبرانساز ) بصورت زیر داده شده است:

Rf (min) = [VE.A (max)-2.5]/0.5 (mA) = 7 (kΩ)

خروجی های UC3842/3/4/5 بصورت توتم پل بوده ( و SINGLE ENDED ) بوده و قابلیت درایو كردن گیت ترانزیستورهای MOSFET با جریان پیک Amp 1 و BJT با جریان متوسط mA 200 را دارند. قرار دادن مقاومتی در خروجی ترانزیستورهای توتم پل برای محدود كردن جریان لازم جهت درایو MOSFET ها و BJT ها لازم است.

بدون این مقاومت پیک جریان توسط  dV/dt ترانزیستورهای توتم پل و خازن ترانزیستور خروجی معین می شود.

همچنین با بكارگیری یک دیود شوتكی در خروجی IC از منفی شدن ولتاژ خروجی كه باعث ناپایداری PWM می شود می توان جلوگیری كرد.

سری خانواده تراشه های UC3842/3/4/5 قابلیت همزمانی ( استفاده از فركانس نوسان ساز خارجی بجای نوسان ساز داخلی ) را دارا می باشند. ساده ترین تركیب مداری در شكل ( 10-5 ) نشان داده شده است. البته باید توجه داشت كه فركانس نوسان ساز داخلی باید كمتر از فركانس پالس خارجی باشد ( بطور نمونه 20% فركانس خارجی با دامنه V 0.5 ).

PWM ها می توانند به یک CLOCK آنالوگ یا دیجیتالی ( مثل تراشه 555 یا یک میكروپروسسور با برنامه نرم افزاری ) بصورت شكل ( 10-5 ) متصل شوند.




در سالهای اخیر انواع گسترده ای از IC ها که عملکردهای پیچیده تر را در یک منبع تغذیه امکان پذیر و آسان می کند به بازار عرضه شده است.

پس از انتخاب آرایش و سطح انتظارات برای تهیه یک طرح دلخواه انتخاب بهترین IC کنترل کننده باید انجام گیرد. علی رغم اختلافات فراوان شباهتهای بسیاری بین این IC ها وجود دارد.

موارد زیر در اغلب آنها مشترک است:

1- یک نوسان ساز که در فرکانس پایه کار می کند و موج مثلثی جهت استفاده در PWM را تولید می کند.

2- راه انداز خروجی که توان کافی را جهت بکارگیری در مقاصد کم و متوسط ( میانه ) تولید می نماید.

3- ولتاژ مبنا که ولتاژ پایه را جهت مقایسه خروجیها و همچنین یک ولتاژ پایدار برای سایر بخشها تولید می کند.

4- تقویت کننده ولتاژ خطا که با بهره بالا ولتاژ مقایسه ای را بین ولتاژ خروجی  و ولتاژ مبنای پایدار تامین می کند.

5- یک مبدل خطا یا مبدل ولتاژ به عرض پالسی که D.C خروجی را متناسب با سطح ولتاژ خطا تنظیم می کند.

اینها بلوکهای اصلی یک تراشه مدولاسیون عرض پالس ( PWM  IC ) را تشکیل می دهند.

بخشهایی که در یک سطح بالاتر کاری ممکن است لازم باشند عبارتند از:

1- یک تقویت کننده جریان اضافی که تغذیه را در شرایط غیر طبیعی در ارتباط با بار حفاظت می کند.

2- یک مدار شروع نرم که مطابق نامش برای راه اندازی نرم خروجی بکار می رود.

3- کنترل کننده زمان مرده که حداقل عرض پالس PWM را کنترل می کند و از هدایت همزمان دو ترانزیستور ممانعت بعمل می آورد.

4- یک ناظر ولتاژ حداقل که از شروع بکار کردن مدار در شرایطی که ولتاژ نامناسبی در ورودی وجود دارد جلوگیری می کند.

برای شروع پروسه طراحی نخست باید توپولوژی مدار مورد نیاز مناسب انتخاب شود ( اینکه یک یا دو راه انداز در خروجی داشته باشیم ) و بدین صورت نیازهای اولیه IC را تعیین می کنیم.

کنترل کنندهای با یک سر خروجی تنها یک سوئیچ قدرت و انواع دوگانه دو سوئیچ قدرت را تحت کنترل خود دارند. کنترلرهای با دو خروجی در توپولوژی های نیم پل و تمام پل و پوش پول بکار می روند.

IC های مجهز به دو خروجی مضاعف دارای یک بخش اضافی به نام حافظ پالس دوگانه هستند تا یک سوئیچ قدرت نتواند دو بار پیاپی روشن شود ( که به اشباع تراسفورمر      منجر شود ). عامل دوم نوع سوئیچ قدرت بکار گرفته شده است. بعضی از IC های PWM ترانزیستور خروجی برای راه اندازی دارند که اینها برای راه اندازی ترانزیستورهای دو قطبی لازم است و امکان دارد ترانزیستور کمکی خروجی هم لازم باشد.

برای ماسفتهای قدرت طرح توتم پل بهترین انتخاب است. این راه اندازهای خروجی برای هدایت ترانزیستورها ایده آال هستند همچنین جهت تامین جریانهای شارژ و دشارژ خازنهای گیت لازم هستند. بعلاوه هر یک از ترانزیستورهای خروجی توان هدایت هر ترانزیستور را با حداقل قطعات دارند.

بطور کلی در IC های PWM سه نوع حالت کنترل وجود دارد که عبارتند از:

1- حالت ( نوع ) کنترل شبه رزونانسی

2- حالت ( نوع ) کنترل ولتاژ

3- حالت ( نوع ) کنترل جریان

 

1-5: حالت ( نوع ) کنترل شبه رزونانسی:

منابع تغذیه سوئیچینگ شبه رزونانسی تکنولوژیی هستند که شکل موجهای هدایت سوئیچهای قدرت را به شکل سینوسی شکل می دهند. این تضمین می کند که در طی نوسانات سوئیچینگ حاصلضرب ولتاژ و جریان برابر صفر باشد. به عبارت دیگر تلفات سوئیچینگ در نیمه هادی برابر صفر است.

این انواع مبدل از یکی از روشهای کنترل زیر بهره می گیرند:

1- زمان روشن ثابت و زمان خاموش متغییر برای جریان سوئیچ برابر صفر

2- زمان خاموشی ثابت و زمان روشن متغییر برای ولتاژ سوئیچ برابر صفر

کنترل بوسیله تغییر تعداد چرخه های هدایت رزونانسی بار خروجی در ثانیه انجام می گردد. IC های کنترل کننده ای به بازار عرضه شده اند که نیازمندیهای این نوع تغذیه را تامین    می کنند. یک IC کنترل رزونانسی نمونه را می توان در شکل ( 1-5 ) پیدا کرد. بعضی از انواعی که اخیرأ عرضه شده اند عبارتند از:

MC34066  ZCS

LD405  ZCS

UC3860  ZCS

شکی نیست که در آینده نزدیک انواع بیشتری هم ارائه خواهد شد.



2-5: حالت ( نوع ) کنترل ولتاژ:

این روشی بود که در اولین منابع تغذیه سوئیچینگ و برای سالهای زیادی در صنعت استفاده می شد. مدل پایه این حالت در شکل ( 2-5 ) نشان داده شده است.

از مشخصات اصلی این روش وجود یک مسیر فیدبک به همراه مدولاسیون عرض پالس ( مقایسه یک ولتاژ خطا با یک شکل موج دندان اره ای ) می باشد و محدود کردن جریان باید بصورت جداگانه ای صورت گیرد.

مزیتهایی را که این نوع تکنیک کنترل شامل می شود عبارتند از:


1- طراحی و تجزیه و تحلیل یک حلقه فیدبک راحتر است.

2- یک موج دندان اره ای با دامنه بزرگ حد نویز خوبی را به منظور پایداری ایجاد می کند.

3- رگولاسیون بار به خوبی صورت می گیرد.

معایبی را که حالت کنترل ولتاژ دارا می باشد عبارتند از:

1- هر تغییری در خط یا بار ابتدا بصورت تغییر در ولتاژ خروجی حس می شود وسپس توسط حلقه فیدبک تصحیح می گردد که این عمل معمولأ به کندی صورت می گیرد.

2- جبران سازی پیچیده تر است بخاطر اینکه بهره حلقه فیدبک با ولتاژ ورودی تغییر  می کند.

3- فیلتر خروجی منابع معمولأ دو قطب به حلقه کنترل اضافه می کنند که بنابراین افزودن یک قطب مسلط فرکانس پایین و یا یک صفر به تقویت کننده خطا را برای جبران سازی موجب می شود. حالت کنترل ولتاژ هنگامی می تواند انتخاب مفیدی باشد که:

1- امکان تغییرات بار در خروجی وجود داشته باشد.

2- در شرایط کم بار که دامنه شکل موج جریان خیلی کم است برای پایداری عملکرد PWM.

3- کاربردهایی که در آن از پیچیدگیهای موجود در حلقه فیدبک دوتایی و یا جبران سازی شیب ( برای Duty Cycle بیشتر از 50% در حالت کنترل جریان ) باید جلوگیری شود.

4- توانهای بالا یا کاربردهای دارای پارازیت که نویز را روی شکل موج جریان سخت    می توان کنترل کرد.

5- چندین ولتاژ خروجی مورد نیاز است.

6- رگولاتورهایی با کنترل از طریق ثانویه که در آنجا عامل واکنش اشباع شدنی وجود دارد.

چند کنترلر نمونه تک خروجی و جفت خروجی در اینجا فهرست شده اند:

Single Ended Controllers:                           Double Ended Controllers:

SG1524                                                       SG1525/26/27

MC34060                                                    TL494/495

UA78S40

MC34063

3-5: حالت ( نوع ) کنترل جریان:

تمام معایبی که برای حالت کنترل ولتاژ گفته شد توسط حالت کنترل جریان قابل حل است. دیاگرام پایه این حالت در شکل ( 3-5 ) نشان داده شده است. همانطور که از شکل پیداست در اینجا اسیلاتور فقط وظیفه شکل موجی با فرکانس ثابت را دارد وبجای شکل موج     دندان اره ای در نوع کنترل ولتاژ نمونه ای از جریان خروجی بکار می رود.

مزایایی را که این روش کنترل به همراه دارد عبارتند از:

1- از آنجاییکه شیب جریان سلف با اختلاف ولتاژ ورودی و خروجی متناسب است بنابراین پاسخ تاخیردار ناشی از حس ولتاژ خروجی و تغییرات بهره حلقه در اثر تغییر ولتاژ ورودی حذف می شود.

2- بدلیل اینکه تقویت کننده خطا برای فرمان دادن جریان خروجی بیشتر بکار می رود تا ولتاژ خروجی بنابراین تاثیر سلف خروجی بر حلقه کمترین مقدار شده و فیلتر خروجی فقط یک قطب به حلقه فیدبک اضافه می کند. بنابراین جبران سازی ساده تری صورت گرفته و پهنای باند بیشتری حاصل می شود.

معایبی را که برای حالت کنترل جریان می توان برشمرد عبارتند از:

1- وجود دو حلقه فیدبک آنالیز مدار را مشکلتر می کند.

2- حلقه کنترل در D.C بیشتر از 50% ناپایدار می شود مگر آنکه توسط مداری که جبران کننده شیب نام دارد جبران شود. این جبران ساز باید به حلقه کنترل اضافه شود.


3- از آنجاییکه مدولاسیون کنترل توسط نمونه ای از جریان خروجی صورت گرفته است تشدیدهایی در رگولاتور می تواند نویزهایی را وارد حلقه کنترل کند.

4- اسپایکهای لبه شکل موج جریان منبع نویز دیگری هستند که در اثر خازنهای ترانسفورمر و جریان بازیافت یکسوکننده خروجی رگولاتور ایجاد می شوند.

5- با کنترل جریان رگولاسیون بار به خوبی صورت نمی گیرد.

حالت کنترل جریان زمانی می تواند انتخاب خوبی باشد که:

1- خروجی منبع تغذیه بصورت یک منبع جریان یا یک ولتاژ خروجی خیلی بزرگ با شد.

2- پاسخ دینامیکی سریعتری برای یک فرکانس سوئیچینگ داده شده نیاز باشد.

3- کاربرد ما در یک مبدل DC to DC باشد در حالیکه تغییرات ولتاژ ورودی زیاد است.

4- در کاربردهایی که قابلیت موازی شدن با بار وجود دارد.

5- در مدارات پوش پول زمانیکه تعادل فلوی ترانسفورمر مهم است.

6- در کاربردهای ارزان قیمت که حداقل قطعات مورد نیاز است.

فهرست بعضی کنترلرهای نوع جریان در اینجا آمده است:

Single Ended Controllers:                           Double Ended Controllers:

UC3842/43/45                                             CU3825

MC34129                                                     UC46/56

MC34065                                                     UCC/28/3806

CA1523/24                                                  UCC/28/3806


IC كنترل جریان TC170 از سری تراشه های كم مصرف و مناسب برای منابع تغذیه سوئیچینگ و مبدلهای DC به DC و كنترل موتورها می باشد. دیاگرام پایه این IC در شكل ( 11-5 ) نشان داده شده است.

از جمله ویژگیهای این تراشه عبارتند از:

1- خروجیهای مضاعف و توتم پل برای درایو كردن ترانزیستورهای MOSFET و BJT و دارا بودن زمان صعود و نزول ns 50 ( در بار pF 1000 ) كه موجب می شود توان ترانزیستورهای خروجی كاهش پیدا كند.

                                                     شکل 11-5

2-راه اندازی با تکنولوژی CMOS تا حداكثر جریان mA 3.8

3- دارا بودن صف كاملی از مدارات محافظ

4- تقویت كننده حس جریان تفاضلی و محدودیت جریان قابل برنامه ریزی

5- عملكرد فركانسی تا kHz 200

6- سازگاری پایه ها با IC های UC1/2/3846

7- دو یا چند كنترلرهای TC170 می توانند بصورت SLAVE و در حالت موازی و از یک نوسان ساز داخلی یا نوسان ساز خارجی بصورت MASTER عمل كنند.

شكل ( 12-5 ) نحوه اتصال Rt و Ct را برای تنظیم فركانس و شکل ( 13-5 ) رابطه فرکانس با قطعات Rt و Ct را برای IC نشان می دهد.

فركانس نوسان ساز در PWM از رابطه زیر بدست می آید:

Fo = [[1.27/(Rt×Ct)]-[2800/(Rt²×Ct)]][Ct/[Ct+150 (p)]]

مقاومت Rt بین 5 تا 50 كیلو و خازن ‍Ct بین 250 تا 1000 پیكو فاراد می تواند انتخاب شود. رابطه زمان مرده تراشه نیز بصورت زیر است:

Td = [2000Ct/[1-(2.3/Rt)]]

همانطوری كه مشاهده می شود ماكزیمم D.C توسط زمان مرده تنظیم می شود.

محدود كردن جریان در این PWM مانند شكل ( 14-5 ) صورت می گیرد.

رابطه پیک جریان محدود شونده بصورت زیر است:

Is = (V1-0.75)/3.15Rs           V1 = Vref[R2/(R2+R1)]

ابتدا R1 باید انتخاب شود .ترکیب مدار shut down  برای 50A و برای مقدار بزرگتر از 125A این کار صورت می گیرد.

چنانچه افزایش جریان بیش از حد باعث بیشتر شدن ولتاژ پایه ناوارونساز آپ امپ داخل تراشه از ولتاژ v1 گرددخروجی ها غیرفعال می گردند.

با اعمال سیگنالی بزرگتر از 350mV به پایه 16 تراشه (حالت shut down)  نیز خروجی ها غیر فعال می گردند.پاس ورودی باید حداقل 500ns عرض و 1v  دامنه داشته باشد تا تاحیر انتشار از ورودی به خروجی حداقل  گردد.(کمتر از 600ns  شود).

در این IC هرگاه ولتاژ ورودی بیشتر از 7.7V شود عملکردUVLO غیرفعال شده و ترانزیستور Q4  مطابق شکل (شکل 11-5)خاموش می گردد.

پس از این حالت و با قرار دادن خازنی در پایه 1 می توان از قابلیت راه اندازی نرم soft start در تراشه استفاده کرد.با شارژ خازن PWM از کمترین D.C و کمترین جریان شروع بکار میکند تا ولتاژ خروجی مدار به حد دلخواه برسد. 



حالت کنترل جریان توسط این IC از طریق تقویت کننده حس جریان (با بهره 3/15 و حد اکثر ولتاژ ورودی تفاضلی 1/1 ولت و محدوده ولتاژ ورودی مد مشترک از صفر تا Vin  ولت3   ) صورت میگیرد.

شکل زیر حالت های مختلف کنترل جریان را نشان میدهد. همان طور که مشاهده می شود در حالتیکه یک سر RS به زمین وصل است.در این صورت یک فیلتر RC حهت از بین بردن اسپایک های تولید شده در شکل موج جریان توسط ظرفیت خازنی موجود در کلکتور ترانزیستور قدرت مدار به کار میرود.یا در حالتی که مقاومت حس کننده جریان RS به زمین اتصال ندارد و یا حالتی که از یک ترانسفورمر استفاده میشود. جهت کاهش توان تلفاتی در RS و ایزولاسیون مناسب- هر چند گرانتر شدن و افزایش پیچیدگی مدار از معایب ان به شمار می اید.شکل های مختلف کنترل جریان توسط TC170 هستند.بمنظور کاهش تاخیر انتشار از ورودی تراشه به تقویت کننده جریان و خروجی شیب باید جریان حس شونده 1 میکرو ثانیه در کمترین عرض باشد در اینصورت تاخیر بین 300 تا 400 میکرو ثانیه خواهد بود.ویژگی قفل حالت زیر ولتاژ (UVLO) در این PWM برای ولتاژ کمتر از 7/7 ولت عمل میکند.(مقدار هیسترزیس 0/75 ولت است)یعنی در ولتاژ ورودی کمتر از این مقدار خروجی های IC غیر فعال میگردند. در این صورت دیگر نیازی به استفاده از خازن در پایه (15) ولتاژ ورودی، برای کاهش نوسانات ولتاژ نیست.






تثبیت ولتاژ 12 ولت با مدارهای مجتمع

چگونه با استفاده از ترانس 220 به 12 ولت AC ولتاژ 12 ولت DC تثبیت شده ( رگوله شده) بسازیم ؟ نمونه های متنوعی از تثبیت کننده های مبتنی بر مدارهای مجتمع وجود دارد که محدوده وسیعی از ولتاژهای خروجی را پوشش میدهند.مدار داخلی محدود کننده جریان انها به صورت قطع جریان ناشی از اضافه بار حرارتی میباشد.رایج ترین نمونه های این نوع تثبیت کننده های ولتاژ در بسته های پلاستیکی TO220 ارائه شده اند . مدارهای مجتمع مزبور ولتاژ ثابت مثبت سری 78xx یا منفی 79xx ایجاد میکنند. قطعه های مزبور با ولتاژ های خروجی مختلفی ارائه شده اند مانند 5 ولت،9 ولت،12 ولت،15 ولت و ولت و میتوانند جریانی تا حد یک امپر را ارائه کنند.
روش پایه استفاده از مدار های مجتمع سری 78xx در شکل ارائه شده.این مدار برای ولتاژ ورودی و خروجی مثبت طراحی شده است. که ما به عنوان مثال با استفاده از ترانس 220 به 12 ولت و پل دیود و خازن ولتاژ تثبیت نشده ای ایجاد میکنیم و با استفاده از مدار زیر این ولتاژ را به ولتاژ 12 ولت دی سی تثبیت شده تبدیل میکنیم.


باید به خاطر داشت که در بد ترین حالت ولتاژ تثبیت نشده ورودی باید دست کم به اندازه 3 ولت از ولتاژ خروجی مورد نظر بیشتر باشد . تاوان در نظر نگرفتن این نکته کاهش میزان تثبیت کنندگی و افزایش دامنه هوم ولتاژ اصلی تا حد غیر قابل قبول میباشد. علاوه بر این نباید گذاشت ولتاژ تثبیت نشده ورودی نسبت به ولتاژ خروجی مورد نظر بیش از حد بالا رود . اگر اختلاف ولتاژ انها از 15 ولت بیشتر شود ،توان تلفاتی قطعه مزبور بسیار بالا خواهد رفت این حالت نیز به نوبه خود موجب فعال شدن بی موقع مدار محافظت در مقابل اضافه بار حرارتی میشود. در ادامه مشخصه های معمول این تثبیت کننده های ولتاژ ثابت با جریان خروجی 100 میلی امپر و 1 امپر و 2 امپر ارائه خواهد شد.

تثبیت ولتاژ 12 ولت و تقویت جریان

با اضافه کردن ترانزیستور پر قدرتی به مدار پایه مدارهای مجتمع تثبیت کننده ولتاژ سه پایه،جریان خروجی ان به میزان بسیار زیادی افزایش می یابد. شکل زیر مثالی از تثبیت و تقویت جریان خروجی میباشد.به عنوان نمونه با استفاده از ترانس 220 به 12 ولت و پل دیود و خازن ولتاژ تثبیت نشده ای فراهم کرده ایم و با استفاده از مدار زیر این ولتاژ را به ولتاژ 12 ولت تثبیت شده و امپر خروجی 5 امپر تبدیل میکنیم.

باید به خاطر داشت که تثبیت خط تغذیه مثبت به ترانزیستور p-n-p احتیاج دارد.
در صورت استفاده از تثبیت کننده های سری 79xx تثبیت خط تغذیه منفی به ترانزیستور n-p-n احتیاج دارد.
ترانزیستور قدرتی که در شکل نشان داده شده نمونه های پلاستیکی ترانزیستور معروف 2955 میباشد .یعنی به جای محفظه فی TO3 ، در بسته های پلاستیکی TAB ارائه شده اند. زیرا نصب TIP2955  نسبت به نمونه هایفی مشابه اسانتر بوده و حد اکثر جریان عبوری انها نیز 15 امپر میباشد. تا زمانی که جریان خروجی از 60 میلی امپر کمتر باشدعملکرد تثبیت کننده به صورت معمول خواهد بود.یعنی ترانزیستور فعال نخواهد بود . اما اگر جریان خروجی از این مقدار بیشتر شود ،ترانزیستور روشن شده و جریان اضافه  از ان طریق به سمت بار مصرفی عبور میکند.در این حالت ترانزیستور میتواند جریانی تا حد 5 امپر را در خروجی ارائه کند و مقاومت خروجی مدار نیز در حدود 0/1 اهم یا کمتر خواهد بود. باید دقت کرد که خنک کننده مورد استفاده برای TR1 باید برای عبور مداوم حد اکثر جریان مصرفی از ترانزیستور مناسب باشد. مثلا اگر ولتاژ ورودی تثبیت کننده 12 ولت باشد برای ارائه جریانی در حد 2 امپر خنک کننده ای با مقاومت حرارتی c/w 2 یا کمتر مورد نیاز میباشد. برای جریانی در حد 5 امپر ، مقاومت حرارتی خنک کننده باید 0/5 c/w یا کمتر باشد.
این مدار را میتوان برای سایر تثبیت کننده های ولتاژ ثابت با خروجی 5 ولت و  9 ولت نیز مورد استفاده قرار داد. البته به شرطی که ولتاژ تثبیت نشده ورودی نیز به همان نسبت افزایش یابد.یعنی ولتاژ ورودی باید به اندازه 4 الی 7 ولت از ولتاژ خروجی مورد نظر بیشتر باشد مثلا نمونه 12 ولت ان به ولتاژ ورودی 17 ولت احتیاج دارد. باید توجه داشت که در این حالت  دیگر مدار محدود کننده جریان این تثبیت کننده های 3 پایه عمل نخواهد کرد ،و جریان عبوری در حالت اتصال کوتاه به افت ولتاژ dc بر روی مقاومت بستگی خواهد داشت. اگر از ترانس و یکسو ساز مناسبی استفاده شده باشد،با استفاده از فیوز های سریع 5 امپری می توان مدار را در مقابل افزایش بیش از حد جریان محافظت کرد.

منبع تغذیه سوئیچینگ ساده(مبدل DC به DC)



این منبع تغذیه سوئیچینگ ساده ،از یک ای سی نیمه هادی ناسیونال استفاده میکند.این طراحی،ساخت منبع تغذیه فشرده (کم حجم)را ممکن میسازد.     LM2675   در ولتاژهای خروجی مختلف قابل تهیه می باشد:  12v-5v-3/3v  همچنین یک نوع هم با ولتاژخروجی قابل  تنظیم وجود دارد.وقتی مانند مدار شکل بالا ان را به کار می بریم ،این تراشه یک جریان خروجی حد اکثر 500 میلی امپر را تحویل میدهد.
فرکانس سوئیچینگ آی سی 260khz است.این فرکانس به ظاهر بالا امکان استفاده از بوبین ها و خازن های کوچک را در این طرح فراهم میکند.میزان کارایی بالا است و اندازه کلی مدار ساخته شده،کوچک است.در شرایط عادی ،رسیدن به بازده 90% معمولی است.در برخی کاربرد های بهینه یک بازده 95% هم قابل حصول است.
 IC شامل مدارات حفاظت داخلی در برابر خروجی های جریان بالا و اضافه بار حرارتی می باشد. دیگر مشخصات خوب این آی سی شامل:شروع نرم ،استفاده انتخابی از مولد پالس ساعت خارجی برای همزمان سازی چندین مبدل ولتاژ  و نویز کم ان می باشد.
مدار طراحی شده یک جریان خروجی 500 میلی امپر با یک ولتاژخروجی 5 ولت را تحویل می دهد.دیود D1 از نوع شاتکی با Urev=>45 و حداکثر جریان 3 امپر است.
 
مدار رگولاتور تقویت شده

چگونه با استفاده از ترانس 220 به 12 ولت AC ، ولتاژ تثبیت شده DC  رگوله شده با امپر بالا فراهم کنیم؟ به طور معمولی ، رگولاتور های ولتاژ 78XX فقط تا یک امپر می توانند تحویل دهند.مدار زیر با اضافه کردن یک تقویت کننده جریان به رگولاتور های ولتاژ سری 78XXمی تواند تا 10 امپر جریان بدهد. با توجه به میزان حد اکثر  جریان خروجی مورد نیاز،تقویت کننده جریان می تواند یک ترانزیستور قدرت و یا دو ترانزیستور قدرت که با هم موازی هستند باشد.ترانزیستور ها باید روی هیت سینگ قرار گیرند تاافت ولتاژ ناشی از افزایش دما ، کاهش یابد.وقتی دو ترانزیستور به طور موازی استفاده میشوند. یک مقاومت (R1) باید به پایه امیتر هر کدام وصل شود.و هر ترانزیستور باید روی هیت سینگ جدا وصل شوند.
با این مدار میتوان با استفاده از یک ترانس سیم پیچی شده هسته اهنی هر ولتاژی را با امپر تا 10 امپر تثبیت و رگوله کرد مثلا 5 ولت - 12 ولت - 24 ولت و .




جریان ماکزیمم 2 امپر    D1D4 =1N5401 -C1=4700 OR 2 *2200 - R1=0/47 - R2=1/2 - T1=2SB1064
جریان ماکزیمم 3 امپر    D1.D4 = ECG5863 - C1 = 6800 OR 3*2200 - R1 = 0/39 - R2 = 2/2 - T1 = 2SB638
[جریان ماکزیمم 4 امپر   D1.D4 = 68A  -   C1 = 10000 OR 2*4700 OR 4*2200 -   R1 = 0/27 -   R2 = 2/2   T1 = 2SB638
جریان ماکزیمم 5 امپر    D1.D4 = 1N1582 -   C1 = 10000 OR 2*4700 OR 4*2200 -   R1 = 0/22 -   R2 = 2/2 -   T1 = 2SB638
جریان ماکزیمم 7 امپر     D1.D4 = 1014 A -   C1 = 15000 OR 3* 4700 -   R1 = 0/27 -   R2 = 2/2 -   T1 = 2SB638, T2 = 2SB638
جریان ماکزیمم 10 امپر   D1.D4 = 1520 A -   C1 = 22000 OR 2*10000 OR 4*4700 -   R1 = 0/ -   R2 = 2/2 -   T1 = 2SB638 , T2 = 2SB638
  نکته : خازن C1 بر حسب میکرو فاراد و مقاومت های R1 , R2  بر حسب اهم و توان 4 وات میباشند
  و در امپر های 7 و 10 امپر از دو ترانزیستور موازی باید استفاده شود

مبدل DC به DC

در برخی کاربردها،یک ولتاژ بالاتر از سطح ولتاژی که به طور فوری قابل دسترسی است،مورد نیاز میباشد.مثل پروگرام کردن (برنامه ریزی کردن) EPROMS که 25 ولت لازم است اما مدارات دیجیتالی معمولی فقط خط 5 ولت و 12 ولت را دارند.این مدار مبدل این مشکل را حل میکند. این مدار،ولتاژ DC را به یک ولتاژ سطح بالاتر تبدیل میکند.
برای اینکه به یک سطح خروجی مطلوب برسیم از جدول زیر استفاده کنید تا مقدار صحیح Rx را پیدا کنید.L1 یک سیم پیچ کوچک با 85 دور سیم مغناطیسی با قطر 0/2 میلیمتر ، به دور یک هسته فریت میباشد . اندوکتانس کلی باید تقریبا 100 میکرو هانری باشد.





منبع تغذیه 1.25 ولت تا 25 ولت متغیر

این، یک منبع تغذیه جمع و جور و کم حجم است که یک ولتاژ و یک جریان تا 3 امپر را میدهد. این مدار بسیار مرسوم است و خروجی ولتاژ ان می تواند از 1/25 ولت تا 25 ولت تغییر کند.
قلب مدار ، ای سی LM350 است که یک رگولاتور و یک طبقه قدرت را در خود جای داده است. این ای سی همچنین یک مدار حفاظت داخلی در برابر اضافه بار دارد که در تلفات توان 30 وات ، فعال میشود. خروجی ولتاژ با اتصال پایه تنظیم ADJ ای سی به مقسم ولتاژ ساخته شده از R1 و P1  ، تنظیم میشود. ولتاژ خروجی را میتوان با استفاده از فرمول زیر محاسبه کرد:
1.25*(1+P1/R1)
که مقدار P1 بین 0 تا 2/5 کیلو اهم است .خازن C1 یک فیلتر ریپل (موجک) معمولی است در حالی که خازن های C2 , C3 عمل رگولاسیون  را بهبود میبخشند. زمانی که خروجی ای سی خاموش میشود ، دیود های D1,D2  محافظ ای سی رگولاتور می باشند. مقاومت R1 ، 120 اهم است  و این به ما اطمینان میدهدکه یک جریان بار کم برای IC (  تقریبا 3/4 میلی امپر )کافی است ، تا یک بازده خوب به دست اید
نکته ای که در ساخت مدارات الکترونیکی بسیار مهم است ، تامین هیت سینک مناسب برای ای سی LM350 می باشد. تلفات توان در ای سی بسیار بالا و در حدود 85 وات است.
توجه داشته باشید که مقاومت گرمایی یک بسته بندی TO-3 به اندازه C/W 1/5 بوده و بیشترین دمای مجاز 150 درجه سانتیگراد است. اگر یک هیت سینک با مقاومت گرمایی 1/5 c/w استفاده شود، کل مقاومت گرمایی 4 C/W  میگردد. در تلفات 30 وات ، دمای بیرونی 25 درجه سانتیگراد و دمای داخلی ای سی 145 درجه سانتیگراد میشود.
زمانی که این سطح تلفات به دست می اید ، محافظ داخلی ،خاموش کن ای سی را فعال می کند. یک روش برای جلوگیری از تلفات بالا ، این است که وقتی که ولتاژ خروجی کم مورد نیاز میباشد، از ترانس های با ولتاژ پایین تر ( مثلا ترانس 220 به 12 ولت)استفاده کنیم. به طور ساده تر اگر شما از مداری برای تامین ولتاژ 9 ولت استفاده میکنید ، به جای استفاده از ترانس 220 به 24 ولت، از ترانس با ولتاژ پایین تر استفاده نمایید.( ترانس 220 به 12 ولت یا ترانس 220 به 15 ولت)


منبع تغذیه دوبل(متقارن)

این طرح ساده،از خروجیAC سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور بدون سر وسط ، یک ولتاژ متقارن تهیه میکند(به عنوان مثال میخواهیم با استفاده از ترانس 220 به 12 ولت دو سر خروجی منبع تغذیه ای بسازیم که خروجی متقارن به ما بدهد). این مدار در کاربرد هایی که به هر دو خط مثبت و منفی نیاز است اما ترانسفورماتور سر وسط نداریم ، مفید واقع میشود.مدار زیر اساسا از یک پل یکسو ساز با قطعات اضافه شده که به عنوان خط منفی عمل میکنند،ساخته شده است. توجه داشته باشید که خط منفی جریان کمتری نسبت به خط مثبت ، میدهد.
مقاومت های R1 ,R2 بارهای اولیه مدار هستند. انها برای اطمینان از اینکه خط منفی ،زمانی که مدار هیچ باری را متصل به خروجی ندارد فعال است، به مدار اضافه شده اند.
این حقه در اینجا به کار رفته زیرا در غیر این صورت در زمانی که خط مثبت بدون بار است ،هیچ خروجی منفی ایجاد نمیشود. در مواردی که شما در خط منفی ،به مقدار جریان بیشتری از خط مثبت نیاز دارید ،فقط مدار را مع کنید .
برای این کار فقط پلاریته همه دیود ها و خازن های الکترو لیت را بر عکس کنید. این به ان معنی است که هیچ یک از دیود ها و خازن های الکترولیت از این قاعده مستثنی نیستند. در چنین مواردی ، پل یکسو ساز ، تغذیه بیشتری در خط منفی میدهد.
مدار واقعی میتواند ورودی های AC تا حد اکثر ولت را داشته باشد.اگر شما یک سطح ولتاژ بالا تر نیاز دارید ، محدوده ولتاژ دیود ها و خازن ها را به اندازه حداقل دو برابر حداکثر ولتاژ ورودی AC تغییر دهید.
مدار مانیتور منبع تغذیه TTL
این مدار ساده ، سطح ولتاژ 5 ولت خط تغذیه ای سی TTL را باز بینی کرده و در صورتی که ولتاژ مزبور در محدوده قابل قبول یا غیر قابل قبول باشد،برای هر یک نشانه مشخصی را ارسال میدارد. قلب مدار یک ای سی مقایسه کننده پنجره ای مجتمع با جریان ضعیف است.D1 که دیود مرجع band-gap است و به پایه2 ای سی LTC1042 متصل میشود.، ولتاژ مرکز محدوده  را در 2/5 ولت با ضریب خطا 0.005 تثبیت میکند. پهنای این محدوده باید 20 درصد ولتاژ مرجع باشد.




ولتاژ مرجع توسط مقاومت های R4 , R5 به میزان 25 درصد کاهش یافته  و به پایه 5 ای سی داده میشود. ولتاژ مانیتور شده سپس به پایه 2 ای سی (ورودی مرکز محدوده قابل قبول) هدایت میشود. در صورتی که ولتاژ مزبور در محدوده قابل قبول باشد، LED سبز (D2) روشن میشود.در غیر این صورت LED قرمز (D3)، روشن شده و اعلام میکند که ولتاژ دریافتی خارج از محدوده قابل قبول است.

منبع تغذیه با یک ای سی

آی سی 1077APA میکروآلفا،یک مدار منبع تغذیه مجتمع می باشد.این IC می تواند ولتاژهای تا 276 ولت موثر AC را به ولتاژهای DC تبدیل کند.این تراشه دارای یک پل یکسوساز DC و یک طبقه تقویت کننده سوئیچینگ است .با استفاده از این تراشه می توان یک منبع تغذیه ارزان،سبک و کم حجم را با کمترین قطعات خارجی طراحی کرد.حداکثر جریان خروجی 50 میلی آمپر است که این منبع تغذیه را برای کاربردهای جریان پایین محدود می کند.یک دیود زنر(D1 در شکل زیر) به تنهایی ولتاژ خروجی را تا حداکثر 70 ولت تنظیم می کند.
آی سی با هر سیکل AC تحت فرآیند شارژ و دشارژ قرار می گیرد.در شروع سیکل ،یک سوئیچ داخلی،خازن C2 را به ولتاژ یکسو شدهDC داخلی وصل میکند.C2 تا سطحی که توسط دیود زنر D1 تنظیم می شود،شارژ می گردد.سپس سوئیچ مزبور باز شده و تا شروع نیم سیکل بعدی در همین حالت باقی می ماند.در خلال این مدت خازن C2 جریان را به طرف بار هدایت می کند.C2 در هر نیم سیکل دوباره شارژ می شود.سیکل شارژ شدن زمانی که ولتاژ یکسو شده DC تا 1 ولت بالاتر از ولتاژ خازن C2 می رود،دوباره شروع می شود.فرکانس ورودی بطور طدلخواه می تواندبین 48Hz تا 200Hz  انتخاب شود.فرکانس سوئیچینگ و بنابراین فرکانس شارژ همیشه دوبرابر فرکانس ورودی است.
یک اشکال عمده این مدار ،کمبود کلی ایزولاسیون(عایق بندیGalvani) بین تغذیه اصلی AC و بار متصل شده می باشد.مدار را در یک جعبه پلاستیکی قرار دهید و از سوئیچ هایی با بدنه و دسته پلاستیکی استفاده کنید.



مدار حسگر جریان


این مدار الکترونیکی برای مانیتور کردن جریان یک وسیله ، استفاده میشود. زمانی که جریان در D1 و D2 به طور قابل توجهی افت میکند ترانزیستور T1هدایت کرده و رله بسته می شود . سپس رله هر چیزی که به ان وصل شده است را روشن میکند. این مدار ، کاربرد های زیادی دارد . برای مثال شما میتوانید فن های تهویه و یا پمپ های اب را تحت نظارت قرار دهید. زمانی که فن یا پمپ قطع میگردد،الارم روشن میشود.






ترانزیستور باید هیت سینگ داشته باشد.

دیتاشیت آی سی رگولاتور ها
 


ایده منابع تغذیه سوئیچینگ در سال 1970 توسط مهندسان الكترونیک مطرح گردید كه در ابتدای امر از بازدهی پایینی برخوردار بود ولی در مقایسه با باتریها و منابع تغذیه آنالوگ وزن و حجم كوچكتر ولی در عین حال توان بالایی داشتند.

در طرحهای نخستین منابع تغذیه از عناصر ابتدایی نظیرBJT  و مداراتMONOSTABL و ASTABL استفاده می شد كه این خود باعث كاهش راندمان چیزی درحدود 68% می شد. امروزه منابع تغذیه سوئیچینگ جایگاه خاصی در صنعت برق و الكترونیک و مخابرات یافته اند و بدلیل برتریها و مزایای زیادی كه نسبت به دیگر منابع تغذیه دارا  می باشند توجه صنعتگران ومهندسان برق را به خود معطوف كرده اند تا جایی كه گروهی از مهندسان الكترونیک در بهبود و كاراییها و كیفیت آنها تحقیقات گسترده ای انجام داده اند البته نتیجه این تلاشها پیشرفت روزافزونی است كه در ساخت این سیستمها  پدید آمده است. البته پیشرفت درتكنولوژی ساخت قطعات نیز تاثیربسزایی درمنابع تغذیه سوئیچینگ داشته است.

با پیداش ماسفتهای سریع و پرقدرت تلفات ترانزیستوری بطور چشمگیری كاهش پیدا كردو عمده تلفات در ترانسها خلاصه شد كه برای غلبه بر این مشكل فركانس كاری مدار را تا حد MHZ 1 افزایش دادند.

بنابراین در اصل سعی شده تا درانجام تحقیق از آخرین فن آوریهای روز استفاده شود. امید آنكه مورد قبول محققان و مهندسان این رشته واقع شود.



مقایسه منابع تغذیه سوئیچینگ با منابع تغذیه خطی:

بنا بركاربرد منابع تغذیه انتخاب بین منابع تغذیه خطی یا سوئیچینگ صورت می گیرد كه هر یک دارای مزایا و معایب نسبت به یكدیگر می باشند كه در ذیل به آنها اشاره می شود.

مزایای منابع تغذیه خطی:

1- طراحی مدارات بسیار ساده صورت می گیرد.

2- قابلیت تحمل بار زیاد

3- تولید نویز ناچیز و نویزپذیری بسیار اندک

4- در كاربردهای توان پایین ارزانتر می باشند.

5- زمان پاسخدهی بالایی را دارند.

مزایای منابع تغذیه سوئیچینگ:

1- وزن و حجم كمتری را نسبت به منابع تغذیه خطی دارند.

2- بالا بودن راندمان از68% تا 90%

3- داشتن مقدار بیشتری سطح ولتاژ در خروجی

4- بدلیل افزایش فركانس كاری اجزای ذخیره كننده انرژی می توانند كوچكتر و درعین حال با كارایی بیشتری عمل كنند.

5- در توانهای بالا استفاده می شوند.

6- كنترل آسان خروجی با استفاده از قابلیتهای مدارات مجتمع

معایب منابع تغذیه خطی:

تمام مزایایی كه درمنابع تغذیه سوئیچینگ گفته شد عیبهای بود كه درمنابع تغذیه خطی وجود

 داشت و علاوه بر آن:

1- بدلیل كم بودن بهره توان تلفاتی در ترانزیستورهای خروجی زیاد می باشد كه درنتیجه نیاز به خنک كننده سیستم سرمایش تحت فشار می باشد.

2- تنها بصورت یک رگولاتور كاهنده قابل استفاده می باشد و همواره ورودی باید 2 تا 3 ولت بیشترازورودی باشد.

معایب منابع تغذیه سوئیچینگ:

تمام مواردی كه به عنوان مزیت در درمنابع تغذیه خطی ذكر شد به عنوان عیوب منابع تغذیه سوئیچینگ به شمارمی رود علاوه بر آن به موارد زیراشاره می شود:

1- نیاز به فیلتر كردن خروجی و حذف نویزهای تولیدی

2- ناپایداری ولتاژ

3- حساسیت زیاد به امواج محیط بگونه ایكه بعضا در برابر دیشهای مخابراتی اصلا عمل نمی كنند.

 

m

1-3: رگولاتور باک ( Buck ):

در یک رگولاتور باک مقدار متوسط ولتاژ خروجی Vout کمتر از ولتاژ ورودی Vin است. نمودار مدار یک رگولاتور باک که از یک MOSFET قدرت به عنوان سوئیچ استفاده      می کند در شکل ( 1-3 ) نشان داده شده است که مشابه یک چاپر کاهش پله ای می باشد. طرز کار مدار را می توان به دو حالت تقسیم کرد.

حالت اول هنگامی آغاز می شود که ترانزیستور در t=0 روشن می شود. جریان ورودی که صعودی می باشد از سلف و فیلتر و مقاومت بار عبور می کند. حالت دوم هنگامی شروع  می شود که ترانزیستور در لحظه t2 خاموش می شود به خاطر وجود انرژی ذخیره شده در سلف دیود هرزگرد هدایت می کند و جریان سلف به عبور از خازن و بار و دیود ادامه     می دهد. جریان سلف تا زمان روشن شدن دوباره ترانزیستور در سیکل بعدی نزول می کند.

مدارهای معادل برای حالتهای مختلف کاری در شکل ( 1-3 ) نشان داده شده اند. شکل موجهای ولتاژو جریان نشان داده شده برای حالت پیوسته جریان در سلف می باشند. بسته به فرکانس کلیدزنی و اندوکتانس فیلتر جریان سلف می تواند ناپیوسته نیز باشد. رگولاتور باک ساده و بازده آن بیش از 90% است و فقط به یک ترانزیستور نیاز دارد.

در این رگولاتور ولتاژ خروجی فقط یک قطبیت داشته و جریان خروجی یکسویه است. همچنین برای جلوگیری از اتصال کوتاه در مسیر دیود به یک مدار محافظ نیاز است. ساده ترین وآسانترین و در عین حال ابتدایی ترین آرایش مربوط به این نوع است که نقاط ضعف مربوط به خود را داراست.

معایب رگولاتور باک:

1- به منظور تثبیت ولتاژ خروجی لازم است که ولتاژ ورودی 1 تا 2 ولت بیشتر از ولتاژ خروجی با شد.

2- هنگامی که سوئیچ روشن می شود هنوز دیود روشن است که به آسیب دیدگی سوئیچ ودیود منجر می شود ( لذا باید از یک دیود سریع با زمان بازیابی حداقل استفاده شود ).

3- سوئیچهای قدرت هنگام سوختن اتصال کوتاه می شوند به همین دلیل خروجی را به بار وصل می کنند ( راه حل آن حس کردن تغییرات سریع جریان بار و انتقال آن به یک تریستور موازی است ). علی رغم تمامی معایب و محدودیتهایی که ذکر شد در شرایط عادی این منابع توانایی تحویل بیش از 100 وات توان به خروجی را دارند.


2-3: رگولاتور بوست ( Boost ):

این رگولاتور یکی از انواع رگولاتورهای فلای بک است که خروجی آن بزرگتر یا مساوی ورودی است. در رگولاتور بوست ولتاژ خروجی می تواند بیشتر از ولتاژ ورودی باشد که به همین علت چنین نامگذاری شده است. یک رگولاتور بوست که از یک MOSFET قدرت استفاده می کند در شکل ( 2-3 ) نشان داده شده است.

طرز کار مدار را می توان به دو حالت تقسیم کرد. حالت اول با روشن شدن ترانزیستور در t=0 آغاز می شود. ولتاژ ورودی روی القاگر می افتد و جریان صعودی از L و ترانزیستور می گذرد. حالت دوم هنگامی شروع می شود که ترانزیستور در لحظه t2 خاموش می گردد.


جریانی که تا به حال از ترانزیستور عبور می کرد حالا از L-C و بار و دیود عبور می کند. جریان سلف کاهش می یابد تا اینکه ترانزیستور در سیکل بعدی دوباره روشن گردد. انرژی ذخیره شده در سلف به بار منتقل می گردد.

مدارهای معادل برای حالتهای مختلف کاری در شکل ( 2-3 ) نشان داده شده اند. شکل موجهای ولتاژ و جریان برای حالتی که جریان بار پیوسته است نشان داده شده اند. همان طور که گفته شد این رگولاتور بدون استفاده از ترانسفورماتور می تواند ولتاژ خروجی را افزایش دهد.

به خاطر داشتن فقط یک ترانزیستور این مدار بازده بالایی دارد. ولتاژ خروجی در برابر تغییرات سیکل کاری D.C ( Duty Cycle ) خیلی حساس است و پایدار کردن رگولاتور ممکن است مشکل باشد. مقدار متوسط جریان سلف بزرگتر از مقدار متوسط جریان خروجی است و جریان موثر خیلی بزرگتری از خازن فیلتر عبور خواهد کرد که باعث می شود مجبور شویم از خازن فیلتر بزرگتر و سلف بزرگتری نسبت به رگولاتور باک استفاده کنیم.

 دو حالت کاری پیوسته و ناپیوسته برای این رگولاتور قابل ذکر است. تمایز این دو حالت این است که انرژی القاگر به صفر می رسد یا نه.

همانند سایر رگولاتورهای فاقد ترانسفورمر ایزوله این توپولوژی هم نقاط ضعف فراوانی دارد. بویژه در ارتباط با بار و حالات خطرناک گذرا که باعث می شود هرگونه تموج رودی به خروجی انتقال یابد. استفاده از ترانسفورمر ایزوله طیف وسیعی از اشکالات را بر طرف خواهد نمود.

3-3: رگولاتور باک - بوست ( Buck – Boost ):

این رگولاتور نوعی از رگولاتور فلای بک است که عملکرد آن خیلی به عملکرد رگولاتور Boost شبیه است. بعلاوه به عنوان یک رگولاتور مع کننده هم شناخته می شود. تفاوت موجود میان رگولاتور Boost و Buck-Boost همانطور که در شکل ( 3-3 ) پیداست تعویض جایگاه القاگر و سوئیچ قدرت است.

همانند رگولاتور بوست القاگر انرژی را ذخیره می کند. مادامی که سوئیچ قدرت روشن است انرژی ذخیره شده و سپس از طریق یکسوساز به زمین تخلیه می شود که نتیجه آن ولتاژ منفی است و مقدار آن بوسیله D.C سوئیچ قدرت تعیین می گردد.

زمان وظیفه ( D.C ) این رگولاتور بویژه هنگامی که نیاز به تخلیه انرژی هسته باشد به 50% محدود می شود. معادلات مربوط به انرژی و هسته درست همانند رگولاتور بوست است.اشکالی که وجود دارد این است که هرگونه تموج ولتاژ به نیمه هادی قدرت آسیب     می رساند. راه حلی شبیه حالت قبل در اینجا وجود دارد.

علی رغم همه معایب این آرایش توان تحویل تا 100 وات را به خروجی دارد. ولتاژ خروجی یک رگولاتور باک - بوست می تواند کمتر یا بیشتر از ولتاژ ورودی آن باشد و به همین علت این چنین نامگذاری شده است. قطبیت ولتاژ خروجی مخالف ولتاژ ورودی است. این رگولاتور با نام رگولاتور مع کننده نیز شناخته می شود.

مدار یک رگولاتور باک - بوست در شکل ( 3-3 ) نشان داده شده است. طرز کار مدار را می توان در دو حالت بررسی کرد.


در حالت اول ترانزیستور روشن و دیود بایاس مع می شود. جریان ورودی که در حال افزایش است از سلف و ترانزیستور می گذرد. در حالت دوم ترانزیستور خاموش می گردد و جریانی که از سلف می گذشت حال از خازن و بار و دیود عبور می کند.

انرژی ذخیره شده در القاگر به بار منتقل می گردد و جریان سلف نزول می کند تا اینکه ترانزیستور دوباره در سیکل بعدی روشن گردد. مدارهای معادل دو حالت در شکل ( 3-3 ) نشان داده شده است. شکل موجهای پایدار ولتاژ و جریانهای رگولاتور برای حالت پیوسته جریان در بار نشان داده شده اند.

رگولاتور باک - بوست بدون استفاده از ترانسفورمر عمل مع کردن قطبیت ولتاژ خروجی را انجام می دهد و بازده بالایی دارد. پیاده سازی محافظت در برابر اتصال کوتاه خروجی ساده می باشد.

این رگولاتور توان ثابتی را مستقل از امپدانس بار به خروجی تحویل می دهد و بطور وسیعی در فلاشهای نوری و باطری شارژها استفاده می شود.


با بهره گیری از ترانسقورمر ایزوله کننده ایزولاسیون به کمک سیمهای عایق و نوارهای عایق انجام می شود که در این حالت تا صدها ولت و بیشتر ولتاژ قابل تحمل وجود دارد.

حسن دیگر ترانسقورمر ایزوله کننده افزودن خروجیهای متعدد بدون نیاز به رگولاتور جداگانه است. در اینجا هم توپولوژی های فلای بک و فوروارد وجود دارد بعلاوه ترانس  می تواند به عنوان افزاینده یا کاهنده ولتاژ عمل کند.

 

1-4: رگولاتور فلای بک ( Fly Back ):

ساده ترین و کم قطعه ترین عضو خانواده منابع تغذیه سوئیچینگ طرح فلای بک است      که در محدوده بسیار وسیعی به کار می رود و در شکل ( 1-4 ) نشان داده شده است. این  رگولاتور کاملأ شبیه رگولاتور بوست است بجز یک سیم پیچ اضافی روی القاگر آن        که این سیم پیچ علاوه بر ایزولاسیون قابلیتهای فراوانی را هم به  مدار می افزاید که عبارتند از:

1- بیش از یک خروجی در یک تغذیه قابل  تحصیل است.

2- خروجی می تواند مثبت یا منفی مستقل از سطح ورودی باشد.

3- ایزولاسیون الکتریکی بین ورودی و خروجی خیلی زیاد است.

عملکرد این رگولاتور ترکیبی از عملکرد رگولاتورهای بوست و باک است و در یک    دوره کاری قابل تفسیر است. نخست هنگامی که ترانزیستور قدرت روشن است در این حالت 


با عبور جریان از اولیه ترانسفورمر انرژی دار می شود و سپس هنگامی که سوئیچ خاموش می شود با تخلیه انرژی در بار از مقدار انرژی کاسته می شود. در اینجا هم اگر انرژی تا نیم     دوره بعدی در هسته باقی بماند حالت کاری پیوسته و اگر نماند حالت کاری ناپیوسته است.

هنگامی که سوئیچ روشن است جریان خطی مثلثی با شیب Vin/L1 در اولیه براه می افتد و تا هنگامی که سوئیچ خاموش نشود ادامه می یابد.

هنگامی که ترانزیستور روشن است Vt برابر ولتاژ اشباع ترانزیستور و هنگامی که    سوئیچ خاموش است این ولتاژ به مقدار Vin+(n1/n2)Vout می رسد ( بعلاوه افت یک دیود و حالت گذرا ).

هنگامی که سوئیچ خاموش است جریان در ثانویه با شیب –Vout/L2 کاهش می یابد.  عملکرد مدار فلای بک کمی پیچیده تر از فوروارد است ولی ریاضیات حاکم کماکان  ساده است.

علی رغم حالت فوروارد سیم پیچ اولیه و ثانویه همفاز پیچیده نشده اند و جریان همجهت براه نمی افتد و لذا اولیه و ثانویه مانند القاگرهای ساده جداگانه می توانند تحلیل شوند. مدار نوع فلای بک برای توانهای تا حدود 100 وات مناسب است.

2-4: رگولاتور پوش پول ( Push Pull ):

شکل ( 2-4 ) آرایش مدار پوش پول را نشان می دهد. این مدار مانند سایر رگولاتورهای فوروارد در خروجی به فیلتر L-C و Buck مجهز است. انرژی در هسته ذخیره نمی شود و جریان در ثانویه همزمان با هدایت ترانزیستور مربوطه در اولیه براه می افتد. ترانزیستورها به صورت متوالی با یک زمان مرده ( این زمان که برای BJT حدود 2 میکرو ثانیه و برای MOSFET حدود 50 تا 400 نانو ثانیه است برای کسب اطمینان از خاموش شدن ترانزیستورها از لحظه اعمال ولتاژ به گیت یا بیس تا توقف کامل عبور جریان از کلکتور یا درین لازم است ) کار هدایت جریان را بر عهده می گیرند ( در صورتی که زمان مرده  کافی نباشد یک ترانزیستورهنگامی که ترانزیستور دیگر کاملأ خاموش نشده است روشن  می شود ودر این حالت عبور جریان بسیار زیاد از اولیه باعث آسیب دیدن ترانزیستورها خواهد شد ).

علی رغم اینکه سیم پیچهای اولیه و ثانویه در یک جهت پیچیده شده اند نحوه اتصالات   بگونه ای است که جریان در جهت های عکس به صورت متوالی در اولیه براه می افتد. در این حالت از عنصر مغناطیسی به صورت متقارن استفاده می شود که این شکل کارکرد مدار مزایای زیر را به همراه دارد:

1- فوران ایجاد شده در هسته پیرامون منحنی B-H متقارن است ودر این حالت علی رغم فضای اضافی لازم برای سیم پیچی اضافی حجم هسته منتجه کاهش چشمگیری پیدا می کند.

2- مزیت دیگر رگولاتور پوش پول در مقایسه با طرح فلای بک قدرت تحویل توان 2 برابر  به بار است. این منابع توان تحویل تا چند صد وات را به خروجی دارند.

 

- به دلیل کارکرد هر یک از ترانزیستورها در فرکانسی برابر نصف فرکانس کاری   اصلی عوامل محدود کننده نظیر حرارت و . به نصف کاهش یافته است. مانند رگولاتور Buck القاگر خروجی هیچگاه نباید کاملأ از فوران تخلیه گردد. جریان القاگر خروجی یک موج مثلثی برابر حاصل جمع جریان در دو نیمه اولیه ضریب تبدیل جریان ترانسفورمر است که روی یک سطح DC که دست کم برابر نصف جریان نامی خروجی باید باشد سوار است.

اشکال اساسی و غیر قابل حل رگولاتور :PUSH  PULL

به دلیل اینکه هیچ دو ترانزیستوری یافت نمی شوند که مشخصاتشان کاملأ یکسان باشد و عملأ پیچیدن دو نیمه اولیه به صورت کاملأ یکسان بسیار مشکل است مدار از کار متقارن حول منحنی B-H خارج می شود و این همه مشکل نیست.

مشکل اصلی هنگامی بروز می کند که کنترلر سعی در جبران D.C ( Duty Cycle ) مدار هنگامی که بار با یک  افزایش پله ای در جریان خروجی مواجه می شود بنماید که در این حالت هسته به اشباع می رود و هر گونه تلاشی در جهت افزایش توان تحویلی به بار بیهوده است واین کار به افزایش جریان عبوری از ترانزیستورها منجر می شود که در نهایت باعث بروز آسیب جدی به نیمه هادی می شود. اغلب طراحان با تجربه استفاده از آرایشهای نیم پل و تمام پل را بر پوش پول ترجیح می دهند.

 

3-4: رگولاتور نیم پل ( Half Bridge ):

شکل دیگر مبدل با ترانسفورمر ایزوله آرایش نیم پل است. همان طور که در شکل ( 3-4 ) پیداست در اینجا تنها یک سیم پیچ اولیه داریم که در کوپلاژ با یک ترانسفورمر سروسط افزاینده یا کاهنده قرار می گیرد. اولیه این ترانس توسط دو سوئیچ قدرت بطور متناوب به زمین یا Vin وصل می شود. سر دیگر اولیه به محل اتصال یک جفت خازن که تقریبأ در ولتاژ نصف Vin روی سیم پیچ اولیه می افتد.

خطر اشباع وجود ندارد ( تنها پیک Iin می تواند هسته را به اشباع بیاندازد ) به علاوه نیازی به مدارات کنترلی گران قیمت نمی باشد. بیشترین ولتاژی را که ترانزیستورها باید تحمل کنند Vin است در صورتیکه در رگولاتور پوش پول 2Vin بود. از اینرو ترانزیستورهایی با ولتاژ شکست کمتر قابل بکارگیری است.

یکی از اشکالات این منابع هدایت ترانزیستورها به ویژه ترانزیستور بالایی است و هدایت آنها به وسیله یک ترانسفورمر ایزوله انجام می گیرد.

در محدوده 150 تا 500 وات این طرح بهترین انتخاب است و کمتر از آن رگولاتور فلای بک از نظر قیمت ترجیح دارد و بیشتر از آن هم قابلیت اطمینان این مدار کم است.

-4: رگولاتور تمام پل ( Full Bridge ):

شکل ( 4-4 ) آخرین آرایش مربوط به رگولاتور تمام پل را نشان می دهد. در اینجا در مقایسه با رگولاتور نیم پل خازن ها جای خود را به یک جفت ترانزیستور داده اند و هر جفت ترانزیستور همزمان کار هدایت را برعهده می گیرند.

به دلیل اینکه همه Vin روی سیم پیچ اولیه می افتد پیک جریان کمتری دارد وتوان قابل عرضه به شکل قابل ملاحظه ای افزایش می یابد. وجود خازن سری تعادل هسته را تامین می کند ( این کار با حذف مولفه DC جریان انجام می گیرد ).

در اینجا هم مدار فرمان ترانزیستور ایزوله لازم است که به راحتی برای دو جفت ترانزیستور با دو جفت سیم پیچ قابل تحصیل است و مدار فرمان پیچیده ای را طلب نمی کند. اشباع هسته واقعأ برای ترانزیستورها مخرب است ولی این طرح برای توانهای 400 تا چند کیلووات به راحتی کار می کند.

این مدار قابلیت اطمینان بالایی دارد زیرا افت ولتاژ و پیک جریان کمتری برای هر یک از ترانزیستورها قرار می گیرد. استفاده از تمامی فرمولهای مدار نیم پل از دیگر خاصیتهای خوب این مدار است.

یک عیب این مدار استفاده از 4 ترانزیستور است چراکه وقتی ترانزیستورهای یک قطر خاموش می شوند در همان زمان بایاس جداگانه ای برای راه اندازی ترانزیستورهای دیگر باید استفاده شود. بنابراین فضا و هزینه بیشتر به علت استفاده از دو عنصر سوئیچ اضافی عیب عمده این مدار به حساب می آید.




این IC از جمله PWM هایی است که قابلیت کار با ولتاژ ورودی بالا رادارد و برای انواع مبدلهای با توپولوژی تک خروجی

( SINGLE ENDED ) مناسب است. شکل ( 16-5 ) دیاگرام پایه این IC را نشان می دهد. از جمله ویژگیهای این تراشه عبارتند از:


1- راه اندازی ( SOFT START ) قابل برنامه ریزی

2- توانایی جریان دهی خروجی تا پیک A 1

3- ماکزیمم زمان وظیفه 80% برای LM5020 – 1 و 50% برای LM5020 – 2

4- قابلیت برنامه ریزی قفل زیر ولتاژ ( UVLO ) توسط هیسترزیس قابل تنظیم

5- جبران سازی بسیار ساده و آسان ( لازم بذکر است که در تراشه LM5020 – 1 جبران سازی شیب نیز وجود دارد ).

6- توانایی کارکرد تا فرکانس MHz 1 با تاخیر انتشار کمتر از ns 100

LM5020 شامل یک رگولاتور ولتاژ بالای داخلی است که اجازه اتصال پایه Vin را مستقیمأ به ولتاژ خط تا V 100 می دهد. جریان خروجی رگولاتور به mA 15 محدود     می شود. هنگامی که خازن اتصال داده شده خارجی (که در محدوده 0.1 تا F 100        می تواند انتخاب شود ) در پایه Vcc با چنین جریانی شارژ می شود و به V 7.7 می رسد خروجی کنترلر فعال می شود تا زمانی که ولتاژ خازن به زیر 6 ولت برسد. در این صورت خروجی IC غیر فعال می شود. در کاربردهای معمول می توان از یک ترانسفورمر بهمراه دیود ولتاژی بیشتر از V 8 ( برای قطع رگولاتور داخلی تراشه ) در پایه Vcc تولید کرد و بدین صورت توان تلفاتی در کنترلر را کاهش داد.

عملکرد UVLO قابل برنامه ریزی از طریق اتصال یک مقسم ولتاژ مقاومتی بین پایه Vin و پایه UVLO و زمین صورت می گیرد.این مقاومتها طوری انتخاب می شوند که در حالت ولتاژ ورودی مطلوب ولتاژ پایه UVLO بزرگتر از 1.25 ولت باشد. وقتی که ولتاژ این پایه کمتر از V 1.25 شود منبع جریان A 20 برای ایجاد پس ماند در مقسم ولتاژ جاری شده و ولتاژ پایه UVLO را بالا نگه می دارد تا جایی که کاهش ولتاژ ورودی خروج از حلقه هیسترزیس را باعث شده و PWM غیر فعال گردد.

فیدبک ولتاژ مدار به پایه Vfb وصل شده و جهت جبران سازی قطعات بین پایه Vfb و پایه COMP قرار داده می شوند.

محدود کردن و حس جریان توسط پایه CS صورت می گیرد. در صورتیکه ولتاژ این پایه بیشتر از 0.5 ولت شود خروجی تراشه قطع می شود ( قابلیت محدود کردن جریان ).

برای حس جریان ( جهت استفاده از قابلیت کنترل جریان این IC ) یک فیلتر RC بعد از مقاومت حس کننده قرار می گیرد تا نویزهای فرکانس بالا در لبه شکل موج جریان را کاهش دهد. ترانزیستور MOSFET موجود در پایه CS خازن قرار داده شده در این پایه را در پایان هر سیکل PWM دشارژ می کند. دشارژ خازن تا مدت ns 50 بعد از شروع سیکل جدید و برای تضعیف اسپایکهای لبه شکل موج جریان باقی می ماند.

مقایسه گرهای PWM و حس جریان در این IC خیلی سریع هستند و می توانند حتی به یک پالس نویز با زمان کوتاه پاسخ دهند. به همین دلیل انتخاب فیلتر RC و مقاومت حس کننده جریان باید به دقت صورت گیرد ( مثلأ خازن فیلتر باید خیلی نزدیک به کنترلر و مستقیمأ به پایه CS وصل شود ).

برای تنظیم فرکانس کافی است یک مقاومت بین پایه Rt و زمین قرار گیرد. تراشه LM5020 – 2 به صورت داخلی یک مقسم بر 2 فرکانسی دارد ( برای داشتن D.C حداکثر50% ). از اینرو فرکانس IC دو برابر فرکانس سوئیچینگ خروجی می باشد در حالیکه در LM5020 – 1 فرکانس تراشه با فرکانس سوئیچینگ خروجی یکسان است.

رابطه فرکانس و مقاومت Rt بصورت زیر است:

Rt = 1/[F×158×10¨²]                  (LM5020 – 1)

Rt = 1/[F×316×10¨²]                  (LM5020 – 1)

عملیات همزمانی ( SYNCHRONIZATION ) در این تراشه ها توسط اتصال یک نوسان ساز خارجی از طریق خازنی با ظرفیت pF 100 به پایه Rt ( و با فرکانس بیشتر از فرکانس نوسان ساز داخلی قرارداده شده بوسیله Rt ) صورت می گیرد. دامنه سیگنال خارجی باید بزرکتر از V 3.7 بوده و عرض آن بین 15 تا ns 150 باشد.

با استفاده از قابلیت راه اندازی نرم ( SOFT START ) در این IC می توان فشارها و ضربه های جریان در هنگام راه اندازی را کاهش داد. با اتصال خازنی در پایه SS این خازن با منبع جریان A 10 در داخل تراشه با شیب ثابت شارژ می شود. در این حالت ولتاژ پایه COMP و زمان وظیفه پالسهای خروجی PWM محدود می شود.

حفاظت حرارتی در این IC بخوبی صورت گرفته است. وقتیکه درجه حرارت به 165 درجه سلسیوس برسد کنترلر به حالت کم توان ( STANDBY ) رفته و خروجیها غیر فعال     می گردنند. این حالت تا زمان کاهش دما ادامه می یابد. پس از آن رگولاتور پایه Vcc فعال شده و حالت راه اندازی نرم شروع به کار می کند.

 




این IC از جمله PWM های عرضه شده با کنترل جریان و انتخابی مناسب و بهینه برای کاربردهای OFF LINE و DC به DC می باشد. شکل ( 17-5 ) دیاگرام داخلی این تراشه را نشان می دهد. از جمله ویژگیهای این تراشه عبارتند از:

1- عملکرد فرکانسی تا MHz 1

2- جریان راه اندازی کمتر از A 120 برای IC

3- قابلیت درایو کردن ترانزیستورهای خروجی PWM با جریان بالا

4- زمان وظیفه قابل برنامه ریزی ( 100% و 50% برای حداکثر محدودیت )

5- عملکرد حالت STANDBY

6- عملکرد حالت راه اندازی نرم ( SOFT START ) قابل برنامه ریزی

7- ایجاد فواصل خالی به مدت ns 100 برای استفاده در حالت حس جریان

8- غیر فعال کردن تراشه با اعمال ولتاژ خارجی

توسط پایه 1 ( SYNC ) در این تراشه می توان IC های دیگر را همزمان کرد ( MASTER ). در این صورت پالس مثبتی در لبه پایین رونده نوسان ساز داخلی در این پایه تولید می شود. عملیات همزمانی بوسیله یک سیگنال خارجی می تواند صورت گیرد ( SLAVE ). دراین حال فرکانس نوسان ساز داخلی باید کمتر از فرکانس CLOCK خارجی باشد ( بطور نمونه 10 تا 20% ).

عملکرد فرکانسی مانند شکل ( -5 ) توسط دو مقاومت RA و RB و یک خازن CT  

  

در دو حالت کار عادی و STANDBY قابل تنظیم است. خازن از طریق RA و RB در حالت نرمال و از طریق RA در حالت STANDBY ( با خاموش شدن ترانزیستور Q1 ) شارژ می شود. روابط فرکانس در حالت نرمال و STANDBY بصورت زیر است:

Fosi = 1/[Ct×[0.693×(RA||RB)]+Kt]

Fsb = 1/[Ct×(0.693×RA)+Kt]

Kt = 90 ( V15 = Vref )             Kt = 160 ( V15 = GND/OPEN )

باید توجه داشت که نسبت Fosi/Fsb نبایستی بیشتر از 5.5 شود.

زمان مرده مدار نیز از رابطه زیر حاصل می شود:


کنترل زمان وظیفه در این PWM با اعمال ولتاژی بین 1 تا 3 ولت به پایه 3 ( DC ) صورت می گیرد. به شکل ( -5 ) توجه کنید. ماکزیمم زمان وظیفه بین صفر تا Dx ( که توسط پایه 15 تعیین می شود ) می تواند باشد. با باز گذاشتن این پایه داریم: Dmax = Dx     رابطه ولتاژ پایه 3 بصورت زیر است:

Dmax از مقایسه بین V3 و شکل موج نوسان ساز داخلی معین می شود. در صورت استفاده از یک سیگنال خارجی برای همزمانی داریم:

V3 = 5-4×exp[-Dmax/[Rt×Ct×Fexternal]]

Dx با ولتاژی که به پایه 15 ( DC-LIM ) داده می شود تعیین می شود و فرمول آن بصورت زیر است:

Dx = Rt/(Rt+230)

اگر این پایه بجای وصل شدن به Vref  به زمین وصل شود یا مدارباز باشد داریم:

Dx = Rt/(2Rt+260)

 تقویت کننده خطا دراین IC دارای SLEW RATE بالایی بوده و جبران سازی نیزبین  پایه 5 ( Vfb ) این تقویت کننده و پایه 6 ( Comp ) صورت می گیرد.

عملکرد راه اندازی نرم دراین تراشه توسط اتصال خازنی به پایه 7 ( SS ) صورت        می گیرد. خازن تا حداکثر ولتاژ V 7 شارژمی شود. دراین مدت خروجی تقویت کننده خطا  ( E.A ) بصورت خطی واز صفر شروع به بالا رفتن می کند تا به یک حالت پایدار که توسط حلقه فیدبک تعیین می شود برسد. ماکزیمم زمان راه اندازی نرم ( معمولا درحد میلی ثانیه ) بصورت زیراست:

Tss = (3Rs×Ipeak)/(Issc×Css)

در این رابطه Ipeak جریان پیک مقاومت حس کننده جریان و Issc منبع جریان داخلی IC برای شارژ خازن راه اندازی می باشد. در حالتی که ولتاژ پایه 13 ( Isen ) بیشتر از1.2 ولت گردد ( حالت HICCUP نامیده می شود ) تراشه خاموش گشته و خازن راه اندازی نرم وقسمت راه اندازی باعیب ( FAULT S.S ) شروع به کار می کنند. شکل ( 19-5 ) نمودار زمانی این حالت را نشان می دهد.

در دیاگرام داریم:

Thic = 4.5×[1/Issc+1/Issd]×Css

 کارکرد بخش UVLO دراین IC برای ولتاژهای OFF و ON ( V 10V 15 ) و توسط تر یگراشمیت داخلی PWM صورت می گیرد. همانطور که در شکل ( 17-5 ) نشان داده شده است دیود زنر V 25 از اعمال ولتاژهای بیش از حد به تراشه جلوگیری می کند.

بخش خروجی IC قابلیت درایو کردن ترانزیستورهای BJT با پیک جریان A 1.6 برای برون دهی و A 2 برای درون دهی ( SINK ) را دارد. درایو ترانزیستورهای MOSFET قدرت با جریان A 1 نیز امکان پذیر است. تراتزیستورهای خروجی از یک زوج دارلینگتون        ( بصورت NPN ) ویک ترانزیستور VDMOS بصورت توتم پل تشکیل شده اند. بنابراین نیازی به استفاده از دیود در پایه 10 ( OUT ) جهت جلوگیری از منفی شدن ولتاژ این         



پایه نیست. وجود دیودزنر V 13 دربیس BJT و GATE ترانزیستور MOS امکان بکارگیری ولتاژهای بالاتر در پایه 9 ( Vc ) را بدون خطر آسیب دیدگی موجب می شود. در شرایط UVLO پایه 10 در ولتاژپایین نگهداشته می شود.

پایه 11 ( PGND ) زمین قدرت مدار می باشد وپایه 12 ( SGND ) نیز زمین سیگنال بوده و تمام اتصالات بخشهای خارجی به این پایه متصل می گردند.

قابلیت کنترل و محدود کردن جریان در این PWM با اتصال یک مقاومت حس کننده جریان Rs بین پایه 13 ( Isen ) و زمین صورت می گیرد. در صورتیکه ولتاژ پایه 13 به V 1.2 برسد IC غیرفعال می گردد وبنابراین داریم:

Imax = 1.2 (V)/Rs

درحالت حس جریان نیز رابطه ای به شکل زیر داریم:

Ip = (Vcomp-1.4)/3Rs




در فرمول فوق Vcomp ولتاژ خروجی تقویت کننده خطا است.

برای مصونیت درمقابل نویز ( بطور عمده اسپایکهای موجود در لبه شکل موج جریان حس شونده ) یک فاصله خالی به مدت ns 100 بصورت نشان داده شده در شکل ( 20-5 ) برای کاهش یا صاف کردن خروجی فیلتر RC بکاربرده شده بعداز مقاومت Rs (جهت کاهش اسپایک جریان ) بسیار مفید واقع می شود.

ازطریق پایه 14 ( DIS ) و با اعمال یک ولتاژ بیشتر از V 2.5 می توان تراشه را غیر فعال کرد. برای RESTART کردن تراشه می بایست ولتاژ پایه 8 ( Vcc ) زیر آستانه UVLO کشیده شود. ازاین پایه برای حفاظت در مقابل OVERVOLTAGE نیز می توان بهره گرفت.

عملکرد حالت STANDBY انتخاب بهینه ای برای مبدلهای فلای بک می باشد. این عملکرد در شرایط کم بار وبا کاهش فرکانس نوسان ساز داخلی رخ می دهد. این حالت با افزایش بار از یک آستانه معین از بین می رود. شکل ( 21-5 ) نمودار و دیاگرام این حالت را نشان می دهد.


">
ترانسفورماتور تفاضلی خطی که با حرف اختصاری LVDT نشان داده میشود ترانسفورماتوری است دارای بک سیم پیچ اولیه و دو سیم پیچ یکسان ثانویه که در ان سیم پیچ های ثانویه به صورت سری و با پلاریته یکسان به یکدیگر متصل شده اند.
اگر هسته اهنی ترانسفورماتور به میزان مساوی مقابل سیم پیچ های ثانویه کاملا در وسط قرار گیرد ولتاژ القایی در دو سیم پیچ ثانویه برابر شده و چون با پلاریته ی یکسان به یکدیگر متصل شده اند ولتاژ خروجی ترانس صفر خواهد بود.
جسمی که تغییر مکان ان مورد سنجش است به هسته ی اهنی متحرک ترانسفورماتور متصل میگردد به طوری که با هر تغییر مکانی که جسم پیدا کند این هسته نیز جا به جا میشود.تغییر مکان هسته ترانس باعث میشود که یکی از سیم پیچ ها بخش بیشتری از هسته را در میان خود داشته و فوران مغناطیسی بیشتری را در بر گیرد و این امر موجب به هم خوردن تعادل ولتاژ سیم پیچ های ثانویه ترانسفورماتور میگردد که در این صورت جمع برداری ولتاژ های ثانویه صفر نخواهد شد و ولتاژ منتجه متناسب با میزان تغییر مکان هسته ترانس خواهد بود.لذا با اندازه گیری ولتاژ  ترانس میتوان به میزان تغییر مکان پی برد.لازم به ذکر است که سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور با جریان متناوبی با فرکانس بین 50HZ تا 15KHZ و دامنه ای تاحدود 10 ولت تغذیه می شود. این وسیله متناسب با جهت تغییر مکان ولتاژ هایی با زاویه فازی مختلف ایجاد می نماید و از این لحاظ که می تواند جهت تغییر مکان را نیز مشخص نماید حائز اهمیت است.
به دلیل حرکت هسته ترانس در فاصله هوایی و عدم وجود اصطکاک زیاد عمر این نوع دستگاه ها بسیار زیاد بوده و تا حدود 200 سال کارایی خواهد داشت لازم به ذکر است که دقت این نوع دستگاهها %0.5 در تغییر مکان کامل است.در حالت کلی محدوده ی سنجش تغییر مکان توسط این وسایل می توانداز 0.001mm تا  1mm باشد.


کانورتر چیست؟
برای تبدیل جریان مستقیم از یک ولتاژ به ولتاژ دیگر ، می توان از کانورتر الکترونیک استفاده کرد. ولتاژ مستقیم ابتدا توسط ویبراتور به ولتاژ متغیر تبدیل می گردد سپس با ترانسفورماتور ولتاژ آن به ولتاژ متغیر تبدیل شده و با استفاده از رکتیفایر جریان آ یکسو می گردد.

ری اکتور چیست؟

ری اکتور یک سیم پیچ است که غالبا در اطراف یک هسته اهنی پیچیده میشود. جریانی که از ری اکتور میگذرد تنها جریان محرکه مغناطیسی است. برای انکه ری اکتور بتواند در جریان های بسیار زیاد کار کند بجای اهن از هوا بعنوان هسته مغناطیسی استفاده میشود.از ری اکتور برای چهار مورد زیر استفاده میگردد:

 1- برای محدود کردن جریان اتصال کوتاه،بطور سری با ژنراتور و غیره

2- برای وصل کردن نوترال به زمین،بطور سری،به منظور کم کردن جریان اتصالی

3- برای جبران خاصیت خازنی خطوط برق، بطور موازی.

4- برای کم کردن ولتاژ هنگام استارت زدن موتور به طور موازی.و یا تغییر دادن تاپینگ ترانسفورماتور


SSR چیست؟


  مخفف عبارت Solid  State  Relay میباشد

یعنی رله حالت جامد

ssr ها در مدل های تکفاز و سه فاز در بازار موجود میباشند.

عملکرد ssr در مدار مانند کلید باز میباشد که با اعمال یک جریان dc (ولتاژ 4 الی 30 ولت) به ssr ، روشن میشود و کلید باز به حالت بسته تبدیل میشود.

که میتواند جریان ac را عبور دهد . اما چرا نام ان رله حالت جامد است؟

همانطور که میدانید رله  های معمولی دارای تیغه های بسته و باز است مانند کنتاکتور، که پس از اعمال جریان به بوبین ان میدان مغناطیسی بوجود میاید و

 کنتاکت ها را به سمت خود حرکت داده و باعث تغیر حالت کنتاکت شده( یعنی کنتاکت باز به کنتاکت بسته تبدیل میشود و بالعکس).

اما در ssr این فرایند صورت نمیگیرد. در ssr هیچ بوبین و یا تیغه ای وجود ندارد بلکه از مواد نیمه هادی تشکیل شده که با اعمال جریان به ان ssr جریان را از خود

عبور میدهد، مانند اپتو کپلر

مزایای ssr :

_عمر بسیار بالا این قطعه نسبت به کنتاکتور و رله های dc

_دقیق بودن

_نداشتن جریان برگشتی(در مقایسه با رله های dc)

معایب ssr:

_قیمت گرانتر نسبت به رله و کنتاکتور

_ به گرما گیر نیاز دارد

_تیغه بسته ندارد (normal close ) که این عیب یکی از بزرگترین معایب ssr میباشد

_ حتما برای روشن شدن نیاز به یک منبع تغذیه dc دارد .

نکته:جریان اعمال شده به ssr  برای روشن شدن،حتما باید شکل موج ولتاژش بدون اعوجاج باشد یا به عبارت دیگر تثبیت شده باشد که این خود

یکی دیگر از معایب ssr بشمار میاید. اما به هر حال در صنعت و در مواردی که تعداد دفعات روشن و خاموش شدن دستگاهی در طول مدت کاری زیاد باشد از این

قطعه استفاده میشود.که جایگزین بسیار خوبی برای کنتاکتور میباشد.

 رمز پیروزی

پیروزی در سایه دور اندیشی و احتیاط است ،احتیاط به تفکر ،و تفکر به حفظ اسرار است

امام علی علیه السلام


نیمی از شکست:

اندوهگینی و پیری نیمی از شکست است

امام علی علیه السلام



ترانسفورماتور دستگاه جوشکاری

ترانسفورماتورهای جوشکاری

یکی از روش های جوشکاری فات استفاده از حرارتی است که توسط قوس الکتریکی ایجاد می شود.برای تشکیل قوس الکتریکی می توان از ترانسفورماتور استفاده کرد.

ترانسفورماتورهایی که در جوشکاری از آنها استفاده می شود باید علاوه بر داشتن خصوصیات یک ترانس معمولی سیستمی برای تغییر جریان ثانویه و همچنین کاهش ولتاژ کار داشته باشند.بنابراین علاوه بر مطالب گفته شده درمورد ساخت ترانسفورماتورها لازم است به نکات زیر توجه کنیم:

ولتاژ ترانسفورماتور جوشکاری در حالت بی باری نباید از 70 ولت بیشتر باشد.پس از ایجاد قوس الکتریکی این ولتاژ باید کاهش یابد بطوری که حداکثر مقدار آن 30 ولت باشد.

مدار ثانویه ترانس جوشکاری در هنگام تولید جرقه برای ایحاد قوس الکتریکی بصورت اتصال کوتاه در می آید.برای اینکه ترانسفورماتور در این حالت صدمه نبیند باید یک سلف را با مدار ثانویه به طور سری قرار داردیا اینکه از ترانسفورماتورهایی با پراکندگی زیاد استفاده کرد، به همین دلیل ضریب قدرت ترانسفورماتورهای جوشکاری پایین است.برای بالا بردن آن از خازن استفاده می کنند.

برای جوشکاری قطعات مختلف باید جریان جوشکاری قابل تنظیم باشد.برای مثال جهت افزایش آن باید ولتاژ ثانویه را افزایش داد.این عمل با کاهش تعداد دور سیم پیچ اولیه توسط یک کلید پله ای یا افزایش تعداد دور سیم پیچ ثانویه از طریق تغییر اتصال آن ممکن می شود.در این روش نسبت تبدیل ترانسفورماتور تغییر میکند بنابراین ولتاژ بی باری آن نیز تغییر خواهد کرد.برای اینکه با تغییر جریان جوشکاری ولتاژ بی باری تغییر نکند می توان نسبت تبدیل ترانسفورماتور را تغییر نداد و در عوض با ایجاد افت ولتاژ در ثانویه ولتاژ خروجی را در حالت کار پایین آورد، بنابراین در ولتاژ بی باری ثابت با زیاد کردن افت ولتاژ، جریان جوشکاری کاهش میابد و با کم کردن آن جریان جوشکاری افزایش میابد.

افت ولتاژ را می توان با تغییر مقاومت داخلی ترانس جوشکاری بوسیله یک سلف قابل تنظیم یا یوخ-که مقدار پراکندگی را تغییر می دهد بدست آورد.

در ترانسفورماتورهای جوشکاری با قدرت کم اغلب تغییر افت ولتاژ با چرخاندن یک دستگیره و در ترانسفورماتورهای با قدرت متوسط و زیاد با استفاده از سیستم های دیگری مانند بکاربردن جریان مستقیم و غیره انجام می گیرد.


ترانسفورماتور صرفه ای

در مواردی که از ترانسفورماتور به عنوان وسیله ی حفاظتی استفاده نمی شود یا اصولا ومی برای جدا بودن سیم پیچ های اولیه و ثانویه آن وجود ندارد مثلا ترانسفورماتور های راه اندازی موتورهای آسنکرون می توان از اتو ترانسفورماتور استفاده کرد.

به علت صرفه جویی در حجم آهن هسته و همچنین مقدار سیم مصرفی به این ترانسفورماتورها ترانسفورماتور صرفه ای نیز گفته می شود.

تفاوت ترانسفورماتورهای معمولی با اتوترانسفورماتور در این است که ترانس های معمولی دو سیم پیچ اولیه و ثانویه مجزا از یکدیگر دارند، اما در اتو ترانسفورماتور سیم پیچ مربوط به ولتاژ کمتر حذف شده و بجای آن از قسمتی از سیم پیچ مربوط به ولتاژ بیشتر استفاده می شود.

در اتوترانسفورماتورها دو سیم پیچ از نظر الکتریکی با یکدیگر در ارتباط هستند و لذا نمی توان از آن ها با عنوان ترانسفورماتور حفاظت (ترانسفورماتور ایزوله) حتی در ولتاژهای کم استفاده کرد.قدرتی که هسته آهن اتوترانسفورماتور بر مبنای آن حساب می شود با قدرت خروجی یا ورودی تفاوت دارد و از آن ها کمتر است.به این قدرت در اصطلاح قدرت تیپ ترانسفورماتور می گویند.دراتوترانسفورماتور قدرت خروجی را می توان تقریبا با قدرت ورودی برابر گرفت ، و همچنین قدرت تیپ با قدرت ورودی برابر نسبت تفاوت اختلاف سطح ها به اختلاف سطح بزرگتر است.بنابراین هرچه تفاوت دو ولتاژ کمتر باشد قدرت تیپ نیز کاهش میابد ، در نتیجه برای ساختن ترانسفورماتور هایی که تفاوت ولتاژ اولیه و ثانویه آنها کم است استفاده از این روش بسیار با صرفه خواهد بود.زیرا علاوه بر قیمت ارزان تلفات الکتریکی آن نیز از ترانسفورماتور ایزوله کمتر خواهد بود.



P2        : توان خروجی

P1         :توان ورودی

Sfe      : سطح خالص هسته

S'fe      : سطح ظاهری هسته

Nv      : دور بر ولت

N1      : تعداد دور سیم پیچ اولیه

N2      : تعداد دور سیم پیچ ثانویه

D1      : قطر سیم پیچ اولیه  

D2      : قطر سیم پیچ ثانویه

U1      : افت ولتاژ اولیه        

U2      : افت ولتاژ ثانویه

J      : چگالی جریان

I1      :جریان اولیه

I2      : جریان ثانویه


آخرین مطالب

آخرین جستجو ها

تبلیغات متنی
ahangahang شوق زیارت - امامزاده های ایران و جهان misbarbmanchai newssquamexim عکس متحرک Matthew's game کـلوپ پـیروزی وـینکــس کره جنوبی perssentcondo زنده رود باغبادران