چۆن هەوڵ بدۆزیت بەکارهێنانی ڕێگای سەرەکی لەسەر دامەزراوەکانی تەواوکردن

Indoktar yek komponent pasîf pêşdîgar di çendên deviran de ye, ku li ser herêmê energiya hilbijartîne, wek hevdan, bûkirina girêkî û girêkî di dizaynê karanîn ênargî yên serherî de destnîşan dikare. Di daweya destpêkê de, inxînîyerên ne tikin bibîn tenê valûên indoktansyên piştikî bibînin, ba xwe şûna cûrê ki indoktar dikare werin, DCR lêkostê, mezinahiya mekanîkî, hilberdan û gelekên din. Heke wan bi fonksiyonên indoktaran nabetirîn, wan di dizaynê de herdem pasîf bin û dema herî baş têne saet bikin.

Birkarî Indoktaran Bixweberîn

Indoktar L di circuitê LC filter de ye, ku di outputê karanîn ênargî yên serherî de destnîşan dike. Di konversiyonê girêkî de, yek demê indoktar bi voltajê DC ya outpute were wergirtî, demê din li war voltajê input û GND di nav berveya switchê de hilbijartin.

Di dawê 1 de, indoktar bi voltajê inputê dibistanîn jî wekî MOSFET. Di dawê 2 de, indoktar bi GND were wergirtî.
لەبەر ئەوەی ئەم ڕێکخراوی کاردانە، دوو ڕێگە هەیە بۆ دەرکردنی ئیندوکتۆر: دەرکردن لەڕێگای دیۆد یان لەڕێگای MOSFET. ئەگەر ڕێگای یەکەم کاربکەوە، ژووردارکەر لەناوی "ئەسینکرون" دەچێتەوە. لە کاتێکدا، ژووردارکەر لەناوی "سینکرون" دەچێتەوە.

لە حالە یەکەدا، یەکێک لە سەرەکانی ئیندوکتۆر بەهایەکی وردرێکیەوە دەپەیوە، و سەرەکی تریش بەهایەکی خواردرێکیەوە دەپەیوە. لەپێی ژووردارکەری buck، وردرێکی ور درێژترە لە خواردرێکیەوە، پێناسەی بەردەوامی بەرەوەی ئیندوکتۆر دەدەنێت.
لە حالە دووەمەدا، سەرەکی ئیندوکتۆر کە لە کۆبوونەوەی وردرێکیەوە دەپەیوە، ئێستا بە دەرکردن دەپەیوە. لەپێی ژووردارکەری buck، خواردرێکیەوە لەبەر ئەوەی ڕێگای سەرەکییە، پێناسەی بەردەوامی نێگاتیویەکەی ئیندوکتۆر دەدەنێت.

فرموڵی گۆڕانکاری بەهای ئیندوکتۆر

V = L(dI/dt). هەروەها کە پۆتەنسیالی ئیندوکتۆر مثبت بێت (ئاستی ١) کڕایەتی لەلایەن ئیندوکتۆر دابەش دەکات، و کە نێگاتیو بێت (ئاستی ٢) کڕایەتی دەبڕێت، شێوەی کڕایەتی ئیندوکتۆر لە سەرەتاڵدەی ٢ دەردەکرێت:

لە فیگوری زۆرتردا دەرکەوت کە کڕایەتی ماکزیمەل لەلایەن ئیندوکتۆر کڕایەتی DCەکەی هەیە بەهەمەزێدەی کۆی کڕایەتی بەرگرینەوەی تەواو. فیگوری زۆرتردا هەمانەش کڕایەتی بەرگرینەوە دەرکەوێت. بەپێی فارمولێکی داگیرراوە، کڕایەتی ماکزیمەل ڕێکخراوەکانی ژمارە دەکرێت: لە کاتی ئاستی ١، T ڕێکخراوەکەی سوییەکەیە، و DC درێژی کاتی ئاستی ١ە.

سیستەمی هاوکاردنی گرتی

سیستەمی هاوکاردنی نەگرتی

Rs: نەرمی گشتی ڕێکخراوەکەی کەسەپێکری کڕایەتی و نەرمی گشتی ڕێکخراوەکەی گشتی ئیندوکتۆرە. Vf: پۆتەنسیالی هەڵگری دیۆدی شۆتکی. R: نەرمی گشتی ڕێکخراوەکەی ژمارە دەکرێت بە R=Rs+Rm، لەکەی Rm ڕێکخراوەکەی نەرمی گشتی MOSFETە.

پشیوەکردنی ژمارەی کۆرەکی ئیندوکتەر

لەسەر پیاوێکەی دڕێژەی کرێنتی هەڵگرتنەوەی ئیندوکتەر، دەزانین کە لە سەرکەوتنی کرێنت لەلایەن ئیندوکتەر، ئیندوکتانسەکەی بەردەوام بە شێوەیەکی نەستێکێشەیەکانی مادەی کۆرەک بەدەست دێت. درێژەی بەهێزبوونی ئیندوکتانسەکە ژمارەیەکی کریتیکە: ئەگەر بەهێزبوون زۆر زۆر بێت، تەواوکارەکە ناتوانێت ڕێکخراو بکات. کرێنتی کە لەلایەن ئیندوکتەر بە خاطر کرێنتی زۆر بێت، ئیندوکتەر بە شێوەیەکی کۆمەڵ بوونی دەکات، چەندێکی بنەما لەلایەن ئیندوکتەرە.
کریوەکردنەوەی ساتورەی ئیندوکتەرەکانی پاوهێز لە دەرەکی کۆنڤرتەرەکان ژمارەیەکی کریتیکە و بەرگرینەوەیە. لە کەرداری ئەم کۆنسلەیە لەسەر ئەو کریوەکردنەوەیەکەی بە شێوەیەکی هەڵبژاردراوە کە L لەگەڵ کرێنتی DC هەیە.

کاتێک کرێنت لە سەرەتاڵێکی تەنها بەرز دەبێت، ئیندوکتانسەکە بە شێوەیەکی ئاسانی بەهێز دەبێت - ئەوەیەکێشەیەکی ساتورەیە. دووبارە کردنەوەی کرێنت کەواتە دەتوانێت ئیندوکتەرەکە بە شێوەیەکی کۆمەڵ بوونی دەکات.
بە کارهێنی ئەم خوасیاری دەرکردنەوە، پێویستە چۆن هەموو کۆنورتەرەکان دەرئەنجامی گۆڕینی بەردەوامی (△L ≤ 20% یان 30%) لەسەر ترازی جاری دەربارەی دەرکردنی DC داپێدەن. چونکە پارامێتر Isat لە دروستکردنی ئیندوکتەردا ھەمیشە ڕووبەری دەدات. چونکە گۆڕینی جاری زیایەت نەخۆشە نیە لەسەر بەردەوامی، لە هەموو کاروبارەکان دڵنیایە کە زیایەتی شەڕێکەوە بەشێوەیەکی زۆر سەرکەوتوو بەرچوو بێت، چونکە ئەوە تێبینی دەکات لەسەر زیایەتی ترازی جاری دەربارەی دەرکردنەوە. ئەمە چۆنەکەیە کە هەمیشە هەوڵی گرنگەکانیە لەسەر درێژبوونی بەردەوامی لەسەر ترازی جاری دەربارەی DC، لەبەر ئەوەی بەردەوامی لەسەر زیایەتی شەڕێکەوە ڕووبەری دەدات لەسەر دروستکردنەوە.

دیاریکردنی ئیندوکتەرەکانی سەرەکی لەسەر تەواوکردنی جاری بەرز

Inductors هەمیشە کاربەردهێن بەکارهێنن لە سیستەمەکانی دابەشکردنی ئەنرژی. لەبەرچوونی نەخۆشبوونی ڕێکەوت و ولتاژ، تئوریکدان، زیاترینی ھەیە صفر. Inductors گەورەگەیان لەگەڵ ئەنرژییەکانی گەشتەکەیان پێکهاتن، لەسەر ئەو خاسیەتەی "پەیوەندی کردنی ڕووداو و داخڵکردنی دەرەوە" ڕوویدا، و کەواتە لەگەڵ کیپاسیتەرەکان لە کرداری فیلترکردنی جیارەکانی دروستکردن و دەرپەشکردن بەکاردێت.
Bi komponentên megnetîk, inductors li her dem di problemê de destpêkirina megnetîk. Li rastî ya derbasî, daxuyan ên inductor-ên destpêk kirin, daxuyan destpêk bidin dest pê bikin tenê ji bo vê girê de ku cûr hatî hilbijartin, û digelên yekî digel destpêkirina ya tevahî nehatine, temamkirina li virajên taybetir. Li her wan kaseyê, inductors di nav "herêmeya lineer" de çalak bike, ku werûna inductor tenê constant be u nedi biguherîne bi voltaj ya terminal an jî cûra. Lê, li ser sîstemên energî yên serhêlker bi kar bimîne weha nebesar nî: girandên inductor bi du parametrên parazîtî (an ya distribûd) ve girandin. Yekî wê di girandên girendê de ye ku nehatine destnîşta, û biriyarî di kapasîtî stray li gelên girandê û malên piştgirîkirî de ye. Kapasîtî stray li ser frekanseya paşîn heta xwe nehatine çareserkirina, lê guhertoya wê li ser frêkanseya bilind bibîne. Pa şoreke ku frêkansa diwaqeyî ya taybetir hatewerîne, inductor dikare karakterîstîkên kapasîtîv bide. Heke kapasîtî stray wek yek kapasîterê ya tevahî hilbijarte, devirên ekivalenta inductor karakterîstîkên kapasîtîvî în di vê frêkansê de bide.

پێش ئەوەی ڕێکخراوی ڕێزایەکی لە داخڵی ڕێزەکان بەرگرێت، باید ئەم خصوصیاتە نزیکبینی بێت:
١. کاتێک کورانتێکی I لەلایەن ڕێزایەکی L گۆڕێت، ئەنرژیایەکی کە لە ڕێزەدا گەیشتووە ئەمەیە: E=0.5 × L× I2(1)
٢. لە یەکێمی چاروخێڵەکاندا، پەیوەندی بینووەی گۆڕانەکانی کورانتی ڕێزە (گۆڕانی پێکهاتووی ڕێزە) و ولتاژی لەسەر ڕێزەکەیەکە:
V=(L × di)/dt(2), ئەمە نشان دەدات کە گۆڕانی پێکهاتووی ڕێزە لەسەر گرتەی ڕێزەکە گشتی دەکات.
٣. ڕێزەکان هەروەها دەستەپێکەوەی گەورەکردن و گەورەکردنی ڕێزەکان دەکەن. کورانتی لەسەر ڕێزەکە پڕۆپورسیۆنەلە لە تەواوکارییەکەی ولتاژەکە (ولت-ساڵەکان) لەسەر ئەوە. ئەگەر ولتاژی ڕێزەکە گۆڕێت، شێوه‌ی گۆڕانی کورانتی di/dt هەروەها گۆڕێت: ولتاژێکی ڕووداویی کەسایەتی کورانت بۆ گۆڕانی سادەکەوتنییەکە دەکات، لەماوەیەکدا، ولتاژێکی ژمارەیی کەسایەتی کورانت بۆ گۆڕانی سادەکەوتنییەکە دەکات.

دیاریکردنی ئیندوکتۆرەکان لە بەرپرسیارەکانی توانی سوییشی ڕێکخراوەکانی Buck

لە دیاریکردنی یەک ئیندوکتۆر لە بەرپرسیارەکانی توانی سوییشی ڕێکخراوەکانی Buck، پێویستە ماکسیمم ولتاژی ناونەما، ولتاژی دەرچوون، فرەکانسی سوییشی تووەرەکان، ماکسیمم کەرەنگی ژێرەکی، و دووری کاری دیاربکە. جێگیرەکانی ڕووداوەکانی ڕەقەمی ئیندوکتانس لە بەرپرسیارەکانی توانی سوییشی ڕێکخراوەکانی Buck. ئێستا، باسی هێما بکە کە فرەکانسی سوییش ٣٠٠ kHz، ڕێجەکی ولتاژی ناونەما ١٢ V ± ١٠٪، دەرچوونی خوارەوە ١ A، و کەرەنگی ژێرەکی ماکسیمم ٣٠٠ mA.

دیاگرامی مالەی بەرپرسیارەکانی توانی سوییشی ڕێکخراوەکانی Buck

وولتی جیاکاری سەرەتایی ١٣.٢V ئە، و دورة کاری پێوانەیە: D＝Vo/Vi＝٥/١٣.٢＝٠.٣٧٩(٣)، لێرەدا Vo وولتی دەرخراوە و Vi وولتی جیاکاریە. کاتێک ترانزیستۆری هەڵبژاردەر کار دەکات، وولتی بەرگرینی لەسەر یاندێکەرە: V = Vi - Vo = ٨.٢ V(٤) . کاتێک ترانزیستۆری هەڵبژاردەر کار نەکات، وولتی بەرگرینی لەسەر یاندێکەرە: V＝-Vo－Vd＝-٥.٣V(٥).dt＝D/F(٦).هەوڵدانی ڕوونکردنەوەی (٢)، (٣)، و (٦) لە ڕوونکردنەوەی (٢):

دابەشبوونی یاندێکەر لە بۆوستەرەکانی تەواوکردنی پاوەر

لەسەر چاوداندنی گۆڕەکی ئیندوکتانس لە بەشێکی سیستمی کاروباری بازبەردار، جیاوازی تەنها لەوەی ڕێکخراوی گۆڕەکی دەرەکی و شوێنی ئیندوکتەر بەدەست هێناوە، بەڵام ڕووبەری تر لە ڕێگای چاوداندنی گۆڕەکی سیستمی کاروباری بازنەیەکی یەکسانە. پێشبینی کراوەکانی فرێکansa ٣٠٠ kHz، ڕێژەی ولتاژی ناوەندی ٥ V ± ١٠٪، کرەی خارجی ٥٠٠ mA، و ئەفەکسیتی ٨٠٪، کرەی ماکسیمالی رەپەڵەنگە ٤٥٠ mA، و دوورەی دەرەکی ڕێکخراوە: D = 1 - Vi / Vo = 1 - 5.5 / 12 = 0.542 (7).

دیاگرامی کریباوەی سیستمی کاروباری بازبەردار

کاتێک دەرەکەکە زیاترە، ولتاژی لەسەر ئیندوکتەرە: V = Vi = 5.5 V (8)، کاتێک دەرەکەکە کەمە، ولتاژی لەسەر ئیندوکتەرە: V = Vo + Vd - Vi = 6.8 V (9)، ڕێکخراوەکانی ٦/٧/٨ لە ڕێکخراوی ٢ داخڵ کردنەوە:

Di zanîngehatine, ji bo herî hilberdanên destpêkê, destpêkanên çavkanî yên nermalava nehatine wekî ku destpêka lîstekê bi herî derbasdar bêne. Kur transistora derbaskirinê derbas dike, cûrên lîsteka lê kirina transistorê li ser zemê re hatine, wêne ku cûra lîstekê li ser capacitorê ya derxistîyê be. Dema êkurd, capacitorê ya derxistîyê tenê energî ya dest pê bikin da ku lîstekê di vê demê de bidin dest pê kirin. Belê, kur swîchê nikare, cûra lîstekê neya lîstekê ve dest pê bikar bibîne û capacitorê ya derxistîyê charge bike.
Li jumal, çareserkirina agirê lîstekê dideleketiya derxistîyê taybetiye, lê guherandina paşaveyê dinamîkî ya sîstemê ya energîyanê binivîse. Li ber ku optimîzasyonê ya agirê lîstekê li ser hewceyên spesîfyîkî ya serlêdanê were hate, agirên lîstekê ya bilindtirînê dibîjin, ku vê taybetiye lîstekê ya kêmتر و bi sazkarê ya PCB-ê re yene. Ev barêve, paşokî ya sîstemên enerjî yên derbasdaro daneyên elektronîkî yên kêmتر bi frekanseya bilindtirînê re were.

Analîz û Karkerdandina Bijiyanên Nûserê yên Dabistan

Li der barê Lenz' Law: Li ser yek şert DC-ê, taybetir li ser benda koylê, vîn elektrîkî (EMF) ên ku hatiye dide peyda dike ku bidin di pêşkerdanê de kirî. Dema wekî ku destpêkirina enerjî ya jî hilberandin, vê energî ya jî hilberandin bi serfirazkirina corê re 0 e, û pêwîst di vê demê de cora şertê bi herêmî re 0 be. Cora koylê pêwîst e ku ji bo destpêkirina energî û transferkirina wan, satekî nabe. Satekî ku satekirin dike, wê wek rûpelê direk DC ve dibîne, tenê çalakî yên wan hilbijêre, ku vê mîhengê ya converterê diyar bike. Dema wekî ku frekanşa switching fix e, girê daneyî pêwîst e ku duînîn jî piştî corên tekbîn.

پیشکاری بەرەوستی لە سیستمەکانی پاوەرێکی دەستکاری کراوەکان: لە فرەوانییەکانی کراوەکانی ڕەنگەڵات، چونکە کاتی on/off زیاترە، گۆڕەکێکی زۆرتر لازم دەبێت بۆ ئەوەی خروجییەکان پەیوەندیدا بمانێن. ئەمە تێبینی دەکات کە گۆڕەکەکە بتوانێت ژمارەی زیاترێک لە نەرگە مەغناطیسی بخزنێت. هەروەها، کاتێک فرەوانییەکانی کراوەکان زیاتر بن، ئەوەی بە شێوەیەکی کەمترە ئەنرژی بەڕاستیەکان بەدەست بێت، ئەوە دەوترێتەوە کە رەپلەکانی کرەنت کەمترە. ئەم گرێ goranیەکان بە فورمولێکی ژمارەیی دەبێت: L = (dt/di) * uL لێرە D = Vo/Vi (دورة کاری)، dt = D/F (on-time)، F = فرەوانییەکانی کراوەکان، و di = رەپلەکانی کرەنت. لە سیستمەکانی باک کۆنڤرتەرەکان، D = 1 - Vi/Vo؛ لە سیستمەکانی بوست کۆنڤرتەرەکان، D = Vo/Vi. بە ڕێکخستنەوە دەدۆزرێت: L = D * uL / (F * di). کاتێک F کەم دەبێت، L باید بە شێوەیەکی پێوانەیی زیاد بێت. بەهەمانەیە، زیادکردنی L لە حالەیەکدا کە ڕێکخستنەکانی تر یەکسان دەمانێت، di (رەپلەکانی کرەنت) کەم دەبێت. لە فرەوانییەکانی زیاتردا، زیادکردنی گۆڕەکە ئەمەی دەکاتەوە کە ئەمپدانس زیاد بێت، ئەوەی بەرەوەی هەژماری ئەنرژی بەرز دەبێت و کارەکی بەرامبەر دەبێت. لە ڕێگەیەکدا، لەگەڵ فرەوانییەکانی ثابت، گۆڕەکێکی زیاتر خروجییەکانی رەپلەکان کەم دەکات بەڵام ئەوەی بەرامبەری ئەنجامەکانی تر دەبێت (بە شێوەیەکی کەمترە بەرەو سەرەکی کارەکانی بەکارهێنانەوە). لێرە، گۆڕەکێکی بهتر لەبەر ئەوەیە کە بە شێوەیەکی گۆڕەوەیی بینی کارەکانی کارەکانی رەپلەکان و ئەنجامەکانی تر بەردەوام بێت.