مُدهای کاری مبدل بوست

مُدهای کاری مبدل بوست:

الکتریکی3

مبدل بوست دو مد کاری دارد. مد اول، وقتی است که کلید روشن بوده و جریان را هدایت می کند. شکل زیر، این مد کاری را نشان می دهد.

الکتریکی4

شکل 2: مد کاری اول مبدل بوست: کلید روشن و دیود خاموش است.

در مد کاری اول، با کل جریان سلف از کلید می گذرد و از طریق آن به منبع باز می گردد. ولتاژ خازن در حالت ماندگار برابر با ولتاژ خروجی است. فرض کنید کلید به مدت TON روشن و به اندازه TOFF خاموش است. با در نظر گرفتن دوره تناوب T به گونه ای که T=TON+TOFF، فرکانس سوئیچینگ به صورت زیر است:

اکنون پارامتر دیگری به نام چرخه وظیفه (Duty Cycle) را به صورت زیر تعریف می کنیم:

حال، عملکرد حالت ماندگار مبدل بوست را در مد اول بررسی می کنیم. با استفاده از KVL، می توان نوشت:

معادلات سلف در مد کاری اول

وقتی کلید به مدت TON=DT روشن باشد، می توان گفت Δt=DT و داریم:

هنگام تحلیل مبدل بوست، باید نکات زیر را در نظر داشته باشید:

جریان سلف L پیوسته است.
جریان حالت ماندگار در طول زمان روشن بود کلید، با شیب مثبتی از یک مقدار مثبت به مقدار ماکزیمم می رسد و سپس با یک شیب منفی کاهش یافته و به مقدار قبلی خواهد رسید. بنابراین، تغییر خالص جریان در هر تناوب صفر است.

در مد دوم، انرژی ذخیره شده در سلف آزاد شده و بدون محدودیت در مقاومت بار تلف می شود. این اتفاق سبب می شود عبور جریان در بار تداوم داشته باشد. به این ترتیب، برای تحلیل مدار در این مد، از KVL استفاده می کنیم.

الکتریکی5

شکل 3: مد کاری دوم مبدل بوست: کلید خاموش و دیود روشن است.
بنابراین، در حالت ماندگار، می توانیم روابط زیر را با استفاده از KVL برای مد کاری دوم مبدل بوست بنویسیم:

مادلات مبدل بوست در مد دوم

از آن جایی که کلید در زمان TOFF=T-TON=T−DT=(1−D)T باز است، می توانیم بگوییم که در این مد، Δt(1−D)Tاست. بنابراین، تغییرات جریان در این مد به صورت زیر محاسبه می شود:

قبلاً گفتیم که تغییرات خالص جریان سلف در هر چرخه یا دوره تناوب، برابر با صفر است. بنابراین، می توان نوشت:

جریان سلف در یک دوره تناوب

می دانیم که D بین 0 و 1 تغییر می کند. اما با توجه به معادله بالا، می توان گفت که اگر D=1 باشد، آن گاه نسبت ولتاژ خروجی به ولتاژ ورودی در حالت ماندگار به بی نهایت میل می کند که عملاً امکان پذیر نیست. در حقیقت، از آن جایی که مبدل بوست، یک مدار غیرخطی است، اگر اندازه D از 0.7 فراتر رود، منجر به ناپایداری خواهد شد.

در ادامه، مدار مبدل بوست و شکل موج های آن نشان داده شده است. در مدار مذکور، اندوکتانس L برابر با 20mH، خازن C برابر با100μF و اندازه بار مقاومتی 10Ω است.

فرکانس سوئیچینگ نیز 1kHz است. همچنین، ولتاژ ورودی 100V و چرخه وظیفه 0.5 هستند. شکل 4، مدار مبدل و شکل 5، ولتاژ خروجی، ولتاژ سلف و ولتاژ ماسفت را نشان می دهند.

الکتریکی6