مبدل باک (Buck) – به زبان ساده (+ دانلود فیلم آموزش رایگان)

شکل زیر، یک مبدل باک را نشان می‌دهد.

در مبدل‌های DC/DC اغلب از مدولاسیون مبتنی بر زمان استفاده می‌شود. تولید و استفاده از این مدولاسیون ساده است و در آن، فرکانس ثابت می‌ماند.

مُدهای کاری مبدل باک

مبدل باک دو مد کاری دارد. مد اول، وقتی است که کلید روشن بوده و جریان را هدایت می‌کند.

شکل زیر، این مد کاری را نشان می‌دهد.

ولتاژ خازن در حالت ماندگار برابر با ولتاژ‌ خروجی است. فرض کنید کلید به مدت $$T_{ON}$$ روشن و به اندازه $$T _ {OFF}$$ خاموش است. با در نظر گرفتن دوره تناوب $$T$$ به گونه‌ای که $$T = T _ {ON} + T _ {OFF}$$، فرکانس سوئیچینگ به صورت زیر است:

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

وقتی کلید به مدت $$T _ {ON} = D T$$ روشن باشد، می‌توان گفت $$\Delta t = D T$$ و داریم:

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

1. جریان سلف $$L$$ پیوسته است.
2. جریان حالت ماندگار در طول زمان روشن بود کلید، با شیب مثبتی از یک مقدار مثبت به مقدار ماکزیمم می‌رسد 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 ذخیره‌شده در سلف آزاد شده و بدون محدودیت در مقاومت بار تلف می‌شود. این اتفاق سبب می‌شود عبور جریان در بار تداوم داشته باشد. برای تحلیل مدار در این مد، از KVL استفاده می‌کنیم.

بنابراین، در حالت ماندگار، می‌توانیم روابط زیر را با استفاده از KVL برای مد کاری دوم مبدل باک بنویسیم:

از آن‌جایی که کلید در زمان $$T _ {OFF} = T - T _{ON} = T -DT = (1-D)T$$ باز است، می‌توانیم بگوییم که در این مد، $$\Delta t = (1- D) T$$ است. بنابراین، تغییرات جریان در این مد به صورت زیر محاسبه می‌شود:

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

شکل‌موج جریان‌ خروجی، جریان سلف، جریان ورودی، جریان دیود و جریان خازن نیز در شکل ۶ نشان داده شده است.

اگر این مطلب برای شما مفید بوده است، آموزش‌های زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:

• آموزش الکترونیک صنعتی و مبدل ها
• آموزش الکترونیک قدرت – شبیه سازی در متلب و سیمولینک
• آموزش الکترونیک قدرت 1
• آشنایی با قطعات الکترونیک قدرت — مجموعه مقالات مجله فرادرس
• تقویت کننده های الکترونیکی — مجموعه مقالات جامع وبلاگ فرادرس
• یکسوساز تمام موج — به زبان ساده

^^