مقدمه عن دوائر Buck Converters النبضيه لخفض الجهد وتثبيته - ج 2

بسم الله الرحمن الرحيم

الموضوع فى كتاب اليكترونى هنا 

بعد ان فهمنا ماذا نقصد بمثل تلك الدوائر وفهمنا الفرق  
بينها وبين الدوائر الخطيه نعود مره اخرى بمثال مجرب 
بالحسابات ،، فاذا ماكنا قد وجدنا سابقا ان حمل يحتاج 5 فولت 
بقوه 3 امبير اى قدره مقدارها 15 وات فاننا فى المقابل 
سنفقد قدره مقدارها 75 وات

هل يعقل ان  يتم سحب من البطاريه قدره مقدارها 90 وات

لتغذيه حمل مقداره 15 وات ، من هنا كان الغرض 
من  دوائر   smps بمختلف تصميمتها هو ايصال القدره 
من منطقه الى اخرى بالضبط كما اخذت من المصدر 
فعندما تتخطى الكفائه حاجز90%   بالمائه فيمكننا
 ان نقول انها بالضبط كما  اخذت من المصدر ،
بمعنى اخر نريد ان يسحب من البطاريه

تقريباً قدره الحمل فقط ،

نعود لمثالنا الان وهو تصميم دائره بسيطه 5 فولت 2 امبير ،

طبعاً لن نستنتج المعادلات ولن ندخل فى تفاصيل عميقه

الا اذا طلب الاخوه ذلك ، لكن سنبسط الامور وساقدم  
علاقات رياضيه فى منتهى البساطه وليس بها اى 
متغيرات حرجه  ومجربه ونتائجها سليمه تماماً ،

لنفرض اننا نحتاج هذا التصميم

Vout =5 v

Vin=12 v

Iload=2A

F=400khz

على اعتبار ان الريبل المقبول للفولت 50mv p.p

ومع العلم ايضاَ ان  الريبل للتيار فى الملف تحسب

على انها .3 A لكل واحد امبير يعنى ال 2A تكون نسبه الريبل

الخاصه بهم  .6A

اليوم سنتعمق داخل هذا المخطط وننتقى جميع اطرافه
 و المطلوب هو ان نرى الدائر تنبض بالحياه
نبدأ بأول درجه فى سلم التصميم ،،،

----------------------------------------------------

1- ايجاد حث الملف Inductor Selection

لحساب حث الملف نستخدم هذه العلاقه الرياضيه

و بتعريف المتغيرات تصبح النتيجه كا التالى :-

تقريباً 12 مايكرو هنرى

وحيث ان

 D   هى الـ Deuty Cycle  وهى تساوى محصله

قسمه جهد الخرج المطلوب  VO  على جهد الدخل Vin،

 وان كان جهد الدخل متغير القيمه مثلا ما بين 12 وحتى 30

يتم القسمه على القيمه الاعلى للفولت وهى 30 فولت

FR  فهو التردد الذى ستعمل عليه الدائره وهو اختيارى وحسب  المتوفر لدينا من المذبذبات او Pwm Controllers

 Dil هى نسبه الريبل للتيار فى الملف وقد سبق الاشاره لها

وهى هنا بقيمه .6A كما سبق وتم التوضيح وهى تحسب

بقيمه .3  امبير لكل واحد امبير

Lp هى الحث المطلوب للملف وكما هو واضح

وجدنا انه 12 مايكرو هنرى تقريباُ

ولا توجد اى متغيرات اخرى غير معروفه  وننتقل للتالى ،،،

1- كيفيه اختيار مكثف الخرج Output Capacitor Selection

 

بما ان قيمه الريبل تساوى 50 ملى فولت فان نسبه الريبل  تساوى  

 وهى قيمه الريبل مقسومه على قيمه جهد الخرج  المرغوب 
وهى هما تم ايجادها بقيمه 01.

وعليه فان قيمه المكثف هتساوى 

وهى القيمه الاقل وهناك اراء تقول للامان يتم ضربها 
فى 1.25 لتصبح 4.6  مايكرو فارد وهو ما تم بالفعل

وبل وايضاً هناك اراء تقول يضرب الحث الناتج ايضاً فى 
قيمه 1.25 واراء تقولى يبقى كما هو عموماً هذا يعطى
 مرونه فى التعامل ،

نختار اقرب اكبر قيمه موجوده فى السوق المحلى

2- اختيار مكثف الدخل Input Capacitor Selection

يتم اختيار مكثف الدخل على اساس 10 الى 22 مايكرو

لكل واحد امبير  من تيار  الخرج يعنى 2 امبير اختارله

ما بين 20 الى 44 ما يكرو فارد هذا على اساس ان

التيار قادم من بطاريه ولو انه قادم من محول يوضع

 هذا المكثف بالاضافه الى مكثف التنعيم الخاص

بالمحول ويكون هذا المكثف قريب قدر الامكان من الدائره .

3- اختيار الموحد  Diode Selection

اقل جهد عكسى للموحد يجب ان يكون مساوى على الاقل

 لجهد الدخل

اما اقل تيار للموحد فهو يساوى

 

هذا معناه ان متوسط تيار الموحد يساوى تيار الحمل

عندما يكون الموحد فى حاله عمل حاول ان تنتقى موحد

ذو جوده عاليه لتقليل جهد انحيازه الامامى ومن ثم  

تقليل الطاقه المفقوده فى الموحد

 

4- اختيار الموسفت MOSFET Selection

اختيار الموسفت ببساطه يجب ان يكون جهد VDS اكبر من جهد الدخل بقيمه مرضيه وانا دائما اتعامل معها على قيمه هامش امان 35%   بحسب ما قرات عموماً عن الموسفت وليس عن تصميم دوائر Buck Converter  الا ان الكثير من المراجع لم تحدد نسبه بل قال دعها تساوى اقصى قيمه لجهد الدخل على الاقل  ،

تحديد قيمه الـ ipk

تحدد قيمه الـ ipk  بالعلاقه الاتيه 

يجب ان تكون قيمه ipk فى داتا شيت الموسفت مساويه 
لهذه  القيمه او اعلى منها ان امكن فهذه العلاقه بها 
هامش امان كبير ،،

اختيار قيمه Rdson

جرت العاده على احتساب القدره المفقوده على انها من 40 الى 50 % تفقد داخل الموسفت والباقى بفقد داخل الموحد  وجرت العاده ايضا على ان يكون نصيب الموسفت من تلك القدره المفقوده اقل من 1 وات او حسب ما ترتضى لكن هذا ما يوصى به  ولنعتبرها 1 وات لذا فان اختيار قيمه هذه المقاومه يكون كا التالى 

لاحظ ان هذه القيمه هى الاعلى للمقاومه وان امكن اقل يكون افضل  
يتبع ان شاء الله