موضوع مقاله: مبدل بوست | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # مبدل بوست | مقدمه: از آنجا که اساس کار این مبدل‌ها سوئیچینگ (کلیدزنی) است، برای از بین بردن ریپل موجود در ولتاژ خروجی از یک خازن استفاده می‌گردد و همچنین با استفاده از یک دیود، جریان خروجی رو یکسو می‌کنیم تا بارهای راکتیو بتوانند بدون مشکل تغدیه شوند. | ## بخش 1: مبدل بوست | سلف موجود در قسمت ورودی مدار، انرژی مورد نیاز خود را در هنگام بسته بودن کلید از ولتاژ ورودی دریافت و در هنگام باز شدن کلید، این انرژی را آزاد می‌سازد. کاربرد:افزایش ولتاژ DCاز سطح پایین به بالا-اصلاح ضریب قدرت حالت‌های عملیاتی این مبدل بسته به جریانی که از سلف می‌گذرد، می‌تواند در سه حالت عمل کند: حالت پیوسته: زمانی که جریان سلف همواره بزرگتر از صفر باشد. وقتی که سوئیچ بسته است (حالت روشن)، جریان از طریق سلف به جهت ساعتگرد جریان دارد و سلف با ایجاد میدان مغناطیسی برخی از انرژی را ذخیره می‌کند. وقتی که سوئیچ باز می‌شود (حالت خاموش)، جریان کاهش می‌یابد زیرا امپدانس بالاتر است. میدان مغناطیسی که قبلا ایجاد شده بود، انرژی خود را کاهش می‌دهد تا جریان به سمت بار را حفظ کند. در نتیجه، دو منبع به صورت سری قرار می‌گیرند و باعث می‌شوند ولتاژ بالاتری برای شارژ خازن از طریق دیود D ایجاد شود. بین مراحل شارژ و بار تنها وقتی که سوئیچ باز است، همیشه ولتاژی بیشتر از منبع ورودی را می‌بیند. همچنین در حالی که سوئیچ باز است، خازن موازی بار به این ولتاژ ترکیبی شارژ می‌شود. وقتی که سوئیچ بسته می‌شود و طرف راست از طرف چپ جدا می‌شود، خازن می‌تواند ولتاژ و انرژی را به بار ارائه دهد. البته سوئیچ باید دوباره به اندازه کافی سریع باز شود تا جلوی تخلیه زیاد خازن را بگیرد. | ## بخش 2: مبدل بوست | دو مسیر جریان یک مبدل بوست بسته به وضعیت سوئیچ S اصول پایه مبدل بوست شامل ۲ حالت متمایز است (شکل ۲ را ببینید): در حالت روشن (on-state)، سوئیچ S (شکل ۱ را ببینید) بسته است، موجب افزایش جریان سلف می‌شود؛ در حالت خاموش (off-state)، سوئیچ باز است و تنها مسیری که به جریان سلف ارائه می‌شود، از طریق دیود D، خازن C و بار R است. پس مانند مبدل باک ناپیوسته نیست و الزامات فیلتر ورودی نسبت به مبدل باک کمتر است. چیدمان قرارگیری المان‌های مبدل بوست شناخت نحوه چیدمان سه المان اصلی کلید، دیود و سلف، مبدل‌های بوست بسیار مهم است. سفری به دیار دکل‌ها، سرنخی است که کمک می‌کند بتوان این ساختار را به‌راحتی تشخیص داد. در این مبدل، راهکاری مناسب برای به‌خاطر سپردن جایگاه این المان‌ها، به‌کارگرفتن سه حرف «ک»، «د» و «ل» است. حرف «ک» برای کلید در نظر گرفته می‌شود چون به‌طور معمول K برای نام‌گذاری کلید به‌کار می‌رود که ابتدای کلمه Key در انگلیسی است (البته در اینجا کلید با حرف S نیز نشان داده شده است که از واژه Switch برگرفته شده است). به‌طور معمول سلف با حرف L نشان داده می‌شود که به احترام دانشمند آلمانی- روسی «لنز»، این نام‌گذاری انجام شده است. حال این سه واژه مانند نوشتار فارسی از سمت راست به چپ قرار داده می‌شود و برای مبدل بوست واژه پیشنهادی معرفی می‌شود. خوبی واژه «دکل» این است که چون به‌طور معمول بلند است، به‌گونه‌ای عملکرد تقویت کردن سطح ولتاژ توسط مبدل بوست را نیز می‌توان به خاطر سپرد. شکل ۳ نمودارهای معمول جریان و ولتاژ سلف در یک مبدل که در این حالت کار می‌کند را نشان می‌دهد. | ## بخش 3: مبدل بوست | در حالت پایدار، ولتاژ DC میانگین روی سلف باید صفر باشد تا بعد از هر چرخه سلف به حالت قبلی خود برگردد، زیرا ولتاژ روی سلف متناسب با نرخ تغییر جریان آن است (در قسمت زیر با جزئیات بیشتر توضیح داده شده است). مقدار میانگین برابر است با که در آن D چرخه وظیفه نموداری است که کلید را درایور می‌کند. بنابراین می‌توانیم تابع انتقال ایده‌آل را به دست آوریم:یاهمین نتیجه را می‌توان از یک تحلیل دقیق‌تر به شرح زیر به دست آورد. ولتاژ خروجی می‌تواند در مورد یک مبدل ایده‌آل که در شرایط پایدار کار می‌کند، به شکل زیر محاسبه شود. اگر ما افت ولتاژ در دیود را صفر و یک خازن به اندازه کافی بزرگ برای اینکه ولتاژ آن ثابت بماند در نظر بگیریم، جریان سلف عبارت است از: بنابراین، تغییرات در حالت خاموش عبارت است از: از آنجا که ما در نظر می‌گیریم که مبدل در شرایط پایدار کار می‌کند، مقدار انرژی ذخیره شده در هر یک از اجزای آن باید در ابتدا و انتهای یک چرخه یکسان باشد. با جایگذاری و خواهیم داشت، که می‌توان به شکل زیر نوشت: این معادله نشان می‌دهد که ولتاژ خروجی همیشه بیشتر از ولتاژ ورودی است (زیرا چرخه وظیفه از صفر تا یک تغییر می‌کند). اگر دامنه نوسان جریان خیلی زیاد باشد، ممکن است سلف قبل از پایان یک چرخه کاملا خالی شود. بهره ولتاژ را می‌توان به شکل زیر محاسبه کرد: از آنجا که جریان سلف در ابتدای چرخه صفر است، مقدار بیشینه آن در برابر است با در دوره خاموش، پس از به صفر می‌رسد با استفاده از دو معادله قبلی، δ برابر است با: جریان بار Io برابر با جریان میانگین دیود (ID) است. همانطور که در شکل ۴ می‌توان دید، جریان دیود برابر با جریان سلف در حالت خاموش است. بنابراین، جریان خروجی را می‌توان به شکل زیر نوشت: با جایگذاری و δ با عبارات مربوطه داریم: بنابراین، بهره ولتاژ خروجی را می‌توان به شکل زیر نوشت: نسبت به معادله بهره ولتاژ خروجی برای حالت پیوسته، این معادله بسیار پیچیده‌تر است. | ## جمع‌بندی | علاوه بر این، در حالت ناپیوسته، بهره ولتاژ خروجی نه تنها به چرخه وظیفه (D) بلکه به مقدار سلف (L)، ولتاژ ورودی (Vi)، دوره (T) و جریان خروجی (Io) نیز بستگی دارد.