تحلیل یک مبدل سوئیچ-خازنی با قابلیت‌های تثبیت ولتاژ خروجی و کلیدزنی نرم

Abstract

چگالی توان بالای مبدل‌های سوئیچ-خازنی ناشی از فقدان عناصر مغناطیسی است. اما، این موضوع منجربه عدم‌توانایی در تثبیت ولتاژ خروجی و کلیدزنی سخت، به‌خاطر جریان‌های لحظه‌ای بزرگ، می‌شود. این جریان‌ها سبب افزایش تلفات کلیدزنی و نویز و محدودشدن توان قابل‌پردازش می‌گردد. هرچند اخیراً با افزودن سلف‌های کوچک به ساختار برخی از مبدل‌های سوئیچ-خازنی عمل‌کرد آن‌ها بهبود یافته‌است، ولی فقط تعداد معدودی از آن‌ها توانایی تثبیت ولتاژ خروجی و کلیدزنی نرم را دارند. در این‌جا، با ترکیب یک برش‌گر فعال و یک مبدل سوئیچ-خازنی، در محدوده وسیعی از تغییرات ولتاژ ورودی و بار هر دو ویژگی تثبیت ولتاژ خروجی و کلیدزنی نرم در ادوات نیمه‌هادی قدرت حاصل شده‌است. به‌خاطر کاهش تلفات کلیدزنی و نویز می‌توان فرکانس را جهت کاهش اندازه سلف‌ها و خازن‌ها افزایش داد. این موضوع، ضمن کاهش حجم مبدل، عمل‌کرد آن را بهبود می‌بخشد، زیرا در عمل سلف‌ها و خازن‌های کوچک مشخصات فرکانس بالای مطلوب‌تری دارند. بنابراین، مبدل اصلاح‌شده در توان‌های بالا از ساختار رایج بهتر است. در این‌جا، علاوه‌بر تحلیل ریاضی، برای تثبیت یک ولتاژ خروجی <em>V</em>400 با وجود تغییرات وسیع ولتاژ ورودی (<em>V</em>100-50) و مقاومت بار (<em>kΩ</em>8-<em>Ω</em>400)، مبدل مذکور در فرکانس<em>kHz</em>200 شبیه‌سازی و ساخته شده‌است