یک روش خطی سازی گسترش یافته را برای طراحی سیستماتیک SMC برای مبدل‌های DCبه DC قدرت نوع افزاینده وکاهنده-افزاینده ارائه داده است. یک سطح لغزش غیرخطی با مشخصه پایدارسازی براساس گسترش طراحی لغزش خطی ارائه شده است که در مدل متوسط خطی افزایش پارامتری مبدل استفاده شده است. استراتژی‌های فیدیکی حاصله منجر به مدهای لغزشی پایدار مجانبی با ویژگی خود ـ برنامگی قابل توجه می‌باشند. مثال‌های شبیه سازی شده به منظور توضیح و توصیف بیشتر انجام شده است ]۱۴ [.
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

یک روش طراحی جدید ساختار SMC برای مبدل‌های رزونانسی کوانتوم ارائه داده است. این روش براساس تحلیل‌ پاسخ دینامیکی معین ولتاژ خروجی می‌باشد و سطوح لغزشی را فراهم می‌آورد که مقاومت بالا و پایداری سیگنال بزرگ را تضمین می‌کند. از سامیان ساختارهای مختلف، با توجه به سادگی پیاده سازی عملی، ساختار نهائی انتخاب شده است. نتایج شبیه سازی و‌ آزمایشگاهی اعتبار راه‌حل پیشنهادی را تأیید می‌کند] ۱۵[.
یک تحلیل کامل از SMC گسسته برای مبدل‌های DCبهDC قدرت به صورتکلی ارائه می‌دهد. تحلیل‌ها شامل شرط وصول، اثبات شرط وجود مد لغزشی و شرط پایداری می‌باشد. علاوه بر این، یک نمونه طراحی برای مبدل باک ارائه شده است. ساختار کنترلی ارائه شده مشکلات اصلی SMC را حذف می‌کند. وجود فیلتر دیجیتال زمان نشست را کاهش می‌دهد. بر چند نتیجه شبیه سازی اثر فیلتر دیجیتال و کاهش اضافه ولتاژ در شروع را به وسیله یک مرجع شیب به جای مرجع پله نشان می‌دهد. ]۱۶[
درمرجع]۱۷[ ، طراحی و پیاده سازی یک مدار مجتمع آنالوگ CMOS توصیف شده است که قوانین SMC تطبیقی برای کلیدزنی مبدل‌های قدرت DCبهDC را فراهم می‌آورد. علاوه بر قابلیت به اجرا درآوردن قوانین کلی کنترل حالت سطح ـ خطی، مدار کنترل کننده شامل دینامیک‌های جبرانی می‌باشد.
SMC برای مبدل بوست را دوباره مورد بررسی قرار داده است. برخی از سطوح ارائه شده به مدار بار بستگی ندارد و این باعث می‌شدن که ضرروت اندازه گیری‌های جریان برداشته شود. تحلیل‌های انجام شده به جای مدل متوسط معمول براساس مدل کلیدزنی مدار صورت گرفته شده است. جنبه‌های عملی به پیاده سازی SMC با سطوح پیشنهاد شده بحث شده است.]۱۸[
در مرجع ]۱۹[، محقق نتایج بدست آمده از الگوریتم‌های کنترل کننده مد لغزشی مرتبه دو (SOMC) را به منظور تنظیم ولتاژ در یک مبدل کاک خطی به کار گرفته است. همان طور که در SOMC معمول است ،اثر اختلالات خود برانگیخته که یک دستاورد نامطلوب SMC است کاهش قابل ملاحظه‌ای یافته است. یک لازمه اصلی برای این روش تا اینکه قابل استفاده باشد، پیدا کردن محدوده مناسب برای متغیرهای حالت (ولتاژ‌ها و جریان‌ها می‌باشد.) همان طور که این کار برای ورودی‌های کنترل نیز باید انجام شود. این روش پیشنهادی در برابر اختلالات بار و خط مقاوم می‌باشد.
درمرجع]۲۰[ ابتدا رفتار مبدل بوست کنترل مد جریان مطالعه شد است و رفتار بی‌نظم آن نمایش داده شده است (وقتی که سیکل کاری از ۵۰٪ تجاوز می‌کند). پس یک روش SMC عملی که هدف از آن حذف بی‌نظمی‌ها و حفظ ویژگی‌های مطلوب کنترل جریان می‌باشد.
در واقع، روش استاندارد (جبران سازی شیب) فقط اشکال‌های کلی را برطرف می‌کند. ولو اینکه بی‌نظمی‌ها را برطرف کند، مبدل دیگر کنترل شده با جریان نیست. روش SMC پیشنهادی فقط پایداری را تضمین نمی‌کند. بلکه دامنه تغییرات ولتاژ ورودی که به ازای آن سیستم پایدار می‌ماند را نیز افزایش می‌دهد. مبدل SMC همیشه کنترل شده با جریان باقی می‌ماند یعنی مستقل از سیکل کاری می‌باشد. در نهایت یک مدل ریاضی از کل مدار (حلقه بسته) ارائه شده است و کارائی آن با شرح کامل مطالعه شده است.
طراحی و تحلیل سیستم مبدل اتصال ـ موازی استفاده کننده از روش SMCدر ] ۲۱[نشان داده شده است. این طرح برای یک سیستم متشکل از مبدل‌های بوست و حلقه فیدیک جریان براساس جبرانساز انتگرالی ـ تناسبی (PI) خطای ولتاژ خروجی، با ذکر جزئیات شرح داده شده است
این مقاله بر مزایای SMC نسبت به روش‌های طراحی کلاسیک مبتنی بر مدل سیگنال ـ کوچک تأیید می‌کند. همچنین نشان داده شده است که SMVC یک ابزار قوی و موثر برای کنترل مبدل‌های چند ورودی غیرخطی می‌باشد. طراحی براساس شروط آتکین (Utkin) می باشد که به ما این اجازه را می‌دهد که نواحی را که مد لغزشی در آن وجود دارد را بشناسیم. این واقعیت به طراحی جبرانساز و ایجاد تغییراتی در حلقه کنترلی به منظور اجتناب از جهش‌های جریان ورودی در هنگام شروع به کار سیستم، کمک می‌کند.]۴[
نحوه طراحی ساده سیستم با انجام شبیه سازی‌ها ی حاصل و اعتبارسنجی شده است. نتایج مؤید بهبودی‌های حاصل شده در اثر اصلاحات پیشنهادی می‌باشد.
فصل دوم
منابع تغذیه DC به DC
۲-۱-مقدمه
با معرفی ترانزیستور در اوایل دهه ۱۹۵۰ و به خصوص با توسعه مدارات مجتمع از اوایل دهه ۱۹۶۰ به بعد، تقاضای طراحان تجهیزات الکترونیکی، کامپیوترها و ابزار دقیق برای منابع تغذیه کوچک­تر و کارآمدتر برای تغذیه تجهیزاتشان به طور گسترده ای افزایش یافت. بنابراین، به منظور برآورده کردن این نیازها، منبع تغذیه به خودی خود بیشتر و بیشتر پیچیده­تر گشت. در حقیقت پیشرفت و توسعه تکنولوژی منبع تغذیه می ­تواند در بسیاری از موارد به طور مستقیم به دریچه­ای از قطعات نیمه­رسانای مختلف (هر چند از لحاظ تئوری) که تاکنون شناخته شده ­اند، مرتبط گردد.
تکنولوژی منبع تغذیه تنظیم­شده می ­تواند به دو گونه مجزا تقسیم شود: نخست، تنظیم­کننده (رگولاتور) خطی که می ­تواند هم به صورت سری و هم به صورت موازی باشد و دوم تکنولوژی تبدیل مد سوئیچینگ . تکنولوژی مد سوئیچینگ یک روش چند وجهی با توپولوژی­های گوناگون می­باشد که دستیابی به یک ولتاژ DC تنظیم­شده را منتج می­ شود.
تفاوت اساسی بین رگولاتور خطی و سوئیچینگ در مقدار بازده آن­ها است. رگولاتور خطی از تکنیک­های ساده پراکندگی انرژی کنترل­شده به منظور دستیابی به ولتاژ خروجی تنظیم­شده که به تغییرات بار و خط وابسته نباشد، استفاده می­ کند. بنابراین، استفاده از این روش ذاتاً غیرکارا می­باشد، مخصوصاً هنگامی که رنج ولتاژ ورودی گسترده­ای اعمال شود. هنگامی که تکنیک­های خطی به منظور تنظیم­ کردن یک ولتاژ کم نسبت به مقدار اصلی (۱۱۰ ولت و یا ۲۴۰ ولت منبع AC) اعمال می­ شود، معنای این تکنیک آشکار می­گردد.
۲-۲- منبع تغذیه خطی
منابع تغذیه خطی مزیت­های برجسته­ای را نسبت به رگولاتورهای سوئیچینگ فراهم می­ کنند، از جمله:
سادگی؛
هزینه و
نویز خروجی.
یک منبع تغذیه خطی رایج در شکل ۲-۱ نشان داده شده است که نقاط ضعف زیر را دارد:
ترانسفورماتور اصلی عمل­کننده در فرکانس پایین سنگین، بزرگ و گران است؛
گرماخور (هیت- سینک) بزرگی مورد نیاز می­باشد تا گرمای تولیدشده بوسیله قطعه تنظیم­کننده را مستهلک کند.
دارای بازده پایین می­باشد.
 شکل ۲-۱: مدار عملی رگولاتور سری خطی. بازده در مقایسه با منبع تغذیه سوئیچینگ پایین­تر است]۲۰[
دو نوع اصلی رگولاتورهای خطی در نظر گرفته شده و در شکل ۲-۲ نشان داده شده ­اند. رگولاتور خطی ساده (شکل ۲-۲-a) یک ترانزیستور امیتر مشترک می­باشد. ترانزیستور نسبت به یک سوئیچ در ناحیه فعال خطی خود عمل می­ کند. ولتاژ امیتر  تابعی از ولتاژ نسبت به ولتاژ ورودی یا جریان بارتعیین می­گردد و عبارت رگولاتور خطی متناسب با توصیف مدار می­باشد.

رگولاتور شنت (موازی) نشان­داده شده (شکل ۲-۲-b) به یک مدار تقویت­کننده امیتر مشترک شباهت دارد. ترانزیستور، یک بار دیگر، در ناحیه فعال خطی مورد استفاده قرار می­گیرد. جریان کلکتور نسبت به جریان بار  خواهد شد. دوباره، خروجی یک تابع خطی از کنترل بوده و مدار یک مثال دیگر از رگولاتور خطی می­باشد. تلفات و بازده برای رگولاتور شنت به صورت زیر می­باشند:
(۲-۳)
(۲-۴)
در حالت بی­باری میزان تلفات چشمگیر خواهد بود زیرا ۰Ic≠ ودر بهترین حالت که I_load≫I_c ، بازده برابرV_o÷V_in می­گردد.
شکل ۲-۲: مدارات پایه رگولاتورهای خطی، a) رگولاتور سری، b) رگولاتور موازی.]۲۰[
رگولاتورهای خطی به عنوان مبدل­ها بازده را محدود می­ کنند. با این وجود، از آنجاییکه امکان تنظیم کامل را به همراه دارند اغلب به عنوان یکی از قطعات سیستم­های تبدیل بزرگ مورد استفاده قرار می­گیرند.
۲-۳ منبع تغذیه سوئیچینگ
منبع تغذیه سوئیچینگ نشان داده­ شده در شکل ۲-۳ امکان تبدیل توان بدون تلفات راکه در واقعیت صحت ندارد را پیشنهاد می­ کند. رگولاتور سوئیچ­شده، کنترل سیکل کاری^[۹] قطعه سوئیچینگ را به کار می­گیرد تا مانع شارش انرژی شده و بنابراین رگولاسیون (تنظیم) حاصل گردد.
شکل۲-۳: مدار کاربردی رگولاتور سوئیچینگ. این توپولوژی مزایای زیادی نسبت به رگولاتور خطی دارد.]۲۲[
منبع تغذیه سوئیچ­شده مزایای زیر را در مقایسه با رگولاتور خطی دارد:
فرکانس سوئیچینگ بالا که استفاده از ترانسفورماتور با هسته فریتی را فراهم می­ کند؛
از آنجاییکه ولتاژ یکسوشده اصلی برش داده شده است، ذخیره انرژی برای نگهداری می ­تواند در سمت اولیه ترانسفورماتور کاهنده انجام شود و خازن­های ولتاژ بالا کوچک­تر، نسبت به همتای خطی می­توانند مورد استفاده قرار گیرد؛
منبع تغذیه سوئیچینگ می ­تواند ولتاژ را افزایش/کاهش داده و پلاریته آن را تغییر دهد؛
منبع تغذیه سوئیچینگ ممکن است در رگولاتورهای خطی، در رنج ولتاژ ورودی DC بزرگ نسبت به رگولاتور خطی عمل کند؛
منبع تغذیه سوئیچینگ اغلب دارای بازده بیشتری می­باشد.
با اینکه مزایای تکنیک­های سوئیچ­شده قابل توجه­اند، چندین نقطه ضعف نیز وجود دارد:
هم ورودی و هم خروجی به خاطر عملکرد سوئیچینگ نویز را افزایش می­ دهند؛
مدارت کنترل مربوطه در مقایسه با رگولاتور خطی پیچیده­تر می­باشند، به طور مثال سیگنال فیدبک ایزوله­شده برای کنترل مورد نیاز است.
از نظر تاریخی، رگولاتورهای خطی در اواخر دهه ۱۹۵۰ و اوایل دهه ۱۹۶۰ بسیار رایج بودند در حالیکه استفاده از منابع تغذیه با تکنیک­های سوئیچینگ بسیار کمیاب بودند. استفاده عمومی از منابع تغذیه سوئیچینگ به توسعه ترانزیستورهای قدرت سوئیچینگ ولتاژ بالا، سریع و دارای حجم کوچکتر و توسعه مواد فریتی سرامیکی و تکنولوژی خازن، مرتبط بوده است. امروزه، منابع تغذیه سوئیچینگ به طور گسترده مورد استفاده قرار می­گیرند.
با این وجود، به دلایل زیر هنوز رگولاتورهای خطی در تجهیزات مورد استفاده قرار می­گیرند:
رگولاتورهای خطی ساده هستند؛
همچنین در برخی موارد دست یافتن به بازده بالا با بهره گرفتن از منابع تغذیه خطی ممکن می­باشد.
اگر جریانی که رگولاتور را تغذیه می­ کند درصد کوچکی از جریان کشیده­شده از خروجی ترانسفورماتور باشد؛ پس، هنگامی که ولتاژ منبع رگولاتور خطی را تغذیه می­ کند نزدیک ولتاژ خروجی رگولاتور بوده و بنابراین بازده بالا می­باشد. در آن حالت، رگولاتور خطی ممکن است جایگزین بهتری نسبت به رگولاتور سوئیچینگ باشد،