مقدمه:
منابع تغذیه سوئیچینگ امروزه و بخصوص از سال ۱۹۹۰ به این طرف جای خود را در تمامی دستگاه های الکتریکی و در صنایع الکترونیک، مخابرات، کنترل، قدرت، ماهواره ها، کشتی ها، کامپیوترها، موبایل، تلفن و... به دلیل ارزانی قیمت و کم حجم بودن و راندمان بالا باز کرده اند. به همین دلیل اکنون همه کشورهای جهان حتی در جهان سوم به طراحی و ساخت این نوع از منابع تغذیه پرکاربرد می پردازند. اما با این وجود متأسفانه هنوز این منبع تغذیه در ایران ناشناخته مانده و همه روزه مقدار زیادی از بیت المال المسلمین در راه ساخت منابع تغذیه غیر ایده آل و یا خرید این گونه منابع تغذیه سوئیچینگ از کشور خارج می شود.
چکیده:
کلیه مدارات الکترونیکی نیاز به منبع تغذیه دارند. برای مدارات با کاربرد کم قدرت از باطری یا سلولهای خورشیدی استفاده می شود. منبع تغذیه به عنوان منبع انرژی دهنده به مدار مورد استفاده قرار می گیرد. حدود ۲۰ سال است که سیستمهایی پر قدرت جای خود راحتی در مصارف خانگی هم باز کرده اند و این به دلیل معرفی سیستمهای جدید برای تغذیه مدارات قدرت است.
این منابع تغذیه کاملاً خطی عمل می نمایند. این نوع منابع را منابع تغذیه سوئیچینگ می نامند. این اسم از نوع عملکرد این سیستمها گرفته شده است. به این منابع تغذیه اختصاراً SMPS نیز می گویند. این حروف برگرفته از نام لاتین Switched Mode Power Supplies است.
راندمان SMPS بصورت نوعی بین ۸۰% الی ۹۰% است که ۳۰% تا ۴۰% آنها در نواحی خطی کار می کنند. خنک کننده های بزرگ که منابع تغذیه گلوله قدیمی از آنها استفاده می کردند، در SMPS ها دیگر به چشم نمی خورند و این باعث شده که از این منابع تغذیه بتوان در توانهای خیلی بالا نیز استفاده کرد.
در فرکانسهای بالای کلیدزنی از یک ترانزیستور جهت کنترل سطح ولتاژ DC استفاده می شود. با بالا رفتن فرکانس ترانزیستور، دیگر خطی عمل نمی کند و نویز مخابراتی شدیدی را با توان بالا تولید می نماید. به همین سبب در فرکانس کلیدزنی بالا از المان کم مصرف Power MOSFET استفاده می شود. اما با بالا رفتن قدرت، تلفات آن نیز زیاد می شود. المان جدیدی به بازار آمده که تمامی مزایای دو قطعه فوق را در خود جمع آوری نموده است و دیگر معایب BJT و Power MOSFET را ندارد. این قطعه جدید IGBT نام دارد. در طی سالهای اخیر به دلیل ارزانی و مزایای این قطعه از IGBT استفاده زیادی شده است.
امروزه مداراتی که طراحی می شوند، در رنج فرکانسی MHZ و قدرتهای در حد MVA و با قیمت خیلی کمتر از انواع قدیمی خود می باشند.
فروشنده های اروپائی در سال ۱۹۹۰ میلادی تا حد ۲ میلیارد دلار از فروش این SMPS ها درآمد خالص کسب نمودند. ۸۰% از SMPS های فروخته شده در اروپا طراحی شدند و توسط کارخانه های اروپائی ساخت آنها صورت پذیرفت. درآمد فوق العاده بالای فروش این SMPS ها در سال ۱۹۹۰ باعث گردید که شاخه جدیدی در مهندسی برق ایجاد شود.
این رشته مهندسی طراحی منابع تغذیه سوئیچینگ نام گرفت.
یک مهندس طراح منابع تغذیه سوئیچینگ بایستی که در کلیه شاخه های زیر تجربه و مهارت کافی کسب کند و همیشه اطلاعات بروز شده در موارد زیر داشته باشند:
۱- طراحی مدارات سوئیچینگ الکترونیک قدرت.
۲- طراحی قطعات مختلف الکترونیک قدرت.
۳- فهم عمیقی از نظریه های کنترلی و کاربرد آنها در SMPS ها داشته باشد.
۴- اصول طراحی را با در نظر گرفتن سازگاری میدانهای الکترومغناطیسی منابع تغذیه سوئیچینگ با محیط انجام دهد.
۵- درک صحیح از دفع حرارت درونی (انتقال حرارت به محیط) و طراحی مدارات خنک کننده موثر با راندمان زیاد.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول- انواع منابع تغذیه...
۱-۱منبع تغذیه خطی...
۱-۱-۱ مزایای منابع تغذیه خطی...
۱-۱-۲ معایب منبع تغذیه خطی...
۱-۱-۲-۱ بزرگ بودن ترانس کاهنده ورودی...
۱-۲ منبع تغذیه غیر خطی (سوئیچینگ)...
۱-۲-۱ مزایای منبع تغذیه سوئیچینگ...
۱-۲-۲ معایب منابع تغذیه سوئیچینگ...
فصل دوم – یکسوساز و فیلتر ورودی...
۲-۱ یکسوساز ورودی...
۲-۲ مشکلات واحد یکسوساز ورودی و روش های رفع آن ها...
۲-۲-۱ استفاده از NTC...
۲-۲-۲ استفاده از مقاومت و رله...
۲-۳-۲ استفاده از مقاومت و تریاک...
۲-۳-۱ روش تریستور نوری...
فصل سوم – مبدل های قدرت سوئیچنیگ...
۳-۱ مبدل فلای بک غیر ایزوله...
۳-۲ مبدل فوروارد غیر ایزوله...
فصل چهارم – ادوات قدرت سوئیچینگ...
۴-۱ دیودهای قدرت...
۴-۱-۱ ساختمان دیودهای قدرت...
۴-۱-۲ انواع دیود قدرت...
۴-۱-۲-۱ دیودهای با بازیابی استاندارد یا همه منظوره...
۴-۱-۲-۲ دیودهای بازیابی سریع و فوق سریع...
۴-۱-۲-۳ دیودهای شاتکی...
۴-۲ ترانزیستور دوقطبی قدرت سوئیچینگ...
۴-۳ ترانزیستور ماس فت قدرت سوئیچینگ...
فصل پنجم – مدارهای راه انداز...
۵-۱ مدارهای راه انداز بیس...
۵-۱-۱ راه انداز شامل دیود و خازن...
۵-۱-۲ مدار راه انداز بهینه...
۵-۱-۳ راه اندازهای بیس تناسبی...
۵-۲ تکنولوژی ساخت ترانزیستورهای ماس فت...
فصل ششم – واحد کنترل PWM...
۶-۱ نحوه کنترل PWM...
۶-۲ معرفی تعدادی از مدارهای مجتمع کنترل کننده PWM...
۶-۲-۱ مدار مجتمع مد جریانی خانواده ۵/۴/۳/۸۴۲ (۳)...
۶-۲-۲ مدار مجتمع کنترل کننده مُد جریانی از نوع سی ماس...
۶-۲-۳ مدر مجتمع مد ولتاژی P/FP ۱۶۶۶۶ HA...
۶-۲-۴ مدار مجتمع مد ولتاژی...
۶-۲-۵ مدار مجتمع مد جریانی...
۶-۲-۶ مدار مجتمع مد جریانی...
فصل هفتم – سوئیچینگ ولتاژ صفر و جریان صفر...
۷-۱ سوئیچینگ ولتاژ صفر و جریان صفر...
۷-۲ مبدل فلای بک ولتاژ صفر ساده...
۷-۳ مبدل های سوئیچینگ نرم ولتاژ صفر...
۷-۳-۱ مبدل تشدیدی موازی...
۷-۳-۲ مبدل تشدیدی سری...
۷-۳-۳ مبدل تشدیدی سری –موازی...
۷-۳-۴ پل تشدیدی با فاز انتقال یافته...
۷-۴ سوئیچینگ نرم جریان صفر...
فصل هشتم – تجزیه و تحلیل چند منبع تغذیه سوئیچینگ...
۸-۱ مدار مجتمع...
۸-۲ مدار مجتمع...
۸-۳ مدار مجتمع P/FP ۱۶۶۶۶ HA...
۸-۴ مدار مجتمع...
۸-۵ مدار مجتمع...
۸-۶ مدار مجتمع TOPxxx...
فصل نهم – برخی ملاحظات جانمایی...
مقدمه...
۹-۱ سلف...
۹-۲ فیدبک...
۹-۳ خازن های فیلتر...
۹-۴ مسیر زمین...
۹-۵ چند نمونه طرح جانمایی...
۹-۶ خلاصه...
۹-۷ فهرست قوانین طرح جانمایی...
چکیده
شبکه های حسگر بی سیم (WSN) ، نسل جدیدی از سیستم های تعبیه شده زمان واقعی را با محاسبات محدود، منابع انرژی و حافظه نشان می دهد که در موارد کاربردی گسترده مختلف، زمانی که زیرساخت های ایجاد شبکه سنتی عملا غیرمجتمل می باشد، مورد استفاده قرار می گیرند. انتخاب گره سرخوشه مناسب، می تواند به طور قابل توجهی مصرف انرژی را کاهش داده و عمر شبکه را بالا برد. در این مقاله، روش منطق فازی برای انتخاب سرخوشه بر مبنای سه واصف – یعنی انرژی، تمرکز و مرکزیت، مطرح می شود. شبیه سازی نشان می دهد که بر مبنای پیکره بندی شبکه، افزایش قابل توجه در عمر شبکه می تواند در مقایسه با احتمال انتخاب گره ها بر مبنای سرخوشه تنها با استفاده از اطلاعات محلی، بوجود آید.
کلیدواژه: شبکه های حسگر بی سیم، سرخوشه، منطق فازی
مقدمه
با پیشرفت های اخیر در فناوری سیستم های میکرو الکترو مکانیکی (MEMS) ، مدارات دیجیتال با تونان کم، طرح RF (فرکانس رادیویی) ، شبکه های حسگر بی سیم (WSN) به عنوان یکی از فناوری های محاسبه در حال ظهور بالقوه با نزدیک شدن به سمت احتمالات گسترده تر مد نظر قرار می گیرند. چندین کاربرد مختلف و متنوع شبکه های حسگر بی سیم (WSN) ها شامل کاربرد در گرداوری اطلاعات در محیط های آشفته و نامنظم، نظارت بر آب و هوا و اقلیم، تشخیص تهدیدهای عامل بیولوژیکی و شیمی ایی، نظارت مراقبت های بهداشتی می باشد. این موارد شامل کاربرد تجهیزات مختلف همانند دوربین ها، ابزارهای صوتی، و پارامترهای فیزیکی مختلف اندازه گیری سنسور می باشد. شبکه های حسگر بی سیم (WSN) ها شامل گره های بی سیم قابل حمل، کم هزینه، با توان، حافظه و قابلیت های محاسباتی محدود می باشند. تامین انرژی گره های سنسور به عنوان یکی از محدودیت های اصلی در طراحی این نوع از شبکه می باشد. چون این امکان وجود ندارد تا باتری ها را زمانی که شبکه های حسگر بی سیم (WSN) ها بکار گرفته می شوند جایگزین کنیم، یکی از موضوعات طراحی مهم در شبکه های حسگر بی سیم (WSN) ها کاهش مصرف انرژی با استفاده از سخت افزار ذخیره کننده انرژی، سیستم های عامل و پروتکل های ارتباطی می باشد.
کربوهیدرات ها
(هیدرات های کربن یا مواد قندی) یکی از انواع مولکول های زیستی هستند که از نظر شیمی ایی آنها را پلی هیدروکسی آلدئید یا پلی هیدروکسی کتون می دانند. هیدرات های کربن از اتم های کربن، هیدروژن و اکسیژن تشکیل شده اند. کربوهیدرات ها بیشتر به عنوان مولکول های ذخیره کننده انرژی عمل می کنند، اما کارمردهای ساختاری و نقش در انتقال پیام و ... نیز دارند.
ساختار
کربوهیدرات های خالص شامل اتم های کربن، هیدروژن و اکسیژن هستند با نسبت ملکولی 1:2:1 که فرمول عمومی Cn (H2O) n را تشکیل می دهند. با این وجود، خیلی از کربوهیدرات های مهم از این قانون مستثنی هستند (مثل دیوکسی ریبوز و گلیسرول که بدین ترتیب آنها را مستقیما نمی توان کربوهیدرات خواند. گاهی وقتها ترکیباتی که شامل عناصر دیگری نیز می شوند را هم کربوهیدرات میخوانند (مثلاً چیتین که شامل نیتروژن نیز است).
دسته بندی کربوهیدرات ها
کربوهیدرات ها یا به صورت تک واحدی هستند (تک قندی ها یا مونوساکاریدها) و یا بصورت دی مر، تری مر و یا پلی مر هایی از این زیر واحدها هستند که به ترتیب دوقندی ها (یا دی ساکارید) ها، چندقندی ها (یا الیگوساکاریدها) و پلی ساکارید ها نامیده می شوند.
دوقندی ها
لاکتوز یا قند شیر، ساکاروز یا شکر و مالتوز یا قند مالت، نمونه هایی از دی ساکاریدها هستند.
خلاصه
در سال های اخیر، با توجه به مشکلات محیطی و اقتصادی، ساخت ماشین جدید قدرت و خط انتقال مشکل شده است. از این رو بهتر است به منظور افزایش قابلیت انتقال قدرت از خطوط انتقال موجود را تا محدوده حرارتی به جای ساخت خطوط انتقال جدید استفاده کرد. برای بالا بردن توانایی قدرت، کنترل کننده FACTS مانند SSC، TCSC، SVC توسعه یافته است. اما این کنترل کننده ها به طور جداگانه نمی توانند توان واقعی و راکتیو را جبران کنند. از این رو کنترل کننده به نام، کنترل جریان توان یکپارچه (UPFC) با استفاده از دو کنترل کننده سری و شنت با یک لینک خازن DC مشترک توسعه داده شده است. این خازن معایبی مانند قابلیت اطمینان مؤثر، هزینه بالا و غیره را دارد. این مقاله یک توپولوژی جدید برای UPFC بر اساس طرحی ماتریس مبدل پیشنهاد می کند. مبدل های ماتریس (MCS) اجازه می دهد که مبدل توان ac/ac مستقیم بدون لینک های ذخیره انرژی dc بنابراین MC مبتنی برUPFC (MC-UPFC) حجم و هزینه را کاهش می دهد، کاهش تلفات توان خازن، همراه با قابلیت اطمینان بالاتر است. مبانی نظری کنترل توان مستقیم (DPC) بر اساس روش های کنترل مدل لغزشی برای مدل دینامیکیMC-UPFC از جمله فیلتر ورودی تاسیس شده اند. در نتیجه، توان اکتیو و راکتیو خط، همراه با تغذیه AC توان راکتیو، می تواند به طور مستقیم با انتخاب مبدل ماتریس مناسب کنترل شده و حالت سوئیچینگ پاسخ دینامیکی و حالت پایدار را تضمین می کند.
I. مقدمه
مفهوم UPFC اصلی، در دهه نود توسط L. Gyugyi، معرفی شد. [1] شامل دو مبدل AC-DC با استفاده از گیت خاموش کردن تریستوری (GTO) است، پشت سرهم از طریق لینک DC مشترکشان با استفاده از ولتاژ بالا ذخیره سازی DC خازن ها متصل شده اند. این ترتیبات می تواند به عنوان مبدل قدرت سوئیچینگ AC-AC برگشت پذیر ایده آل عمل کند، که در آن توان می تواند در هر دو جهت بین ترمینال های AC دو مبدل جریان داشته باشد خازن های لینک DC برخی از قابلیت ذخیره انرژی برای مبدل های پشت سر هم که به کنترل جریان توان کمک می کندرا فراهم می کنند.