چكیده
با گسترش روزافزون سامانه های الكترونیكی و افزایش نیاز به منابع تغذیه با ولتاژ پایین و جریان بالا، مبدل های DC-DC بسیار كاهنده به یكی از بخش های مهم در سامانه های تغذیه نقطه بار تبدیل شده اند. كاهش مستقیم ولتاژهای ورودی بالا به سطوح ولتاژی پایین با استفاده از مبدل باك متداول، مستلزم عملكرد در ضریب وظیفه بسیار كوچك بوده و با محدودیت هایی نظیر افزایش تلفات، افزایش تنش جریان عناصر و دشواری دستیابی به چگالی توان بالا همراه است. از سوی دیگر، در ساختار باك تمام جریان بار از سلف عبور می كند و در كاربردهای جریان بالا، تلفات هدایتی عناصر مغناطیسی می تواند سهم قابل توجهی از تلفات مبدل را به خود اختصاص دهد. مبدل های هایبریدی با تركیب شبكه های خازنی و سلفی و ایجاد مسیرهای موازی انتقال توان، راهكاری مناسب برای كاهش وابستگی انتقال توان به مسیر سلفی و دستیابی به نسبت های تبدیل پایین تر فراهم می كنند. در این پایان نامه، یك مبدل DC-DC بسیار كاهنده هایبریدی سه مسیره پیشنهاد شده است. در ساختار پیشنهادی، انتقال توان میان مسیرهای خازنی و سلفی توزیع شده و در نتیجه جریان عبوری از عناصر مغناطیسی نسبت به جریان بار كاهش می یابد. این ویژگی ضمن كاهش تلفات هدایتی سلف ها، امكان استفاده از عناصر مغناطیسی با ابعاد كوچك تر را فراهم می كند. همچنین ساختار پیشنهادی با ایجاد نسبت تبدیل ولتاژ پایین، امكان تبدیل مستقیم ولتاژ ورودی 48 ولت به ولتاژ خروجی 1 ولت را بدون نیاز به ضریب وظیفه بسیار كوچك فراهم می سازد. در این پژوهش، حالت های عملكرد مبدل بررسی و روابط مربوط به نسبت تبدیل ولتاژ، جریان سلف ها، تنش ولتاژ و جریان كلیدها و تلفات عناصر استخراج شده است. علاوه بر این، شرایط كلیدزنی مبدل به گونه ای است كه روشن شدن با ولتاژ صفر برای تعدادی از كلیدها محقق شده و در نتیجه بخشی از تلفات كلیدزنی كاهش می یابد. عملكرد مبدل پیشنهادی با استفاده از شبیه سازی و نتایج آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار گرفته و صحت روابط نظری و عملكرد ساختار تأیید شده است. نتایج شبیه سازی در شرایط تبدیل 48 ولت به 1 ولت، دستیابی به بازده بیشینه حدود 92 درصد را نشان می دهد. همچنین مقایسه ساختار پیشنهادی با تعدادی از مبدل های بسیار كاهنده ارائه شده در مطالعات پیشین، قابلیت آن در كاهش جریان عناصر مغناطیسی، توزیع مناسب تنش میان عناصر و دستیابی به نسبت تبدیل پایین را نشان می دهد. در ادامه، با تغییر آرایش كلیدزنی ساختار اصلی، حالت های متممی نیز استخراج و بررسی شده اند كه بدون تغییر در ساختار پایه مدار، امكان دستیابی به مشخصه های تبدیل متفاوت را فراهم می كنند.
كلمات كلیدی: مبدل DC-DC بسیاركاهنده، مبدل هایبریدی، مبدل سه مسیره، مبدل نقطه بار، نسبت تبدیل ولتاژ بسیار پایین، كلیدزنی با ولتاژ صفر.