كيف تعمل دوائر Buck-Boost

كيف تعمل دوائر Buck-Boost

لقد سمعنا جميعًا الكثير عن دارات باك والتعزيز ونعلم أن هذه الدوائر تُستخدم أساسًا في تصميمات SMPS لتصعيد أو تنحي جهد معين عند الإدخال. الشيء المثير للاهتمام في هذه التقنية هو أنها تسمح للوظائف المذكورة أعلاه بتوليد حرارة ضئيل مما ينتج عنه تحويلات فعالة للغاية.



ما هو Buck-Boost ، وكيف يعمل

دعنا نتعلم المفهوم في القسم الأول دون إشراك الكثير من الجوانب الفنية بحيث يصبح من الأسهل فهم ما هو بالضبط مفهوم التعزيز حتى للمبتدئين.

من بين الهياكل الأساسية الثلاثة المسماة Buck ، و boost ، و Buck-Boost ، فإن النوع الثالث أكثر شيوعًا لأنه يسمح باستخدام كلتا الوظيفتين (Buck boost) من خلال تكوين واحد فقط عن طريق تغيير نبضات الإدخال.





في طوبولوجيا Buck-boost ، لدينا بشكل أساسي مكون تبديل إلكتروني يمكن أن يكون على شكل ترانزستور أو mosfet. يتم تبديل هذا المكون عبر إشارة نابضة من دائرة مذبذب متكاملة.

بصرف النظر عن مكون التبديل أعلاه ، تحتوي الدائرة على مغو وصمام ثنائي ومكثف كمكونات رئيسية.



كل هذه الأجزاء مرتبة بالشكل الذي يمكن رؤيته في الرسم البياني التالي:

بالإشارة إلى مخطط تعزيز باك أعلاه ، فإن mosfet هو الجزء الذي يتلقى النبضات التي تجبره على العمل في ظل شرطين: حالة التشغيل وحالة الإيقاف.

أثناء حالة التشغيل ، يحصل تيار الإدخال على مسار واضح من خلال mosfet ويحاول على الفور شق طريقه عبر المحث حيث يتم وضع الصمام الثنائي في الحالة المنحازة المعكوسة.

يحاول المحث بسبب ملكيته المتأصلة تقييد التأثير المفاجئ للتيار ، وفي استجابة تعويضية يخزن بعض كمية التيار فيه.

الآن بمجرد أن يتم إيقاف تشغيل mosfet فإنه يتم وضعه تحت حالة OFF التي تمنع أي مرور لتيار الإدخال.

مرة أخرى ، يتعذر على المحرِّض التعامل مع هذا التغيير المفاجئ للتيار من مقدار معين إلى الصفر ، واستجابةً لتعويض ذلك ، يقوم المحرض بإعادة تياره المخزن عبر الصمام الثنائي عبر خرج الدائرة.

في هذه العملية ، يتم تخزين التيار أيضًا في المكثف.

خلال حالة التشغيل التالية من mosfet ، تتكرر الدورة كما هو مذكور أعلاه ولكن مع عدم وجود تيار متاح من المحث ، يقوم المكثف بتفريغ الطاقة المخزنة في الإخراج مما يساعد في الحفاظ على استقرار الإخراج إلى الدرجة المثلى.

قد تتساءل عن العامل الذي يقرر نتائج BUCK أو BOOST عند الإخراج؟ الأمر بسيط للغاية ، ويعتمد على المدة التي يُسمح فيها لـ mosfet بالبقاء في حالة التشغيل أو في حالة إيقاف التشغيل.

مع زيادة وقت تشغيل mosfets ، تبدأ الدائرة في التحول إلى محول Boost بينما يتجاوز وقت إيقاف تشغيل mosfets وقت تشغيله مما يؤدي إلى تصرف الدائرة مثل محول باك.

وبالتالي ، يمكن إجراء المدخلات إلى mosfet من خلال دائرة PWM محسّنة للحصول على التحولات المطلوبة عبر نفس الدائرة.

استكشاف طوبولوجيا Buck / Boost في دوائر SMPS بطريقة أكثر تقنية:

كما تمت مناقشته في القسم أعلاه ، فإن الهياكل الأساسية الثلاثة التي يتم استخدامها بشكل شائع مع مزودات طاقة وضع التبديل هي باك ، والتعزيز ، وتعزيز باك.

هذه في الأساس غير معزولة حيث تشترك مرحلة طاقة الإدخال في قاعدة مشتركة مع قسم طاقة الإخراج. بالطبع يمكننا أيضًا العثور على إصدارات معزولة على الرغم من ندرتها.

يمكن تمييز الهياكل الثلاثة المذكورة أعلاه بشكل فريد اعتمادًا على خصائصها الحصرية ، ويمكن تحديد الخصائص على أنها نسب تحويل جهد الحالة المستقرة ، وطبيعة تيارات الإدخال والإخراج وخصائص تموج جهد الخرج أيضًا.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن اعتبار استجابة التردد لدورة العمل لتنفيذ جهد الخرج أحد الخصائص المهمة.

من بين الطبولوجيا الثلاثة المشار إليها أعلاه ، تعد طوبولوجيا Buck-boost هي الأكثر تفضيلًا لأنها تسمح للإخراج بالعمل الفولتية أقل من جهد الدخل (وضع باك) وأيضًا لإنتاج جهد أعلى من جهد الإدخال (وضع التعزيز).

ومع ذلك ، يمكن الحصول على جهد الخرج دائمًا باستخدام قطبية معاكسة من الإدخال ، مما لا يسبب أي مشاكل على الإطلاق.

إن تيار الإدخال المطبق على محول دفعة باك هو شكل تيار نابض بسبب تبديل مفتاح الطاقة المرتبط (Q1).

هنا يتحول التيار من صفر إلى لتر خلال كل دورة نبضة ، وينطبق الشيء نفسه على المخرجات أيضًا ونحصل على تيار نابض بسبب الصمام الثنائي المرتبط الذي يعمل في اتجاه واحد فقط ، مما يتسبب في حدوث حالة نبض ON و OFF أثناء دورة التبديل .

يكون المكثف مسؤولاً عن توفير تيار التعويض عندما يكون الصمام الثنائي في وضع إيقاف التشغيل أو حالة الانحياز العكسي أثناء دورات التبديل.

تشرح هذه المقالة وظيفة الحالة المستقرة لمحول Buck-Boost في الوضع المستمر والوضع غير المستمر مع تقديم أشكال موجية نموذجية.

يتم تقديم وظيفة تبادل الجهد من دورة العمل إلى الإخراج بعد تقديم تصميم مفتاح PWM.

الشكل 1 مخطط مبسط لمرحلة الطاقة باك-دفعة مع إضافة كتلة دائرة محرك. مفتاح الطاقة ، Q1 ، هو n-channel MOSFET. الصمام الثنائي الناتج هو CR1.

المحث ، L ، والمكثف ، C ، يشكلان ترشيح الإخراج الفعال. يتم تحليل مكثف ESR ، RC ، (مقاومة السلسلة المكافئة) ومقاومة الحث DC ، RL ، في. المقاوم R يتوافق مع الحمل المحدد بواسطة خرج مرحلة القدرة.

كيف تعمل دوائر SMPS Buck-Boost

في سياق الوظائف المنتظمة لمرحلة طاقة التعزيز باك ، يتم تشغيل وإيقاف Q1 باستمرار مع التحكم في أوقات التشغيل والإيقاف بواسطة دائرة التحكم.

يسمح سلوك التبديل هذا بسلسلة من النبضات عند تقاطع Q1 و CR1 و L.

على الرغم من أن المحرِّض ، L ، مرتبط بمكثف الإخراج ، C ، إذا تم إجراء CR1 فقط ، يتم إنشاء مرشح إخراج L / C ناجح. ينظف تتابع النبضات لينتج عنه جهد خرج تيار مستمر.

تحليل الحالة الثابتة لمرحلة Buck-Boost

قد تعمل مرحلة الطاقة في إعداد تيار محث مستمر أو متقطع. يتم تحديد الوضع الحالي للمحث المستمر بالتيار المستمر في المحرِّض عبر تسلسل التبديل في عملية الحالة المستقرة.

يتم تحديد الوضع الحالي للمحث غير المستمر بواسطة تيار المحرِّض الذي يظل صفراً لقسم من دورة التبديل. يبدأ من الصفر ، ويمتد إلى قيمة قصوى ، ويعود إلى الصفر في سياق كل نمط تحويل.

تم ذكر الطريقتين المتميزتين بتفصيل أكبر بعد ذلك واقتراحات النموذج لقيمة المحرِّض للحفاظ على الوضع المحدد للوظائف حيث يتم تقديم قدرة الحمل المقنن. من الأفضل أن يكون المحول في تنسيق واحد فقط على ظروف التشغيل المتوقعة لأن استجابة تردد مرحلة القدرة تتغير بشكل كبير بين تقنيتي التشغيل المتميزتين.

من خلال هذا التقييم ، يتم استخدام MOSFET ذي القناة n ويتم توفير جهد موجب ، VGS (ON) ، من البوابة إلى محطات المصدر في Q1 بواسطة دائرة التحكم لتشغيل FET. فائدة استخدام FET ذات القناة n هي انخفاض RDS (on) لكن دائرة التحكم تكون صعبة لأن محرك الأقراص المعلق يصبح ضروريًا. بالنسبة لأبعاد الحزمة المتطابقة ، تمتلك القناة p FET أعلى RDS (on) ومع ذلك قد لا تتطلب عادةً دائرة محرك عائمة.

يتم توضيح الترانزستور Q1 والصمام الثنائي CR1 داخل مخطط ذي خط متقطع مع أطراف ذات علامات a و p و c. تمت مناقشته بدقة في جزء نمذجة مرحلة الطاقة باك-بوست.

Buck-Boost تحليل وضع التوصيل المستمر للحالة الثابتة

ما يلي هو وصف دفعة باك تعمل في عملية الحالة المستقرة في طريقة التوصيل المستمر. سيكون الهدف الأساسي لهذا الجزء هو تقديم اشتقاق لعلاقة تحويل الجهد لمرحلة قدرة التعزيز في وضع التوصيل المستمر.

سيكون هذا مهمًا لأنه يشير إلى الطريقة التي يتم بها تحديد جهد الخرج من خلال دورة العمل والجهد الداخل أو على العكس من ذلك ، كيف يمكن تحديد دورة العمل اعتمادًا على جهد الدخل والجهد الناتج.

تعني الحالة الثابتة أن جهد الدخل ، جهد الخرج ، تيار حمل الخرج ، ودورة العمل ثابتة على عكس المتغيرة. عادةً ما يتم توفير الأحرف الكبيرة للتسميات المتغيرة للإشارة إلى حجم الحالة المستقرة. في وضع التوصيل المستمر ، يأخذ محول Buck-Boost بضع حالات لكل دورة تحويل.

تكون حالة التشغيل في كل مرة يتم فيها تشغيل Q1 وإيقاف تشغيل CR1. تكون حالة 'إيقاف التشغيل' في كل مرة يتم فيها إيقاف تشغيل Q1 ويكون CR1 قيد التشغيل. يمكن أن ترمز الدائرة الخطية السهلة إلى كل من الحالتين اللتين يتم فيهما استبدال المفاتيح في الدائرة بدائرة مطابقة في مسار كل حالة. يتم عرض مخطط الدائرة لكل من الشرطين في الشكل 2.

كيف تعمل دوائر Buck Boost

فترة حالة التشغيل هي D × TS = TON حيث D هي دورة التشغيل ، المثبتة بواسطة دائرة القيادة ، موضحة في شكل نسبة فترة التبديل ON إلى فترة تسلسل تبديل كامل واحد ، Ts.

يُعرف طول حالة OFF باسم TOFF. نظرًا لأنه يمكن للمرء أن يجد شرطين فقط لكل دورة تبديل لوضع التوصيل المستمر ، فإن TOFF يساوي (1 − D) × TS. يُطلق على الحجم (1 − D) أحيانًا اسم D '. يتم عرض هذه الفترات مع أشكال الموجة في الشكل 3.

بالنظر إلى الشكل 2 ، في سياق الحالة ON ، يقدم Q1 مقاومة منخفضة ، RDS (on) ، من استنزافه إلى المصدر ويظهر انخفاضًا أصغر في الجهد VDS = IL × RDS (on).

بالإضافة إلى ذلك ، هناك انخفاض طفيف في الجهد عبر مقاومة التيار المستمر للمحث يساوي IL × RL.

وبالتالي ، يتم وضع جهد الدخل ، VI ، ناقص العجز ، (VDS + IL × RL) عبر المحرِّض ، ويكون L. CR1 متوقفًا خلال هذه الفترة لأنه سيكون منحازًا عكسيًا.

يمر تيار الحث ، IL ، من مصدر الإدخال ، VI ، عن طريق Q1 وإلى الأرض. في سياق حالة التشغيل ، يكون الجهد الكهربي عبر المحرِّض ثابتًا ومماثلًا لـ VI - VDS - IL × RL.

وفقًا لمعيار القطبية لـ IL الحالي المعروض في الشكل 2 ، فإن تيار المحرِّض يعزز بسبب الجهد المنفذ. علاوة على ذلك ، نظرًا لأن الجهد المطبق ثابت بشكل أساسي ، فإن تيار المحرِّض يرتفع خطيًا. تم رسم هذا التعزيز في تيار المحرِّض في سياق TON في الشكل 3.

يتم تحديد المستوى الذي يتم بموجبه تعزيز تيار المحرِّض بشكل عام من خلال استخدام شكل من الصيغة المعروفة:

صيغة حلبة SMPS Buck-Boost

يتم عرض الارتفاع الحالي للمحث في سياق حالة التشغيل على النحو التالي:

هذا الحجم ، ΔIL (+) ، يسمى تيار تموج الحث. علاوة على ذلك ، لاحظ أنه من خلال هذا الفاصل الزمني ، يأتي كل جزء من تيار الحمل الناتج بواسطة مكثف الإخراج ، C.

بالإشارة إلى الشكل 2 ، بينما يكون Q1 مغلقًا ، فإنه يوفر مقاومة متزايدة من الصرف إلى المصدر.

وبالتالي ، نظرًا لأن التيار الجاري في المحث L غير قادر على الضبط على الفور ، فإن التبديل الحالي من Q1 إلى CR1. نتيجة لتيار المحث المختزل ، يعكس الجهد عبر المحث القطبية حتى يتحول المعدل CR1 إلى منحاز للأمام ويقلب في وضع التشغيل.

يتحول الجهد المتصل عبر L إلى (VO - Vd - IL × RL) حيث يكون المقدار Vd هو انخفاض الجهد الأمامي لـ CR1. يمر تيار المحرِّض ، IL ، عند هذه النقطة من مكثف الخرج وترتيب مقاوم الحمل عبر CR1 وإلى الخط السالب.

لاحظ أن محاذاة CR1 ومسار الدوران الحالي في المحرِّض يشير إلى أن التيار الجاري في مكثف الخرج وتجميع المقاوم للحمل يؤدي إلى VO ليكون جهدًا ناقصًا. في سياق حالة إيقاف التشغيل ، يكون الجهد المتصل عبر المحرِّض مستقرًا ومماثلًا (VO - Vd - IL × RL).

مع الحفاظ على اصطلاحنا المتماثل للقطبية ، يكون هذا الجهد المتصل ناقصًا (أو عكس القطبية من الجهد المتصل خلال وقت التشغيل) ، نظرًا لحقيقة أن جهد الخرج VO سالب.

لذلك ، ينخفض ​​تيار المحرِّض طوال وقت إيقاف التشغيل. علاوة على ذلك ، نظرًا لأن الجهد المتصل ثابت بشكل أساسي ، فإن تيار المحرِّض ينخفض ​​خطيًا. تم توضيح هذا الانخفاض في تيار المحرِّض في سياق TOFF في الشكل 3.

يتم توفير التخفيض الحالي للمحث من خلال وضع OFF من خلال:

هذا الحجم ، ΔIL (-) ، يمكن أن يسمى تيار تموج المحرِّض. في حالات الحالة المستقرة ، يجب أن يكون الارتفاع الحالي ، ΔIL (+) ، في سياق وقت التشغيل والتخفيض الحالي خلال وقت إيقاف التشغيل ، ΔIL (-) ، متطابقًا.

وإلا ، يمكن أن يوفر تيار المحرِّض دفعة أو تخفيضًا شاملاً من دورة إلى أخرى والتي لن تكون حالة مستقرة.

وبالتالي ، يمكن معادلة كل من هاتين المعادلتين والعمل بها من أجل VO لاكتساب ارتباط تغيير الجهد الكهربائي المستمر من شكل التوصيل المستمر:

تحديد صوت:

بالإضافة إلى استبدال TS بـ TON + TOFF ، واستخدام D = TON / TS و (1 − D) = TOFF / TS ، فإن معادلة الحالة المستقرة لـ VO هي:

لاحظ أنه عند تبسيط ما سبق ، من المفترض أن يكون TON + TOFF مشابهًا لـ TS. يمكن أن يكون هذا حقيقيًا فقط لوضع التوصيل المستمر حيث سنكتشف في تقييم وضع التوصيل المتقطع. يجب إجراء فحص أساسي في هذه المرحلة:

إن تثبيت قيمتي ΔIL على قدم المساواة مع بعضهما البعض يساوي تمامًا تسوية فولت-ثانية على المحرِّض. الثواني الفولتية المستخدمة في المحرِّض هي ناتج الجهد المستخدم والفترة التي يتم فيها تطبيق الجهد.

يمكن أن تكون هذه الطريقة الأكثر فاعلية لتقدير الأحجام غير المحددة على سبيل المثال VO أو D فيما يتعلق بمعلمات الدائرة الشائعة ، وسيتم استخدام هذا النهج بشكل متكرر في هذه المقالة. يعد استقرار Volt-second على المحرِّض مطلبًا طبيعيًا ويجب أن يُنظر إليه على الأقل بالإضافة إلى قانون أوم.

في المعادلات أعلاه لـ ΔIL (+) و ΔIL (-) ، كان من المفترض ضمنيًا أن يكون جهد الخرج متسقًا بدون أي جهد تموج للتيار المتردد طوال فترة التشغيل وفترة الإيقاف.

هذا تبسيط مقبول ويستلزم نتيجتين فرديتين. أولاً ، يُعتقد أن مكثف الخرج كبير بشكل كافٍ بحيث يكون تحويل جهده ضئيلاً.

ثانيًا ، يعتبر الجهد الكهربي للمكثف ESR ضئيلًا. هذه الافتراضات مشروعة لأن جهد تموج التيار المتردد سيكون بالتأكيد أقل بكثير من جزء التيار المستمر من جهد الخرج.

يوضح تغيير الجهد أعلاه لـ VO حقيقة أنه يمكن تعديل VO عن طريق ضبط دورة العمل ، D.

يقترب هذا الاتصال من الصفر مع وصول D بالقرب من الصفر ويرتفع دون أن يقترب D يقترب من 1. يعتبر التبسيط النموذجي VDS و Vd و RL صغيرًا بدرجة كافية لإهمالها. عند إنشاء VDS و Vd و RL إلى الصفر ، تبسط الصيغة أعلاه بشكل ملحوظ إلى:

تتمثل الطريقة الأقل تعقيدًا والنوعية لتصوير عملية الدائرة في التفكير في المحرِّض كجزء من تخزين الطاقة. في كل مرة يتم فيها تشغيل Q1 ، يتم سكب الطاقة فوق المحرِّض.

أثناء إيقاف تشغيل Q1 ، يقوم المحث بتزويد الجزء الخلفي من طاقته إلى مكثف الإخراج والحمل. يتم تنظيم جهد الخرج عن طريق تحديد وقت Q1. على سبيل المثال ، عن طريق رفع وقت Q1 ، يتم تضخيم كمية الطاقة المرسلة إلى المحرِّض.

يتم إرسال طاقة إضافية لاحقًا إلى المخرجات في سياق وقت التوقف عن Q1 مما يتسبب في زيادة جهد الخرج. على عكس مرحلة الطاقة باك ، فإن الحجم النموذجي لتيار المحرِّض ليس هو نفسه تيار الخرج.

لربط تيار المحرِّض بتيار الخرج ، بالنظر إلى الشكلين 2 و 3 ، لاحظ أن تيار المحرِّض ناتج فقط أثناء وجوده في حالة إيقاف مرحلة القدرة.

هذا التيار المتوسط ​​على تسلسل تحويل كامل هو نفسه تيار الخرج لأن التيار التقريبي في مكثف الخرج يجب أن يكون مكافئًا للصفر.

يتم توفير الاتصال بين متوسط ​​تيار المحرِّض وتيار الخرج لمرحلة طاقة التعزيز للوضع المستمر من خلال:

وجهة نظر أخرى مهمة هي حقيقة أن تيار الحث النموذجي يتناسب مع تيار الخرج ، ولأن تيار تموج الحث ، ΔIL ، لا علاقة له بتيار الحمل الناتج ، فإن القيم الدنيا والأعلى لتيار المحرِّض تتبع متوسط ​​تيار المحرِّض بدقة.

على سبيل المثال ، إذا انخفض متوسط ​​تيار المحرِّض بمقدار 2A بسبب انخفاض الحمل الحالي ، في هذه الحالة تقل قيم تيار المحرِّض الأدنى والأعلى بمقدار 2A (مع مراعاة وضع التوصيل المستمر يتم الحفاظ عليه).

كان التقييم السابق لوظيفة مرحلة الطاقة باك-دفعة في الوضع الحالي للمحث المستمر. المقطع التالي هو شرح لوظيفة الحالة المستقرة في وضع التوصيل غير المستمر. النتيجة الأولية هي اشتقاق علاقة تحويل الجهد لمرحلة طاقة التعزيز لوضع التوصيل المتقطع.

Buck-Boost تقييم وضع التوصيل المتقطع للحالة المستقرة

نحن في هذه المرحلة ندرس ما يحدث عندما ينخفض ​​الحمل الحالي ويتحول وضع التوصيل من مستمر إلى متقطع.

تذكر بالنسبة لوضع التوصيل المستمر ، فإن متوسط ​​تيار الحث يتتبع تيار الخرج ، أي في حالة انخفاض تيار الخرج ، في هذه الحالة يكون متوسط ​​تيار المحرِّض كذلك.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن القمم الأدنى والأعلى لتيار المحرِّض تتابع متوسط ​​تيار المحرِّض بدقة. في حالة انخفاض تيار الحمل الناتج عن المستوى الحالي الأساسي ، فإن تيار المحرِّض سيكون صفراً لجزء من تسلسل التبديل.

سيكون هذا واضحًا من أشكال الموجة المعروضة في الشكل 3 ، لأن مستوى الذروة إلى الذروة لتيار التموج غير قادر على التغيير مع تيار الحمل الناتج.

في مرحلة قدرة التعزيز باك ، إذا حاول تيار المحرِّض الوصول إلى ما دون الصفر ، فإنه يتوقف ببساطة عند الصفر (بسبب حركة التيار أحادي الاتجاه في CR1) ويستمر هناك حتى بداية إجراء التحويل اللاحق. يُعرف وضع العمل هذا باسم وضع التوصيل المتقطع.

تمتلك مرحلة الطاقة لدائرة التعزيز باك في شكل توصيل متقطع ثلاث حالات مميزة خلال كل دورة تبديل على النقيض من حالتين لتنسيق التوصيل المستمر.

يتم عرض الحالة الحالية للمحث التي تكون فيها مرحلة الطاقة في المحيط بين الإعداد المستمر وغير المستمر في الشكل 4.

في هذا ينهار تيار المحث ببساطة إلى الصفر بينما تبدأ دورة التبديل التالية بعد أن يصل التيار إلى الصفر. لاحظ أن قيم IO و IO (Crit) موضحة في الشكل 4 نظرًا لأن IO و IL يشتملان على أقطاب متعارضة.

يؤدي خفض تيار حمل الخرج إلى ضبط مرحلة الطاقة إلى نمط التوصيل المتقطع. تم رسم هذا الشرط في الشكل 5.

تختلف استجابة تردد مرحلة القدرة في الوضع المتقطع اختلافًا كبيرًا عن استجابة تردد الوضع المستمر التي يتم تقديمها في مقطع نمذجة مرحلة الطاقة باك-بوست. بالإضافة إلى ذلك ، يتنوع الإدخال إلى اتصال الإخراج إلى حد ما كما هو موضح أسفل اشتقاق هذه الصفحة:

لبدء اشتقاق نسبة تغيير الجهد في مرحلة الطاقة في وضع التوصيل المتقطع ، تذكر أن لديك ثلاث حالات مميزة يأخذها المحول في الاعتبار من خلال وظائف وضع التوصيل غير المستمر.

تكون الحالة ON عندما يكون Q1 في وضع التشغيل و CR1 في وضع الإيقاف. تكون حالة 'إيقاف التشغيل' عندما يكون Q1 في وضع إيقاف التشغيل ويكون CR1 في وضع التشغيل. حالة الخمول هي عندما يكون كل Q1 و CR1 في وضع إيقاف التشغيل. الشرطان الأوليان يشبهان إلى حد كبير حالة الوضع المستمر والدارات في الشكل 2 ذات صلة بصرف النظر عن TOFF ≠ (1 − D) × TS. ما تبقى من تسلسل التبديل هو حالة IDLE.

بالإضافة إلى ذلك ، من المفترض أن تكون مقاومة التيار المستمر لمحث الخرج ، وانخفاض الجهد الأمامي للديود الناتج ، بالإضافة إلى انخفاض الجهد في حالة MOSFET ON-state دقيقة بما يكفي للتغاضي عنها.

الفترة الزمنية للحالة ON هي TON = D × TS حيث D هي دورة التشغيل ، التي تحددها دائرة التحكم ، يشار إليها كنسبة من وقت التشغيل إلى وقت تسلسل تحويل كامل واحد ، Ts. طول حالة OFF هو TOFF = D2 × TS. فترة الخمول هي بقية نمط التبديل الذي يتم تقديمه كـ TS - TON - TOFF = D3 × TS. يتم وضع هذه الفترات مع أشكال الموجة في الشكل 6.

بدون التحقق من الوصف الشامل ، يتم تعداد معادلات الارتفاع والانخفاض الحالي للمحث أدناه. يتم إصدار الارتفاع الحالي للمحث في سياق حالة التشغيل من خلال:

كمية تيار التموج ، ΔIL (+) ، هي بالمثل ذروة تيار الحث ، Ipk لأنه في الوضع المتقطع ، يبدأ التيار عند 0 كل دورة. يتم تقديم انخفاض تيار المحرِّض في سياق حالة إيقاف التشغيل من خلال:

تمامًا مثل حالة وضع التوصيل المستمر ، فإن الارتفاع الحالي ، ΔIL (+) ، في سياق وقت التشغيل والتقليل الحالي أثناء وقت إيقاف التشغيل ، ΔIL (-) ، متطابقان. وبالتالي ، يمكن معادلة هاتين المعادلتين ومعالجتهما لـ VO للحصول على أول معادلتين لاستخدامهما في حل نسبة تحويل الجهد:

بعد ذلك نحدد تيار الخرج (جهد الخرج VO مقسومًا على حمل الخرج R). إنه متوسط ​​أكثر من تسلسل تحويل واحد لتيار الحث في ذلك الوقت عندما يصبح CR1 موصلًا (D2 × TS).

هنا ، استبدل اتصال IPK (ΔIL (+)) في المعادلة أعلاه للحصول على:

لذلك لدينا معادلتان ، واحدة لتيار الخرج (VO مقسومًا على R) مشتقة للتو والأخرى لجهد الخرج ، وكلاهما فيما يتعلق بـ VI و D و D2. نحن في هذه المرحلة نكشف كل معادلة لـ D2 وكذلك نصلح المعادلتين على قدم المساواة مع بعضهما البعض.

باستخدام المعادلة الناتجة ، يمكن شراء رسم توضيحي لجهد الخرج ، VO. تتم كتابة ارتباط تحويل الجهد المعزز لوضع التوصيل غير المستمر بواسطة:

يعرض الاتصال أعلاه أحد أوجه الاختلاف الرئيسية بين وضعي التوصيل. بالنسبة لوضع التوصيل غير المستمر ، فإن علاقة تغيير الجهد هي دالة لجهد الإدخال ودورة العمل ومحاثة مرحلة الطاقة وتردد التبديل ومقاومة حمل الإخراج.

بالنسبة لوضع التوصيل المستمر ، يتأثر توصيل تغيير الجهد فقط بجهد الإدخال ودورة العمل. في التطبيقات التقليدية ، يتم تشغيل مرحلة الطاقة باك-بوست في الاختيار بين وضع التوصيل المستمر أو وضع التوصيل المتقطع. لاستخدام محدد ، يتم اختيار وضع توصيل واحد أثناء عمل مرحلة الطاقة للحفاظ على الوضع المماثل.




السابق: دروس الموافقة المسبقة عن علم- من المسجلات إلى المقاطعات التالي: دائرة ضوء الطوارئ التلقائية IC 555