دانلود ترجمه مقاله مبدل های DC-DC افزاینده: بررسی جامع تکنیک های تقویت ولتاژ

1. مقدمه 2. دسته بندی مبدل های DC-DC افزاینده 3. تکنیک های مختلف تقویت/ بوست ولتاژ 4. کاربردها و مقایسه مبدل های DC-DC افزاینده 5. خلاصه و نتیجه گیری

چکیده – مبدل های DC-DC با قابلیت تقویت ولتاژ به طور فزاینده ای در زمینه های متعددی نظیر تبدیل توان، از کسری از ولتاژ تا ده ها هزار ولتاژ در سطوح توان از میلی وات تا مگاوات مورد استفاده قرار می گیرند. همچنین، مقالات متعددی نیز در زمینه تکنیک‌های مختلف تقویت ولتاژ منتشر شده است که در آن عناصر ذخیره‌سازی انرژی بنیادی (سلف‌ها و خازن‌ها) و/یا ترانسفورماتورها همراه با کلید(ها) و دیود(ها) در مدار به کار می روند. تکنیک های اعمال شده شامل خازن سوئیچ شونده (پمپ شارژ)، ضریب ولتاژ، سلف/بالابر ولتاژ سوئیچ شونده، کوپلینگ مغناطیسی چند مرحله ای/ چند سطحی بوده و هر یک از آنها بسته به موارد استفاده، از لحاظ هزینه، پیچیدگی، چگالی توان، دارای مزایا و معایب مختص به خود هستند. همچنین لازم به ذکر است که، توپولوژی های مبدل قدرت جدید که از تکنیک های تقویت ولتاژ بالا و همچنین برخی از اجزای فعال و غیرفعال بهره می گیرند، برای پاسخگویی به تقاضای فزاینده در رابطه با موارد فوق الذکر پیشنهاد می شوند. تبدیل ها و ترکیبات مختلف تکنیک‌های تقویت ولتاژ با اجزای اضافی در یک مدار، به توپولوژی‌ها و پیکربندی‌های جدید متعددی که غالبا پیچیده و دشوار است منجر می شود. از اینرو، به منظور تشریح قانون کلی و چارچوب گسترش نسل بعدی مبدل‌های dc–dc، افزاینده، مطالعه حاضر بر مبنای ویژگی‌ها و تکنیک های تقویت ولتاژ آنها به بررسی و دسته ‌بندی انواع مبدل‌های dc-dc افزاینده می‌پردازد. در ضمن، مزایا و معایب این تکنیک‌های تقویت ولتاژ و مبدل‌های مربوطه با جزئیات بیشتری مورد بحث قرار گرفته‌است. در پایان، کاربردهای مختلف مبدل های dc-dc همراه با مطالعه مقایسه ای تکنیک های مختلف تقویت ولتاژ، بیان شده و خلاصه می شود. مقدمه: بررسی های صورت گرفته حاکی از ان است که، مبدل های dc-dc افزاینده حالت سوئیچینگ به واسطه توسعه مبدل های بوست/ افزاینده مدولاسیون پهنای پالس (PWM ) ایجاد شده اند. بر طبق یافته های بدست آمده، توپولوژی‌های افزاینده، با ذخیره موقت انرژی ورودی و سپس آزاد سازی آن در خروجی در سطح ولتاژ بالاتر، سطوح ولتاژ پایین‌تر را به سطوح بالاتر تبدیل می‌کنند. لازم به ذکر است که، این ذخیره‌سازی از طریق استفاده از عناصر مختلف سوئیچینگ فعال یا غیرفعال (سوئیچ های روشن و خاموش و دیودها) در اجزای ذخیره‌سازی میدان مغناطیسی (سلف تک سلف / سلف تزویج شده) یا اجزای ذخیره‌سازی میدان الکتریکی (خازن‌ها) صورت می گیرد. با ظهور سوئیچ های نیمه هادی در دهه 1950، مبدل های dc-dc افزاینده، به طور فزاینده ای توسعه یافتند و هنگامیکه سوئیچ های نیمه هادی به صورت تجاری با فناوری های تولید یکپارچه در دسترس قرار گرفتند، استفاده از آنها در دهه 1960 به طور فزاینده ای گسترش یافت [1]. ظهور صنایع هوافضا و مخابرات، مرزهای تحقیقاتی مبدل های بوست/ افزاینده را بخصوص در حوزه هایی که بازده، چگالی توان و وزن دغدغه های اصلی محسوب می شد، به طور فزاینده ای گسترش داد. همچنین از اواخر دهه 1980 به دلیل استفاده از ترانزیستورهای اثر میدان توان (FET) ، کارایی به شدت بهبود یافت، به طوریکه امکان سوئیچینگ در فرکانس های بالاتر نسبت به ترانزیستورهای اتصال دوقطبی توان فراهم شد. در ضمن تلفات سوئیچینگ کمتر شد و نیازمندی به مدار درایو پیچیده ای کاهش یافت. همچنین، FET با استفاده از یکسوسازی سنکرون، دیودهای یکسو کننده خروجی را جایگزین می‌کند، به طوریکه «مقاومت حالت روشن» آن بسیار کمتر از مبدل dc-dc افزایش یافته، کارایی آن نیز افزایش یافته و به تعداد دیودهای بیشتری برای تقویت/ بوست ولتاژ نیاز می باشد [1]–[3].

DC-DC converters with voltage boost capability are widely used in a large number of power conversion applications, from fraction-of-volt to tens of thousands of volts at power levels from milliwatts to megawatts. The literature has reported on various voltage-boosting techniques, in which fundamental energy storing elements (inductors and capacitors) and/or transformers in conjunction with switch(es) and diode(s) are utilized in the circuit. These techniques include switched capacitor (charge pump), voltage multiplier, switched inductor/voltage lift, magnetic coupling, and multistage/-level, and each has its own merits and demerits depending on application, in terms of cost, complexity, power density, reliability, and efficiency. To meet the growing demand for such applications, new power converter topologies that use the above voltage-boosting techniques, as well as some active and passive components, are continuously being proposed. The permutations and combinations of the various voltage-boosting techniques with additional components in a circuit allow for numerous new topologies and configurations, which are often confusing and difficult to follow. Therefore, to present a clear picture on the general law and framework of the development of next-generation step-up dc-dc converters, this paper aims to comprehensively review and classify various step-up dc-dc converters based on their characteristics and voltage-boosting techniques. In addition, the advantages and disadvantages of these voltage-boosting techniques and associated converters are discussed in detail. Finally, broad applications of dc-dc converters are presented and summarized with comparative study of different voltage-boosting techniques. Introduction: Switched-Mode step-up dc–dc converters originated with the development of pulse width modulated (PWM) boost converters. Step-up dc–dc topologies convert lower dc voltage levels to higher levels by temporarily storing the input energy and then releasing it into the output at a higher voltage level. Such storage can occur in either magnetic field storage components (single inductor/coupled inductor) or electric field storage components (capacitors) through the use of various active or passive switching elements (power switches and diodes). With the introduction of semiconductor switches in the 1950s, step-up dc–dc converters achieved steady performance advancements and their use accelerated through the 1960s when semiconductor switches became commercially available with allied manufacturing technologies [1]. The rise of the aerospace and telecommunication industries further extended the research boundaries of boost converters, especially in applications where efficiency, power density, and weight were of major concern. Efficiency has steadily improved since the late 1980s owing to the use of power field-effect transistors (FETs), which are able to switch more efficiently at higher frequencies than power bipolar junction transistors while incurring lower switching losses and requiring a less complicated drive circuit. In addition, the FET replaces output rectifying diodes through the use of synchronous rectification, whose “on resistance” is much lower than and further increases the efficiency of the step-up dc–dc converter, which requires a higher number of diodes for voltage boosting [1]–[3].

ترجمه این مقاله در 64 صفحه آماده شده و در ادامه نیز صفحه 47 آن به عنوان نمونه قرار داده شده است که با خرید این محصول می توانید، فایل WORD و PDF آن را دریافت نمایید.