بسم الله الرحمن الرحيم
بعد ان فهمنا ماذا نقصد بمثل تلك الدوائر وفهمنا الفرق بينها وبين الدوائر الخطيه نعود مره اخرى بمثال مجرب بالحسابات فاذا ماكنا قد وجدنا سابقا ان حمل يحتاج 5 فولت بقوه 3 امبير اى قدره مقدارها 15 وات فاننا فى المقابل سنفقد قدره مقدارها 75 وات .
هل يعقل ان يتم سحب من البطاريه قدره مقدارها 90 وات لتغذيه حمل مقداره 15 وات ، من هنا كان الغرض من دوائر smps بمختلف تصميمتها هو ايصال القدره من منطقه الى اخرى بالضبط كما اخذت من المصدر فعندما تتخطى الكفائه
حاجز90% بالمائه فيمكننا ان نقول انها بالضبط كما
اخذت من المصدر ،بمعنى اخر نريد ان يسحب من البطاريه تقريباً قدره الحمل فقط ،
نعود لمثالنا الان وهو تصميم دائره بسيطه 5 فولت 2 امبير ،
طبعاً لن نستنتج المعادلات ولن ندخل فى تفاصيل عميقه الا اذا طلب الاخوه ذلك ، لكن سنبسط الامور وساقدم علاقات
رياضيه فى منتهى البساطه وليس بها اى متغيرات حرجه ومجربه ونتائجها سليمه تماماً ،
لنفرض اننا نحتاج هذا التصميم
Vout =5 v
Vin=12 v
Iload=2A
F=400khz
على اعتبار ان الريبل المقبول للفولت 50mv p.p
ومع العلم ايضاَ ان الريبل للتيار فى الملف تحسب
على انها 3. A لكل واحد امبير يعنى ال 2A تكون نسبه الريبل
الخاصه بهم6. A
رأينا هذا المخطط من قبل
اليوم سنتعمق داخل هذا المخطط وننتقى جميع اطرافه و المطلوب هو ان نرى الدائر تنبض بالحياه
نبدأ بأول درجه فى سلم التصميم ،،،
----------------------------------------------------
1- ايجاد حث الملف Inductor Selection
لحساب حث الملف نستخدم هذه العلاقه الرياضيه
و بتعريف المتغيرات تصبح النتيجه كا التالى :-
تقريباً 12 مايكرو هنرى
وحيث ان
D هى الـ Deuty Cycle وهى تساوى محصله
قسمه جهد الخرج المطلوب VOعلى جهد الدخل Vin، وان كان جهد الدخل متغير القيمه مثلا ما بين 12 وحتى 30 يتم القسمه على القيمه الاعلى للفولت وهى 30 فولت
FR هو التردد الذى ستعمل عليه الدائره وهو اختيارى وحسب
المتوفر لدينا من المذبذبات او Pwm Controllers
Dil هى نسبه الريبل للتيار فى الملف وقد سبق الاشاره لها وهى هنا بقيمه 6. A كما سبق وتم التوضيح وهى تحسب
بقيمه 3. امبير لكل واحد امبير
Lp هى الحث المطلوب للملف وكما هو واضح
وجدنا انه 12 مايكرو هنرى تقريباُ
ولا توجد اى متغيرات اخرى غير معروفه وننتقل للتالى ،،،
1-كيفيه اختيار مكثف الخرج Output Capacitor Selection
بما ان قيمه الريبل تساوى 50 ملى فولت فان نسبه الريبل تساوى
وهى قيمه الريبل مقسومه على قيمه جهد الخرج المرغوب هى هنا 01.
وعليه فان قيمه المكثف هتساوى
وهى القيمه الاقل وهناك اراء تقول للامان يتم ضربها فى 1.25 لتصبح 4.6 مايكرو فارد وهو ما تم بالفعل
نختار اقرب اكبر قيمه موجوده فى السوق المحلى
اختيار مكثف الدخل Input Capacitor Selection
يتم اختيار مكثف الدخل على اساس 10 الى 22 مايكرو لكل واحد امبير من تيار الخرج يعنى 2 امبير اختارله ما بين 20 الى 44 ما يكرو فارد هذا على اساس ان التيار قادم من بطاريه ولو انه قادم من محول يوضع
هذا المكثف بالاضافه الى مكثف التنعيم الخاص
بالمحول ويكون هذا المكثف قريب قدر الامكان من الدائره .
اختيار الموحد Diode Selection
اقل جهد عكسى للموحد يجب ان يكون مساوى على الاقل لجهد الدخل
اما اقل تيار للموحد فهو يساوى
هذا معناه ان متوسط تيار الموحد يساوى تيار الحمل
عندما يكون الموحد فى حاله عمل حاول ان تنتقى موحد
ذو جوده عاليه لتقليل جهد انحيازه الامامى ومن ثم
تقليل الطاقه المفقوده فى الموحد
اختيار الموسفت MOSFET Selection
اختيار الموسفت ببساطه يجب ان يكون جهد VDS اكبر من جهد الدخل بقيمه مرضيه وانا دائما اتعامل معها على قيمه هامش امان 35% بحسب ما قرات عموماً عن الموسفت وليس عن تصميم دوائر Buck Converter الا ان الكثير من المراجع لم تحدد نسبه بل قال دعها تساوى اقصى قيمه لجهد الدخل على الاقل ومنهم من قال اعطى هامش امان كما تحب ،
تحديد قيمه الـ ipk للموسفت
تحدد قيمه الـ ipk بالعلاقه الاتيه
يجب ان تكون قيمه ipk فى داتا شيت الموسفت مساويه لهذه القيمه او اعلى منها ان امكن فهذه العلاقه بها هامش امان كبير ،،
اختيار قيمه Rdson
جرت العاده على احتساب القدره المفقوده على انها من 40 الى 50 % تفقد داخل الموسفت والباقى بفقد داخل الموحد وجرت العاده ايضا على ان يكون نصيب الموسفت من تلك القدره المفقوده اقل من 1 وات او حسب ما ترتضى لكن هذا ما يوصى به ولنعتبرها 1 وات لذا فان اختيار قيمه هذه المقاومه يكون كا التالى
لاحظ ان هذه القيمه هى الاعلى للمقاومه وان امكن اقل يكون افضل
يتبع ان شاء الله
ايهاب محمد
13-9-2015
