كفاءة محول الرنين وتبديل المكثف الكهربائي

اقرأ في هذا المقال


تكتسب مكثفات المحولات الكهربائية (SC) شعبية في بعض الاستخدامات العملية، بحيث يتميز نظيره الرنان مع محث صغير كمحرك حالي في الهندسة الوصفية.

تحليل كفاءة محول الرنين وتبديل المكثف الكهربائي

  • تستخدم محولات الطاقة التقليدية في الغالب المكونات المغناطيسية (المحاثات والمحولات) كعناصر تخزين الطاقة، ونظراً للحجم الضخم والتكلفة العالية نسبياً للمكونات المغناطيسية؛ فهي تتميز بكثافة طاقة منخفضة وتكامل ضعيف، لذلك تكتسب محولات المكثفات المبدلة بدون الحث (SCC) شعبية في السنوات الأخيرة بسبب فائدتها الكبيرة المتمثلة في الوزن الخفيف والحجم الصغير وكثافة الطاقة العالية وسهولة التكامل.
  • وهذا يجعلها المرشح الأساسي لاستبدال المحولات التقليدية القائمة على الحث ويفضل في بعض التطبيقات، ومع ذلك هناك بعض القضايا المعلقة مثل تيار الإدخال المتقطع، تيار الذروة المرتفع والجهد الكبير ومعدل التغير الحالي مع مشاكل التداخل الكهرومغناطيسي المصاحبة للتعويض عن الضعف، كما يمكن إدخال مغو سلسلة صغيرة في (SCC) لتقليل ذروة التيار العالي وتحقيق تبديل التيار الصفري (ZCS).
  • أيضاً قامت الأعمال السابقة بتحليل مشكلة الكفاءة وآلية الخسارة في (SCC)، بحيث يتم النظر في دائرة شحن أساسية في (SCC)، وهي تتكون من سلسلة توصيل من مصدر ومفتاح مثالي ومكثف، كما تم الكشف عن أن خسارة الشحن الحتمية والثابتة سترافق دائماً عملية الشحن، والتي يتم تحديدها من خلال التغيير التدريجي لجهد المكثف.
  • كذلك يحلل بشكل شامل آلية كفاءة الدوائر المكافئة لتشكيل (SCC)، ومع ذلك وبالنسبة لطوبولوجيا (SC) الأكثر تعقيداً، لذلك لا يتم النظر في حالة شحن مكثف من خلال مكثف طيران، وعلاوةً على ذلك؛ فإن العملية الرنانة ليست قيد الدراسة.
  • كما أنه يتم تقديم محث صغير إلى طوبولوجيا (SCC) الأصلية لتشكيل (RSCC)، كما يوضح الشكل التالي (1) ثلاث دوائر فرعية أساسية لـ (RSCC)، وعادةً ما تنعكس كفاءة محول نوع (SC)، بما في ذلك (SCC ،RSCC) من خلال معاوقة الخرج المكافئة، بحيث يمكن أن يكون محول نوع (SC) مكافئاً لنموذج عام مثل الشكل التالي (2).

he1abc-3042163-large

he2-3042163-large

المصدر: Y. K. Ramadass, A. A. Fayed and A. P. Chandrakasan, "A fully-integrated switched-capacitor step-down DC-DC converter with digital capacitance modulation in 45 nm CMOS", IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 45, no. 12, pp. 2557-2565, Dec. 2010.S. R. Sanders, E. Alon, H.-P. Le, M. D. Seeman, M. John and V. W. Ng, "The road to fully integrated DC–DC conversion via the switched-capacitor approach", IEEE Trans. Power Electron., vol. 28, no. 9, pp. 4146-4155, Sep. 2013.F. Su and W.-H. Ki, "Component-efficient multiphase switched-capacitor DC–DC converter with configurable conversion ratios for LCD driver applications", IEEE Trans. Circuits Syst. II Exp. Briefs, vol. 55, no. 8, pp. 753-757, Aug. 2008.K. Kesarwani, R. Sangwan and J. T. Stauth, "Resonant-switched capacitor converters for chip-scale power delivery: Design and implementation", IEEE Trans. Power Electron., vol. 30, no. 12, pp. 6966-6977, Dec. 2015.


شارك المقالة: