ارائه روشی نوین برای افزایش بازده انرژی در مدارات مجتمع توان بالا با استفاده از کلیدزنی نرم

پژوهش حاضر با هدف ارائه روشی نوین برای افزایش بازده انرژی در مدارات مجتمع توان بالا با استفاده از تکنیک کلیدزنی نرم انجام شده است. در دنیای امروز که تقاضا برای دستگاه های الکترونیکی با توان مصرفی پایین و راندمان بالا به طور چشمگیری افزایش یافته است، طراحی مدارات مجتمع توان بالا با حداقل تلفات انرژی به یکی از چالش های اساسی پیش روی مهندسان الکترونیک تبدیل شده است. روش های مرسوم کلیدزنی سخت در مدارات توان بالا، به دلیل تلفات کلیدزنی قابل توجه در فرکانس های بالا، بازده انرژی را به شدت کاهش می دهند و همچنین تولید نویز الکترومغناطیسی و تنش های حرارتی بر روی ادوات نیمه هادی، قابلیت اطمینان مدار را با مخاطره مواجه می سازند. در این پژوهش، یک روش نوین کلیدزنی نرم مبتنی بر ساختار تشدید چندمنظوره ارائه شده است که با ایجاد شرایط کلیدزنی در ولتاژ صفر و جریان صفر برای کلیدهای قدرت، تلفات کلیدزنی را به میزان قابل توجهی کاهش داده و بازده انرژی مدار را تا سطح بالای ۹۵ درصد افزایش می دهد. روش پیشنهادی با بهره گیری از یک مدار کمکی ساده و بدون نیاز به قطعات فعال اضافی، شرایط کلیدزنی نرم را برای تمامی کلیدهای مدار فراهم می سازد و در عین حال، تنش ولتاژ و جریان بر روی ادوات را در محدوده قابل قبول نگه می دارد. ارزیابی عملکرد روش پیشنهادی از طریق شبیه سازی های گسترده در نرم افزارهای تخصصی و همچنین پیاده سازی عملی بر روی یک نمونه آزمایشگاهی با توان ۵۰۰ وات انجام شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که روش پیشنهادی در مقایسه با روش های کلیدزنی سخت مرسوم، تلفات کلیدزنی را تا بیش از ۷۰ درصد کاهش داده و بازده انرژی را به طور میانگین ۱۲ درصد بهبود می بخشد. همچنین، کاهش قابل توجه نویز الکترومغناطیسی و تنش های حرارتی، قابلیت اطمینان مدار را به طور چشمگیری افزایش می دهد. روش ارائه شده با حفظ ساختار ساده و هزینه پیاده سازی پایین، می تواند به عنوان یک راهکار عملی و کارآمد برای افزایش بازده انرژی در طیف گسترده ای از مدارات مجتمع توان بالا از جمله مبدل های DC-DC، اینورترها و سیستم های مدیریت توان مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

کلیدزنی نرم ، مدارات مجتمع توان بالا ، بازده انرژی ، کلیدزنی در ولتاژ صفر ، مبدل های تشدیدی