مدار مبدل افزاینده (Boost Converter Circuit)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit) را در آموزش زیر شرح دادیم :
مدار مبدل افزاینده (Boost Converter Circuit) :
مدار مبدل افزاینده (Boost Converter) یک مبدل DC-DC افزایشی (Step-Up) است که ولتاژ DC ورودی را به یک ولتاژ DC خروجی بالاتر تبدیل می کند. مانند مبدل کاهنده، این مبدل نیز راندمان بسیار بالایی دارد و در کاربردهایی که نیاز به ولتاژ بالاتر از منبع موجود است، استفاده می شود. مثال ها عبارتند از: منابع تغذیه دوربین های فلاش، مدارهای راه انداز LED (LED Drivers)، خودروهای هیبریدی (برای افزایش ولتاژ باتری به سطح مورد نیاز موتور)، و منابع تغذیه قابل حمل.
ساختار و عملکرد: مبدل افزاینده نیز از یک کلید ترانزیستوری، یک دیود، یک سلف (L) و یک خازن (C) تشکیل شده است، اما نحوه اتصال آن ها متفاوت است.
⭐ حالت روشن (Switch ON): کلید بسته می شود. در این حالت، مسیر جریان از منبع (
\[ V_{in} \]) از طریق سلف و کلید به زمین بسته می شود. دیود در بایاس معکوس قرار دارد (چون آند آن به زمین وصل است و کاتد به خروجی) و قطع است. در این مدت، سلف انرژی را از منبع گرفته و ذخیره می کند و جریان آن افزایش می یابد. خازن خروجی نیز انرژی مورد نیاز بار را تأمین می کند.
⭐ حالت خاموش (Switch OFF): کلید باز می شود. از آنجایی که جریان سلف نمی تواند ناگهانی تغییر کند، ولتاژ دو سر سلف معکوس می شود (تغییر قطبیت) تا جریان را حفظ کند. این ولتاژ معکوس با ولتاژ منبع جمع شده و یک ولتاژ بزرگتر (
\[ V_{in} + V_L \]) ایجاد می کند. این ولتاژ باعث می شود دیود در بایاس مستقیم قرار گرفته و هدایت کند. جریان از سلف، دیود، خازن و بار عبور می کند. انرژی ذخیره شده در سلف به خازن و بار منتقل می شود.
رابطه ولتاژ: در حالت پایدار و عملکرد در ناحیه پیوسته (CCM)، رابطه بین ولتاژ ورودی و خروجی به صورت زیر است:
\[ V_{out} = \frac{V_{in}}{1 - D} \]که در آن
\[ D \]دیوتی سایکل است. مشاهده می شود که با افزایش D (نزدیک شدن به ۱)، ولتاژ خروجی به شدت افزایش می یابد. در عمل، محدودیت هایی مانند تلفات و زمان بازیابی دیود، حداکثر D را محدود می کنند.
