چكيده فارسي :
در سال هاي اخير، استفاده از مبدل هاي كاهنده گسترش يافته است. اين كاربردها شامل شارژرهاي باتري، وسايل نقليه الكتريكي، درايوها ي LED و منابع تغذيه براي مدارهاي مجتمع ديجيتال مانند پردازندهها است. دستيابي به ضريب تبديل بسيار بالا، به ويژه براي تجهيزاتي مانند مصرف كننده هاي ديجيتال كه مصرف برق بسيار پاييني دارند، هميشه يكي از موضوعات اصلي در تعيين مبدل هاي كاهنده بوده است، درحالي كه خود مبدل نيز بايد بازده بسيار بالايي داشته باشد. حجم و وزن اين مبدل ها موضوع ديگري در طراحي است. مبدل هاي آبشاري با اتصال چند مبدل كاهنده به صورت سري ايجاد مي شوند، اما بازده كمتري دارند و حجم آنها نيز افزايش يافته است. بنابراين طراحي مبدلهاي تك مرحله اي با راندمان بالا و حجم كم بيش از پيش مورد نياز است. در اين تحقيق به كاربردهاي اين مبدل ها و معرفي و بررسي تكنيك هاي بهبود آنها پرداخته شده و سپس دو مبدل جديد غير ايزوله بسيار كاهنده پيشنهاد شده است. در فصل اول مقدمه اي بر كاربرد مبدل هاي كاهنده و اهميت آنها آورده شده، سپس ابتدايي ترين مبدل اين دسته بررسي شده و معايب آن توضيح داده شده است. همچنين برخي از تكنيك هاي اساسي براي بهبود مبدل ذكر شده در فصل اول مانند مبدل هاي درهمتنيده، تكنيك سلف كوپل شده و مبدلهاي خازن سري به اختصار بررسي مي شود. اكثر مبدلهاي بهبود يافته با استفاده از اين تكنيكها يا نوعي از آنها ساخته مي شوند. در فصل دوم، چندين دسته از مبدلهاي كاهنده مدرن معرفي ميشوند و ضمن بررسي وضعيت عملكرد آنها، بهره آنها نيز محاسبه ميشود. مبدلهاي معرفي شده در فصل دوم با تركيب يا بهبود تكنيك هاي معرفي شده در فصل اول به دست م يآيند. در فصل سوم اولين مبدل پيشنهادي معرفي شده است. اين مبدل جريان خروجي پيوسته با ضريب تبديل بالا و تنش ولتاژ پايين را براي كليدها فراهم مي كند. براي تاييد عملكرد اين مبدل نمونه آزمايشگاهي ساخته شده و نتايج آزمايش عملي آن ارائه شده است . بازده اين مبدل در توان نامي 120 وات برابر با 95/7 درصد است. در ادامه اين فصل با تغيير چينش سلفها ي تزويج شده اين م بدل، شكل بهبود يافتهاي از آن ارائه م يشود كه در آن اعوجاج جريان خروجي كاهش مي يابد. در فصل چهارم، با استفاده از تكنيك استفاده شده در مبدل پيشنهادي اول، مبدل پيشنهادي دو ارائه شده است كه علاوه بر بهرهگيري از محاسن مبدل پيشنهادي اول، در شرايط كليدزني نرم كار م يكند و تلفات مبدل را كاهش مي دهد. براي اين مبدل نمونه آزمايشگاهي با توان اسمي 120وات ساخته شده و نتايج عملي آن ارائه شده است. بازده اين مبدل در توان نامي برابر با 96/2 درصد است. در پايان هر يك از مبد لها با ساختارهاي معرفي شده مقايسه شده و ويژگي هاي آنها بررسي شده است.
چكيده انگليسي :
In recent years, the use of step-down converters has expanded. These applications include battery chargers, electric vehicles, LED drives, and power supplies for digital integrated circuits such as processors. Achieving very high conversion ratio, especially for equipment such as digital consumers that have very low power consumption, have always been one of the main issues in the designation of step-down converters, while the converter itself must also have a very high efficiency. The volume and weight of these converters is another issue in the design. Cascade converters are created by connecting several step-down converters in series, but they have lower efficiency and their volume has also increased. Therefore, the design of single-stage converters with high efficiency and small volume is needed more than ever. In this research, the applications of these converters and the introduction and review of their improvement techniques are discussed, and then two new non-isolated high step-down converters are proposed. In chapter one, an introduction to the applications of step-down converters and their importance is given, then the most basic converter of this category is reviewed and its disadvantages are explained. Also, some of the basic techniques for improving the converter mentioned in the first chapter such as interleaved converters, coupled inductor technique and series capacitor converters are briefly reviewed. Most improved converters are built using these techniques or some form of them. In the second chapter, several categories of modern step-down converters are introduced, and while their performance statuses are examined, their gains are also calculated. The converters introduced in the second chapter are obtained by combining or improving the techniques introduced in chapter one. In the third chapter, the first proposed converter is introduced. This converter provides continuous output current with high conversion ratio and low voltage stress for switches. To verify the performance of this converter, a laboratory prototype has been made and the results of its practical testing have been presented. The efficiency of this converter in rated power of 120 watts is equal to 95.7%. In the rest of this chapter, by changing the arrangement of the coupled inductors of this converter, an improved form of it is presented in which the ripple of the output current is reduced. In chapter four, by using the technique used in the first proposed converter, the second proposed converter is presented, which, in addition to taking the merits of the first proposed converter, operates in soft switching conditions and reduces the losses of the converter. For this converter, a laboratory prototype with a nominal power of 120 watts has been made and its practical results have been presented. The efficiency of this converter in rated power is equal to 96.2%. At the end, each of the converters have been compared with the introduced structures and their characteristics have been investigated.
