منابع تغذيه متغير با مبدل DC به DC (POWER MOSFET) با ترانز يستور اهداف: ( بررسی Transistor) POWER MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect براي كليد زني 2) بررسي مبدل DC به.DC كاهنده. 3) بررسي مبدل DC به.DC افزاينده. 4) بررسي مبدل DC به DC.كاهنده و افزاينده. وسايل و قطعات مورد نياز براي ا زمايش مشخصات عنوان اسيلوسكوپ مولتي متر 0-0V(DC)/3A منبع تغذيه 2V (DC) ± منبع تغذيه DC/DC PWM برد مدار فرمان Driver & Opto بردجدا كننده فرمان از قدرت 00K ولوم تعداد 2 2 IRF840 POWER MOSFET ديود لامپ با سرپيچ خازن سلف مقاومت مقاومت پايه فيوز با فيوز BYT2-000 220V/00W µ f / 250V 6mH /5WΩ 5K 3A
07 ا زمايش (2 ) بررسي كار( Transistor POWER MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect مدار شكل( 2 ) را براي بررسي كارMOSFET POWER ا ماده كرده سپس مراحل اجراي ا زمايش را انجام دهيد. (توجه كنيد در زمانيكه كليد قدرتS وصل است نبايد اتصال گيت ترانزيستور باز باقي بماند. زيرا در اين وضعيت ممكن است ترانزيستور تخريب شود.) مراحل اجراي ا زمايش: الف) در شرايطي كه كليد شكل( 2 ) S قطع است زمين اسيلوسكوپ را به سورس (S) MOSFET وصل كرده سپس كانال يك و دو اسيلوسكوپ را براي مشاهده ولتاژهاي درين( D )و گيت (G) ترانزيستور به مدار وصل كنيد. (كليدهاي انتخاب ولتاژ هر يك از كانالها را در وضعييت مناسب قرار دهيد.) ا نگاه توسط مقاومت متغير VR ولتاژ گيت را صفر كرده سپس كليد S را وصل كنيد. اكنون در حاليكه ولتاژ هاي درين و گيت را توسط اسيلوسكوپ زير نظر داريد به ا رامي ولتاژ گيت را توسط مقاومت VR افزايش داده تا ولتاژ درين نسبت به سورس شروع به كاهش نمايد ) يعني MOSFET شروع به هدايت نمايد.) مقدار ولتاژي از گيت كه يادداشت كنيد. MOSFET شروع به هدايت ميكند را VGS= پس از اندازه گيري فوق افزايش ولتاژ گيت را ادامه داده تا هدايت ترانزيستور در شروع حالت اشباع قرار گيرد. مقدار ولتاژي از گيت كه درين سورس ا ن در شرايط اشباع را يادداشت كنيد. MOSFET شروع به حالت اشباع ميشود و همچنين ولتاژ VDS= VGS= سي وال( ): POWER MOSFET مورد ا زمايش از كدام يك از چهار نوع POWER MOSFET ها مي باشد. ب)يك لامپ 00W ديگر موازي لامپ قبلي قرار داده تا بار 200W شود. پس از افزايش بار ا زمايش بند الف را تكرار كرده و نتايج را يادداشت كنيد. (2) V GS = ()V GS = سي وال( 2 ): ا يا مقادير اندازه گيري شده در بند (الف ( و (ب) با هم برابر هستند چرا
ب 2 08 سي وال (3) : در صورتيكه مقاومت لامپ در شرايط ا زمايش تقريب ا 40 اهم فرض شود با استفاده از مقادير اندازه گيري شده در بند (ب) مشخصه (تقريبي) جريان درين نسبت به ولتاژ گيت اين ترانزيستور را در زير رسم كنيد. ج) كليد S را قطع و مدار گيت را باز كنيد.جهت بررسي كار POWER MOSFET در حالت كليد زني مدار فرمان شكل( 2 فلا 2 ( را بدون اينكه خروجي ا نرا به مدار قدرت وصل كنيد ا ماده كرده و كليد انتخاب فركانس از برد PWM را حالت 20KHZ و كليد انتخاب حالت كاري از همين برد را در وضعييت A قرار دهيد. شكل مداري اين مدار فرمان در شكل( 2 ( اراي ه شده است. پس از ا ماده كردن مدار فرمان كليد تغذيه ا نرا وصل كرده ا نگاه شكل موج خروجي (G نسبت به ( S از مدار فرمان را توسط اسيلوسكوپ مشاهده كنيد. در صورتيكه خروجي مدار فرمان بدون شكل موج مربع مي باشد با تغيير ولوم (VR) 0K ا نرا ا شكاركرده فركانس اين موج را اندازه گيري كنيد. فركانس اين موج بايد تقريب ا 20KHZ باشد درستي ا نرا تحقيق كرده بررسي كنيد با تغيير مقاومت 0k عرض پالس شكل موج از چند تا چند در صد تغيير ميكند. توجه در موقع کار با برد OPto isolator حتم ا بايد منابع تغذيه مثبت ومنفی ا ن همزمان وصل شوند وگرنه ترانزيستور برد خراب میشود شكل( 2 فلا 2 (
ب 2 وG 09 شكل( 2 ( مداري مدار فرمان د) پس از اطمينان از درستي كار مدار فرمان ولوم 0K را طوري تنظيم كنيد تا عرض پالس خروجي مدار فرمان تقريب ا %50 شود. ا نگاه خروجي هاي مدار فرمان ) S )را به گيت و سورس مدار قدرت وصل و كليد S (از مدار قدرت) را وصل كنيد. سپس شكل موج ولتاژ درين نسبت به سورس ترانزيستور را توسط اسيلوسكوپ مشاهده كرده زمانهاي نزول و صعود و همچنين افت ولتاژهاي ترانزيستور در زمانهاي قطع و وصل را از روي شكل موج تعين كنيد. ولتاژ حالت قطع: زمان صعود: ولتاژ حالت وصل: زمان نزول: سي وال( ): افزايش هر يك از مقادير اندازه گيري شده در بند (د) و همچنين افزايش فركانس كليد زني چه تاثيري در راندمان مدار دارد ه) به وسيله مقاومت VR ولتاژ بار(لامپ ( را 40V متوسط تنظيم كرده سپس شكل موجهاي ولتاژهاي گيت (نسبت به سورس) درين (نسبت به سورس) ترانزيستور و ولتاژ بار (لامپ) را پس از مشاهده توسط اسيلوسكوپ در زير رسم كنيد.
0 نسبت به BJT( Bipolar Junction Transistor قدرت چه مزايا و معايبي سي وال( ): POWER MOSFET دارد سي وال( 2 ): از روي شكل مداري مدار فرمان اين ا زمايش نحوه عملكرد ا نرا تحليل كرده در گزارش كار خود بياوريد. ا زمايش( 2 2 ) مبدل DC به DC كاهنده مدار شكل( 3 2 ) كه يك مبدل DC به DC كاهنده است را ا ماده كرده مدار فرمان ا زمايش قبل را به ا ن وصل كنيد. (توجه كنيد چون در بخش هاي بعدي از اين ا زمايش براي ايجاد انواع ديگر مبدل هاي DC به DC لازم است محل نصب ديود سلف و ترانزيستور با يكديگر جا بجا شوند براي سرعت در اجراي ا زمايش مدار را طوري ا ماده كنيد تا بتوان با كمترين زمان اين جابجاي ي را انجام داد.) پس از ا ماده كردن اين مدار مراحل اجراي ا زمايش را انجام دهيد شكل( 3 2 ) مبدل DC به DC كاهنده مراحل اجراي ا زمايش: الف) بازاء تغيير مقاومت VR(0K) محدوده تغييرات ولتاژ خروجي ) دو سر لامپ) را اندازه گيري كرده نتيجه را يادداشت كنيد. از تا سي وال( ): حد ولتاژهاي بالا و پاي ين بار به چه پارامترهاي ي از مدار بستگي دارد سي وال( 2 ): اگر بجاي استفاده از مدار فوق براي تغيير ولتاژ خروجي از يك مقاومت متغير قدرت استفاده شود چه معايبي نسبت به اين مدار دارد
ب)توسط مقاومت متغير VR ولتاژ متوسط بار را 25V تنظيم كرده سپس شكل موجهاي ولتاژ بار(لامپ) سلف و ترانزيستور و همچنين جريان سلف را پس از مشاهده توسط اسيلوسكوپ در زير رسم كنيد. سي وال( ): بدون مشاهده عملي شكلهاي ولتاژ و جريان ديود و همچنين جريان ترانزيستور را تعيين كرده در گزارش خود منعكس كنيد. سي وال( 2 ): نحوه عملكرد مدار قدرت را تحليل كرده اين تحليل را درگزارش خود بياوريد. سي وال( 3 ): رابطه ولتاژ خروجي با زمان روشن بودن ترانزيستور در مدار شكل (2 3) را تعيين كنيد. ج) با استفاده از انتخاب حالت AC براي يكي از كانالهاي اسيلوسكوپ پيك تا پيك ريپل ولتاژ بار را اندازه گيري كنيد. سي وال: كم و زياد شدن دامنه ريپل به چه پارامترهاي ي اين مدار ارتباط دارد ا زمايش( 3 2 ) مبدل DC به DC افزاينده كليد S از مدار قدرت را قطع كرده سپس با جابجا كردن جاي سلف ديود و ترانزيستور از مدار قدرت ا زمايش قبل مدار را به شكل( 4 2 ) كه يك مبدل DC به DC افزاينده است ا ماده كنيد. در مدار فرمان با سر كناري مقاومت متغير 0K كه به نقطه A از برد PWM وصل است يك مقاومت 5K ثابت سري كنيد تا حد اكثر تغييرات پهناي پالس خروجي مدار فرمان به حدود %80 محدود شود. (توجه كنيد اگر اين مقاومت را بطور صحيح با مقاومت 0K متغيير سري نكنيد
2 ترانزيستورمدار تخريب خواهد شد. چرا ) پس از اين تغييرات مراحل اجراي ا زمايش را انجام دهيد. توجه كنيد در اين مدار زماني كه كليد S بسته است تحت هيچ شرايطي نبايد اتصال گيت ترانزيستور باز باقي بماند. چرا مراحل اجراي ا زمايش: الف) كليد S از مدار قدرت را وصل كنيد. سپس محدوده تغييرات ولتاژ خروجي ) دو سر لامپ) را بازاء تغيير مقاومت VR(0K) از مدار فرمان اندازهگيري كرده نتيجه را يادداشت كنيد. از تا شكل( 4 2 ) مبدل سي وال( ): DC به DC افزاينده حد ولتاژهاي بالا و پاي ين بار به چه پارامترهاي ي از مدار بستگي دارد ب)توسط مقاومت متغير VR ولتاژ متوسط بار را 60V تنظيم كرده سپس شكل موجهاي ولتاژ هاي بار(لامپ) سلف و ترانزيستور و همچنين جريان سلف را مشاهده كرده در زير رسم كنيد.
3 سي وال( ): بدون مشاهده عملي ولتاژ ديودو جريانهاي ديود و ترانزيستور را تعيين كنيد. سي وال( 2 ): نحوه عملكرد مدار قدرت را تحليل كرده اين تحليل را در گزارش خود بياوريد. سي وال( 3 ): رابطه ولتاژ خروجي با زمان روشن بودن ترانزيستور در مدار شكل (2 4) را تعيين كنيد. ا زمايش( 4 2 ) مبدل DC به DC كاهنده و افزاينده با جابجا كردن جاي سلف ديود و ترانزيستور در مدار قدرت ا زمايش قبل مدار را به شكل( 5 2 ) كه يك مبدل DC به DC كاهنده و افزاينده است ا ماده كرده سپس مراحل اجراي ا زمايش را انجام دهيد. توجه كنيد در اين مدار پلاريته خازن نسبت به مدار قبل جابجا شده همچنين توجه كنيد زماني كه كليد S بسته است تحت هيچ شرايطي نبايداتصال گيت ترانزيستورها باز باقي بماند. لازم به ذکر است مقاومت سری شده با مقاومت متغيير 0K بايد همچنان در مدار باقی بماند. شكل( 5 2 ) مبدل DC به DC كاهنده و افزاينده مراحل اجراي ا زمايش: الف ( محدوده تغييرات ولتاژ خروجي ) دو سر لامپ) را بازاء تغيير مقاومت VR(0K) از مدار فرمان اندازهگيري كرده نتيجه را يادداشت كنيد. سي وال( ): از حد ولتاژهاي بالا و پاي ين بار به چه پارا متر هاي ي از مدار بستگي دارد تا ب)توسط مقاومت متغير VR ولتاژ بار را 60V تنظيم كرده سپس شكل موجهاي ولتاژ بار(لامپ) سلف و ترانزيستور و همچنين جريان سلف را مشاهده كرده در زير رسم كنيد. سي وال( ): بدون مشاهده عملي ولتاژ ديودو جريانهاي ديود و ترانزيستور را تعيين كنيد.
و 2 4 سي وال( 2 ): نحوه عملكرد مدار قدرت را تحليل كرده اين تحليل را در گزارش خود بياوريد. سي وال( 3 ): در مدارهاي ا زمايش( 2 معايبي دارد 3 و 4 ) افزايش و يا كاهش فركانس كليد زني ترانزيستور چه مزايا و RF = V V ac dc ج) در شرايط بند (ب) در صد ضريب تموج (ريپل) ولتاژ بار را تعيين كنيد.