ذخیره انرژی از خازن های خروجی در منابع تغذیه سوئیچینگ

ذخیره انرژی از خازن های خروجی در منابع تغذیه سوئیچینگ

در نمودار رابطه ولتاژ-شارژ، ظرفیت خازن به صورت یک خط مورب نشان داده شده است و انرژی ذخیره شده در خازن، ناحیه موجود در زیر خط است. اگرچه ظرفیت خروجی ماسفت توان غیر خطی است و بسته به ولتاژ تخلیه متفاوت است، انرژی ذخیره شده در خازن خروجی همچنان ناحیه ای است که در زیر خط خازن غیرخطی قرار دارد. بنابراین، اگر بتوانیم یک خط مستقیم پیدا کنیم که مساحتی مشابه با ناحیه موجود در منحنی خازن خروجی متغیر نشان داده شده در شکل را نشان دهد. 1، شیب خط دقیقا همان ظرفیت خروجی است که همان مقدار انرژی ذخیره شده را تولید می کند.
برای برخی از ماسفت‌های قدیمی‌تر با فناوری مسطح، طراح ممکن است بتواند ظرفیت خروجی معادل را با استفاده از یک منحنی بر اساس مقادیر خازن خروجی در برگه داده در ولتاژ منبع تخلیه مشخص شده 25 ولت پیدا کند.
بنابراین، ذخیره انرژی را می توان از یک معادله انتگرالی ساده به دست آورد.

در نهایت، ظرفیت خروجی موثر است

مقدار اندازه‌گیری شده ظرفیت خروجی و منحنی برازش حاصل از معادله (3). نسبت به MOSFET با تکنولوژی قدیمی در شکل 2(a) به خوبی کار می کند. با این حال، برای ماسفت‌هایی که از فناوری‌های جدیدتری مانند فن‌آوری superjunction استفاده می‌کنند، که در آن ظرفیت خروجی ویژگی‌های غیرخطی بیشتری دارد، یک برازش منحنی نمایی ساده گاهی اوقات به اندازه کافی خوب نیست. شکل 2(b) ظرفیت خروجی اندازه گیری شده یک ماسفت *تکنولوژی جدید و منحنی برازش شده را با استفاده از رابطه (3) نشان می دهد. برای مقدار خازن خروجی معادل، شکاف بین این دو در ناحیه ولتاژ بالا منجر به اختلاف زیادی می شود، زیرا ولتاژ برای ظرفیت خازن در معادله انتگرال ضرب می شود. برآورد در شکل 2(b) منجر به یک ظرفیت معادل بسیار بزرگتر می شود که می تواند طراحی اولیه مبدل را گمراه کند.
ظرفیت خروجی تخمینی، (الف) ماسفت قدیمی، (ب) ماسفت جدید

اگر مقدار خازن خروجی بر اساس ولتاژ منبع تخلیه تغییر کند، انرژی ذخیره شده در خازن خروجی را می توان با استفاده از رابطه (4) پیدا کرد. اگرچه منحنی ظرفیت در برگه داده نشان داده شده است، اما خواندن مقدار ظرفیت خازن از نمودار ** آسان نیست. بنابراین، بر اساس ولتاژ منبع تخلیه، انرژی ذخیره شده در خازن خروجی توسط نمودار موجود در برگه اطلاعات ماسفت جدید قدرت ارائه می شود. با استفاده از منحنی نشان داده شده در شکل 3، ظرفیت خروجی معادل در ولتاژ باس جریان مستقیم (DC) مورد نظر را می توان با استفاده از رابطه (5) به دست آورد.