Non-Isolated Converters for Wide-Input Extreme Step-Down Applications

سيتم في هذا المشروع اقتراح فئة جديدة من موحدات التيار المستمر الغير معزولة كهربياً والتي يتطلب تشغيلها مفتاح الكتروني (ترانزستور) واحد فقط وذات مجال واسع لجهود الدخل مع ميزة قلة الجهد الساقط على أشباه الموصلات في الدائرة سواء كانت ترانزستور أو موحدات الثنائية (دايود). معظم الموحدات المقترحة في هذا المشروع سيتم اشتقاقها من موحدات زيتا او نظير SEPIC التقليدية. كما سيتم مناقشة مبدأ عمل الموحدات المقترحة والتحليل النظري لها ومقارنة أداءها مع موحدات خفض جهد اخرى من حيث توتر الجهد وشدة التيار المار في عناصر الدائرة وحسن استغلال المفتاح الالكتروني. ومن الادوات التحليلية التي ستستخدم في هذه الدراسة هو محاكاة الدائرة باستخدام برنامج أوركاد (ORCAD). اخيراً سيتم بناء الدائرة عملياً في المختبر لاستخراج النتائج المعملية لدائرة موحد ذو قدرة 50 وات/5 فولت جهد خرج عند جهد دخل 48 فولت وتردد المفتاح الالكتروني 100-KHZ كمثال لتقييم أداء احد الموحدات المقترحة. كما سنقدم أيضاً نتائج معملية لدائرة تصحيح معامل القدرة باستخدام إحدى الموحدات الجديدة المقترحة.
سوف يتم من خلال هذا المشروع، مناقشة مبدأ عمل الموحدات المقترحة والتحليل النظري لها ومقارنة أداءها مع موحدات خفض جهد أخرى من حيث توتر الجهد و شدة التيار المار في عناصر الدائرةوحسن استغلال المفتاح الإلكتروني.ومن الأدوات التحليلية التي ستستخدم في هذه الدراسة هو محاكاة الدائرة باستخدام برنامجأوركاد (ORCAD).

أخيرا، سيتم بناء الدائرة عمليا في المختبرلاستخراج النتائج المعملية لدائرة موحد ذو قدرة 50 وات/5 فولت جهد خرج عند جهد دخل 24 فولت وتردد المفتاح الإلكتروني kHz-50 كمثال لتقييم أداء أحد الموحدات المقترحة.

This research work presents several new topologies of single-switch non-isolated high step-down dc-dc converters with wide conversion gain and reduced semiconductor voltage stress. Most of the proposed topologies are derived from the conventional inverse of SEPIC (Zeta) converter. The proposed topologies can operate with larger switch duty cycles compared with the existing single switch topologies, hence, making them well suitable for high step-down voltage conversion applications. With extended duty-cycle, the current stress in the active power switch is reduced, leading to a significant improvement of the system losses. Moreover, the active power switch in some of the proposed topologies is utilized much better compared to the conventional Zeta and Quadratic-Buck converters. The principle of operation, theoretical analysis, and comparison of circuit performances with other step-down converters is discussed regarding voltage and current stress and switch silicon utilization. Finally, simulation and experimental results for a design example of a 50-W/5-V at 42-V input voltage operating at 50-kHz are provided to evaluate the performance of the proposed converters.