پیشانی موج پالس مورد نظر برابر با ۱ میکروثانیه در نظر گرفته می شود، در این صورت اگر زمان پیشانی با تقریب زده شود، رابطه زیر برقرار خواهد بود:

از دو رابطه فوق می توان مقادیر L وC را تعیین نمود. مقادیر L وC که از این دو رابطه محاسبه می گردند به ترتیب برابر با ۵۰ میکروهانری و ۲۰ نانوفاراد خواهند شد. برای بدست آوردن زمان پشت موج، می بایست زمانی که موج پس از عبور از پیک، به %۵۰ دامنه خود می رسد محاسبه گردد. با قرار دادن نصف مقدار پیک موج از رابطه (۲-۳۱) در رابطه (۲-۳۰) و همچنین قرار دادن مقادیر R و L و C تعیین شده در فوق در رابطه (۲-۳۱) می توان زمان پشت موج را محاسبه نمود. با حل این معادله توسط نرم افزار مطلب^[۲۸]، مقدار محاسبه شده برای زمان پشت موج برابر با ۷/۲ میکروثانیه می گردد.

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

اگر دامنه پالس مورد نظر برابر با ۱۰ کیلوولت در نظر گرفته شود آنگاه با توجه به رابطه (۲-۳۱)، مقدار شارژ اولیه خازن و در نتیجه ولتاژ منبع تغذیه برابر با KV 59/13= 736/0 ÷ ۱۰ خواهد شد. با قرار دادن پارامتر های محاسبه شده، پالس خروجی مطابق شکل (۲-۱۵) خواهد بود.
شکل(۲-۱۵): پالس خروجی مولد پالس رزونانسی
۲-۵ مولد پالس دوبرابر کننده رزونانسی
مدار مولد پالس دو برابر کننده رزونانسی در شکل (۲-۱۶) نشان داده شده است. در این مدار ابتدا خازن ها بصورت موازی شارژ می گردند و ولتاژ بر آیند در دو سر بار برابر صفر است. هنگامی که کلید بسته می شود، در اثر رزونانسی بین سلف و خازن، پلاریته دو سر خازن معکوس می گردد که این امر سبب می گردد که ولتاژی معادل با دو برابر ولتاژ شارژ خازن ها در دو سر بار ظاهر گردد.
شکل(۲-۱۶): مولد پالس دو برابر کننده رزونانسی[۱۹]
از آنجایی که ولتاژ دو سر خازن در لحظه به ماکزیمم مقدار خود با پلاریته معکوس نسبت به حالت اولیه می رسد لذا پیک ولتاژ دو سر بار در همین لحظه اتفاق می افتد. بدین جهت زمان پیشانی موج را می توان با همین مقدار تقریب زد:
(۲-۳۲) [sec]
کهt₁ زمان پیشانی موج است. معادله ولتاژ دو سر بار در مدار شکل (۲-۲۵) برابر است با:
(۲-۳۳)
که ولتاژ شارژ اولیه خازن می باشد. شکل موج پالس تولیدی توسط این مولد مطابق شکل (۲-۲۶) می باشد.
همان طور که در شکل (۲-۱۷) ملاحظه می گردد، دامنه پالس خروجی به دو برابر مقدار شارژ اولیه خازن افزایش می یابد، از این رو برای محاسبه زمان پشت موج، کافی است زمانی که موج پس از عبور از پیک، به مقدار می رسد محاسبه گردد. با قرار دادن مقدار در رابطه (۲-۳۳)، زمان پشتt₂ مطابق ذیل بدست می‌آید:
(۲-۳۴)
شکل(۲-۱۷): پالس خروجی مولد پالس دو برابر کننده رزونانسی[۱۹]
بدین ترتیب ملاحظه می گردد که زمان پشت موج ۵/۱ برابر زمان پیشانی است. برای طراحی مولد پالس مورد نظر، کافی است با در نظر گرفتن یک مدار برای اندوکتانس مدار، با توجه به مقدار زمان پیشانی، خازن مورد نیاز
را محاسبه نمود. در صورتی که زمان پیشانی پالس مطلوب برابر با ۲ میکروثانیه و اندوکتانس مدار برابر با ۱ میکروهانری باشد، از روابط (۲-۳۴) و (۲-۳۲) زمان پشت موج برابر با ۳ میکروثانیه و ظرفیت خازن برابر با۴۱۰ نانو فاراد محاسبه می گردد. به منظور دستیابی به دامنه پالس ۱۰ کیلو ولت، ولتاژ منبع تغذیه می بایست برابر با ۵ کیلو ولت در نظر گرفته شود. مقاومت بار هم برابر۱۰۰ اهم است. شکل موج پالس خروجی مولد در شکل (۲-۱۸) نمایش داده شده است. این پالس دارای زمان پیک ۲ میکرو ثانیه و پشت موج ۳ میکرو ثانیه می باشد. اختلاف دامنه این پالس نسبت به مقدار ۱۰ کیلو ولت، ناشی از اثر بار گذاری بر روی خازن های مدار می باشد زیرا در رابطه (۲-۳۶) اثر بار لحاظ نشده است. بنابراین دو برابر شدن ولتاژ در صورتی رخ می دهد که بار در مدار نباشد با افزایش بار مدار، به منظور نزدیک نمودن دامنه پالس خروجی به مقدارV_o ۲می بایست مقدار خازن ها به نحوی انتخاب گردند که افت ولتاژ آنها در اثر تخلیه در بار در طول پالس، مقدار قابل توجهی نباشد.
شکل(۲-۱۸): پالس خروجی مولد پالس دو برابر کننده رزنانسی
۲-۶ مدار چند برابر کننده ی ولتاژ
مدار چند برابر کننده ولتاژ می تواند از منبع تغذیه با ولتاژ پایین و متناوب، ولتاژ با مقادیر بالا در خروجی تولید کند. فرض می شود مدار چند برابر کننده ولتاژ از n طبقه تشکیل شده است .تعداد این طبقات بستگی به میزان انرژی مورد نیاز، ولتاژ و همچنین فرکانس ورودی و خروجی دارد. هر طبقه از دو خازن و دو دیود تشکیل شده است[۲۰].
۲-۶-۱ چند برابر کننده ولتاژ مثبت
مدار چند برابر کننده ولتاژ نیز در دو نوع مثبت و منفی معرفی شده است. نمایی از مدار چند برابر کننده ولتاژ مثبت در شکل (۲-۱۹) نشان داده شده است[۲۰].
شکل(۲-۱۹): مدار چند برابر کننده ولتاژ مثبت
با توجه به شکل (۲-۱۹) خازنهایC₁ تا C_n و دیودهای D₁ تا D_n به به یکدیگر متصل شده اند. یک طرف خازنهای با اندیس فرد به زمین متصل شده است در حالی که خازنهای با اندیس زوج بین دو خازن فرد قرار گرفته اند. به همین جهت خازن های زوج خازن های کوپلاژ و خازن های فرد خازنهای ذخیره ساز انرژی نامیده می شوند. هنگامی که شکل موج ولتاژ Vac در نیم سیکل مثبت قرار دارد دیودهای D₁ وD₃ D₅و……و D_n-1 یا دیودهای با اندیس فرد بایاس مستقیم شده و خازن های فرد ( ذخیره ساز انرژی ) را شارژ می کنند. به عنوان مثال هنگام یکه دیود D₁روشن است خازن C تا ماکزیمم ولتاژ ورودی (Vac) شارژ می شود و این ولتاژ را در خود نگه می دارد.
. هنگامی که در نیم سیکل منفی دیود D₂ روشن می شود، ولتاژ خازن C₂ برابر با جمع جبری ولتاژ
الف
ب
شکل(۲-۲۰): مدار چند برابر کننده ولتاژ مثبت الف در نیم سیکل مثبت ب در نیم سیکل منفی[۲۱]
خازن C₁ و منبع شده و به اندازه دو برابر ماکزیمم ولتاژ منبع Vac 2 شارژ می گردد. این مراحل در طبقه های متوالی دیگر نیز رخ می دهد. شکل (۲-۲۰) مدارهای معادل مربوط به مدار چند برابر کننده ولتاژ را در نیم سیکل های مثبت و منفی نشان می دهد. در حالت دائمی ولتاژ خازنهای ذخیره ساز انرژی ۱ و۳ و ۵ (۱-k2) برابر Vacمی گردد که در آن k شماره طبقه خازن ذخیره ساز انرژی می باشد. در حالی که ولتاژ تمامی خازنهای کوپلاژ V_ac2می گردد.
فصل سوم
مبدل بوک بوست مثبت برای تولید ولتاژ بالای پالسی
مقدمه
بهبود راندمان و قابلیت اطمینان در منابع توان پالسی با توجه به کاربرد آن در پلاسما، ارتباط اساسی با مشخصات سیستم های توان پالسی دارد. اخیراً با توجه به استفاده متعدد از منابع توان پالسی در حوزه های صنعتی و هسته ای، تحقیقات و بررسی زیادی در زمینه استفاده بهینه فناوری توان پالسی در پلاسما صورت گرفته است. با توجه به مطالعات صورت گرفته در این زمینه و بررسی مقایسه ای توپولوژی های موجود، که نتایج آن به صورت خلاصه در جدول (۳-۱) آمده است. این تحقیق یک توپولوژی جدید مبتنی بر مبدل بوک بوست مثبت پیشنهاد می دهد که با بهره گرفتن از روش های کنترلی مرسوم و شناخته شده در منابع توان پالسی پلاسما، کنترل شدت جریان را در حالت تغذیه بار امکان پذیر می سازد. برای انتخاب روش کنترلی مناسب با توجه به آیتم های کلیدی راندمان و قابلیت اطمینان، با بررسی مزایا و معایب آن در یک کاربرد مشابه (مبدل بوک بوست مثبت ) می توان به نتایج واحدی دست یافت. بنابراین با طراحی توپولوژی پیشنهادی و انتخاب روش کنترلی مناسب می توان ولتاژ خروجی بهتری با توجه به نوسانات ولتاژ ورودی و تغییرات بار بدست آورد. [۲۳]
جدول(۳-۱): شاخصه های کلیدی توپولوژی های مورد استفاده در منابع توان پالسی پلاسما

انعطاف
پذیری
و
قابلیت
ارتقا
امکان
تنظیم
ولتاژ
خروجی سطح پیچیدگی لفات
کلیدزنی
قابلیت
اطمینان،