مثير للإعجاب

دوائر منظم الجهد

دوائر منظم الجهد

تستخدم منظمات الجهد على نطاق واسع في دوائر إمداد الطاقة الإلكترونية. إنها توفر درجات عالية جدًا من التنظيم ومستويات منخفضة من التموج ، على الرغم من أن مستويات كفاءتها أقل بكثير من شكل شائع آخر من المنظم يسمى منظم وضع التبديل. ومع ذلك ، لا تزال المنظمات الخطية مستخدمة بكميات كبيرة بسبب بساطتها النسبية ومستويات أدائها العالية.

من الممكن إنشاء دوائر تنظيم الجهد من كلا المكونين المنفصلين بالإضافة إلى القدرة على استخدام منظمات IC. تتيح منظمات IC تحقيق مستويات عالية جدًا من الأداء ، وغالبًا ما تستخدم مكونات قليلة نسبيًا ، ولكن غالبًا ما يكون من الممكن في العديد من المشاريع استخدام بعض المكونات المتاحة لإنشاء دائرة تنظيم جهد مناسبة تمامًا.

المفهوم الأساسي وراء دوائر منظم الجهد

على الرغم من وجود العديد من دوائر تنظيم الجهد ومنظمات الدوائر المتكاملة ، فإن المفاهيم الأساسية لهذه الدوائر تندرج في واحدة من فئتين أساسيتين:

  • دارة منظم السلسلة
  • دائرة منظم موازية أو تحويلية.

تقع جميع دوائر منظم الجهد ضمن إحدى هذه الفئات ، على الرغم من أن النوعين الأكثر شيوعًا بالنسبة لدارات منظم الجهد الكامل هو منظم السلسلة.

بالإضافة إلى منظمات الجهد التي يتم تصنيفها على أنها منظمات متسلسلة وتحويلة ، من الممكن أيضًا تصنيفها إلى فئتين أخريين اعتمادًا على طريقة التشغيل:

  • منظمات الجهد الخطي.
  • تبديل منظمات الجهد.

يتم استخدام كل من دوائر المنظم الخطية والتبديل على نطاق واسع. كل نوع له مزاياه وعيوبه ، وبالتالي فإن اختيار نوع المنظم يجب أن يعتمد على التطبيق المتوخى.

سلسلة دارة منظم الجهد

تعمل دوائر تنظيم الجهد المتسلسل باستخدام عنصر تحكم متسلسل مثل الترانزستور ثنائي القطب أو ترانزستور التأثير الميداني. يعتمد أساس تشغيل الدائرة على التحكم في توصيل عنصر السلسلة بجهد تحكم. إذا كان جهد الخرج يميل إلى الارتفاع ، فسيتم اكتشاف ذلك وسيتم ضبط جهد التحكم لتقليل توصيل عنصر السلسلة مما يؤدي إلى ارتفاع الجهد عبر عنصر السلسلة. نظرًا لأن عنصر السلسلة والحمل يشكلان دائرة مقسم محتملة ، فإن أي زيادة في الجهد عبر عنصر التحكم في السلسلة ستؤدي إلى انخفاض الجهد عبر الحمل.

وبالمثل ، إذا كان الجهد عبر الحمل يميل إلى الانخفاض بشكل كبير ، فسيتم اكتشاف ذلك ، وسيؤدي جهد التحكم لعنصر السلسلة بعد ذلك إلى ارتفاع توصيل عنصر السلسلة وسيتم الحفاظ على الجهد عبر الحمل.

هذا شكل نموذجي لنظام التغذية الراجعة السلبية. يجب أن يكون لجهد التحكم مرجع يمكن مقارنة الخرج به. يتم توفير ذلك غالبًا من خلال دائرة مرجعية للجهد تعتمد على الصمام الثنائي زينر. يتم أخذ جهد الخرج من المنظم ، غالبًا من خلال مقسم محتمل ، ومقارنته بالجهد المرجعي ، ويتم تغذية جهد الخطأ مرة أخرى كجهد تحكم لتغيير توصيل عنصر التحكم في السلسلة.

من الممكن تغيير جهد الخرج عن طريق تغيير المقدار الذي يتم تقسيم الناتج به. من خلال وضع المقاوم المتغير في المقسم المحتمل ، يمكن تغيير الجهد الذي يقارن مع الجهد المرجعي. سيؤدي هذا بدوره إلى تغيير جهد الخرج من دائرة منظم الجهد.

دائرة منظم الجهد التحويلة

كما يوحي الاسم ، يعمل منظم جهد التحويل بالتوازي مع الحمل ، بدلاً من أن يكون متسلسلاً معه. باستخدام شكل من أشكال جهاز التيار المستمر ، والذي يمكن أن يكون بسيطًا مثل المقاوم ، فإنه يعمل بالتوازي مع الحمل أو التحويل أو امتصاص التيار بحيث يظل الجهد عبر الحمل كما هو.

تستخدم أبسط أشكال منظمات التحويل أجهزة الجهد الثابت مثل ثنائيات زينر. تستخدم هذه الدوائر مقاومًا متسلسلًا لتوفير عمل محدد للتيار ، ويتم وضع الصمام الثنائي زينر بين المقاوم والأرض بالتوازي مع الحمل. نظرًا لأن الصمام الثنائي زينر يحافظ على جهد ثابت ، فإن التغيرات في التيار حسب الحمل لن تسبب أي تغيرات (كبيرة) في الجهد لأن الصمام الثنائي سيحافظ على جهد ثابت ، مع استيعاب أي تغيرات حالية. بطبيعة الحال ، هناك أشكال أخرى أكثر تعقيدًا لمنظم التحويلة ، لكن إصدار الصمام الثنائي زينر هو الأبسط والأكثر وضوحًا.

منظم الجهد الخطي

دائرة منظم الجهد الخطي هي الدائرة التي يختلف فيها توصيل عنصر منظم السلسلة بطريقة خطية لضمان الحفاظ على الجهد المطلوب عند الخرج. بهذه الطريقة يتم الحفاظ على جهد الخرج بأكبر قدر ممكن من الدقة ويتم الحصول على أنظف خرج.

على الرغم من أن دائرة منظم الجهد الخطي تقدم مستويات عالية جدًا من الأداء من حيث الضوضاء والتموج والتنظيم ، فإن هذا النوع من الدوائر غير فعال. يتطلب عنصر منظم السلسلة جهدًا كبيرًا يتم إسقاطه عبره حتى يتمكن من الحفاظ على المستويات العالية من الضوضاء ورفض التموج المطلوب. يجب أن يكون عنصر منظم السلسلة قادرًا على تبديد مستويات كبيرة من الطاقة التي تعتمد على المخرجات المطلوبة. هذا يعني أن مصادر الطاقة هذه يمكن أن تكون كبيرة وثقيلة.

تحويل منظم الجهد

على عكس المنظمين الخطيين حيث يختلف عنصر السلسلة بطريقة خطية ، فإن عنصر السلسلة في تبديل المنظمين له حالتان فقط - تشغيل وإيقاف. يعمل المنظم عن طريق شحن مكثف كبير على الخرج. عندما ينخفض ​​الجهد عند استخدام الشحنة لتشغيل الحمل ، يتم تشغيل منظم السلسلة. بمجرد وصوله إلى الجهد المطلوب يتوقف عن العمل مرة أخرى. من خلال وجود مكثف خزان كبير بما فيه الكفاية على الخرج ، تتم إزالة مسامير التبديل بشكل رئيسي.

تتمثل ميزة تبديل المنظمين في مستوى الكفاءة الأكبر الذي يمكنهم تقديمه. يبدد عنصر السلسلة القليل جدًا من الطاقة لأنه إما قيد التشغيل أو في وضع الإيقاف. ونتيجة لذلك ، فإن مصادر الطاقة هذه ليست فعالة للغاية فحسب ، بل يمكن أيضًا جعلها أصغر بكثير. تكمن المشكلة في أن هناك دائمًا بعض ارتفاعات التحويل الموجودة على الإخراج ، ومستوى الضوضاء الإجمالية على المخرجات أكبر من تلك التي تقدمها المنظمين الخطيين. ومع ذلك فهي مناسبة تمامًا للعديد من التطبيقات ونتيجة لذلك يتم استخدامها على نطاق واسع جدًا.

ملخص

تستخدم منظمات الجهد الخطي على نطاق واسع في الدوائر الإلكترونية. مع الدوائر التي تعمل بسرعات عالية وتتطلب صيانة قضبان الإمداد بدقة ، تُستخدم دوائر تنظيم الجهد لتوفير الإمدادات لمعظم الدوائر.


شاهد الفيديو: دورة الالكترونيات العملية:: 89- منظمات الجهد - Voltage Regulators (شهر نوفمبر 2021).