MakerPot.com


90


30


0

الدليل الكامل لبداية التعلم الخطوة الثانية عشر: منظمات الجهد

2017-04-18

يولّد منظم الجهد على خرجه جهدا ثابتا بمطال محدد ويبقى ثابتا بغض النظر عن حالة جهد الدخل أو الحمل.

هناك نوعان من منظمات الجهد:

  • المستمرة
  • النبضية

يتعلق فقد الطاقة في منظمات الجهد المستمرة بشكل مباشر بتيار خرجها لجهد دخل وخرج محددين لذلك فإن مردودها يكون 50% أو أقل. باستخدام عناصر مثالية يمكن لمنظم جهد نبضي أن يحقق مردود يصل حتى 90%. ولكن على الرغم من ذلك فإن الضجيج على خرج المنظمات المستمرة أخفض بكثير منه في المنظمات النبضية عند نفس متطلبات جهد وتيار الخرج. يستطيع منظم الجهد النبضي أن يقدم تيارات حمل أكبر مما يستطيع منظم جهد مستمر.

منظمات الجهد المستمرة:

يستخدم هذا المنظم ترانزستور BJT أو MOSFET في النمط الفعال ويوصل إما على التفرع أو التسلسل مع الحمل ويتم التحكم به بمضخم تفاضلي. يقارن جهد الخرج مع جهد مرجعي دقيق ويعدل ناقلية الترانزستور ليحافظ على جهد خرج ثابت.

يعمل المنظم كمقاومة متغيرة تضبط باستمرار مقسم الجهد بهدف الحفاظ جهد الخرج ثابتا. إن الفرق بين جهد الدخل وجهد الخرج المنظم يتم تبديده باستمرار على شكل حرارة ضائعة. وبسبب استخدام منظمات الجهد المستمرة في الكثير من الدارات صنع منها دارات متكاملة (IC) وهي شائعة جدا ولها العديد من الأنواع.

يحتاج منظم الجهد المستمر الى جهد دخل أعلى بقليل من الجهد الثابت المراد الحصول عليه في الخرج. تسمى قيمة الفرق بين جهد الدخل وجهد الخرد الثابت بقيمة الجهد الضائعة. مثال: إذا استعملنا منظم جهد معروف مثل 7805 الذي يعطي جهد خرج ثابت بقيمة 5V ولكن يستطيع تأمين هذا الخرج بشكل ثابت فقط عندما يبقى جهد دخله أعلى من 7V. وبالتالي فإن الجهد الضائع هنا 7V-5V=2V.

هناك نوعان من منظمات الجهد المستمرة:

منظمات جهد ثابت مستمرة:

هي منظمات جهد بثلاث نهايات متوفرة بشكل كبير لتؤمن جهد خرج ثابت موجب أو سالب للقيم 3V, 5V, 6V, 9V, 12V, 15V عندما يكون الحمل أقل من 1.5A. إن سلسلة “78xx” (7805, 7812 الخ) تنظم الجهود الموجبة بينما السلسلة “79xx” (7905,7912 الخ) تنظم الجهود السالبة.

غالبا ما تكون الخانتان الأخيرتان من اسم المنظم تدلان على قيمة جهد الخرج المنظم. هنالك عدة أنواع من سلسلة 78xx مثل 78L و 78S بعضها يمكن أي يزود تيار حتى 2A.

منظمات الجهد المتغيرة المستمرة:

منظم يمكن ضبطه ليولد جهد اسمي ثابت منخفض بين خرجه ونهايته القابلة للضبط (تماثل الرجل الموصولة للأرضي في منظم الجهد الثابت المستمر). تتضمن هذه العائلة من أجهزة منخفضة الاستطاعة مثل LM723 ومتوسطة الاستطاعة مثل LM317 و L200. بعض هذه المنظمات تتوفر بدارات متكاملة لها أكثر من ثلاث نهايات. توفر هذه المنظمات القدرة على تغيير جهد الخرج باستخدام مقاومات خارجية بقيم معينة.

تنظم سلسلة LM317 الجهود الموجبة بينما تنظم سلسلة LM337 الجهود السالبة. يتم تعديل الجهد بوضع مقاومة متغيرة كمقسم جهد بين الخرج والارضي للمنظم ويوصل قدمها الوسطى الى طرف المنظم التي يتم التعديل عن طريقها. إن نسبة المقاومة تحدد جهد الخرج للمنظم.

منظمات الجهد المستمرة المستعملة بكثرة:

L7805 (منظم الجهد 5v): هو منظم جهد موجب بثلاث أطراف يعطي جهد خرج ثابت 5v. يؤمن هذا المنظم تحديد تيار داخلي وتحكم حراري بإيقاف التشغيل ومنطقة حماية لمشروعك. يمكن لكل واحد من هذه المنظمات تقديم تيار أعظمي 1.5A.

L7812 (منظم الجهد 12v): هو منظم جهد موجب بثلاث أطراف يعطي جهد خرج ثابت 12v. يؤمن هذا المنظم تحديد تيار داخلي وتحكم حراري بإيقاف التشغيل ومنطقة حماية لمشروعك. يمكن لكل واحد من هذه المنظمات تقديم تيار أعظمي 1.5A.

LM317 (جهد منظم متغير بين 1.25V حتى 37V): هو منظم جهد يمكن تعديله له ثلاث ارجل ينظم الجهد الموجب يستطيع تقديم تيار اكبر من 1.5A وجهد خرج يتراوح من 1.25V وحتى 37V. يتطلب فقط مقاومتين خارجيتين لضبط جهد الخرج. يؤمن هذا المنظم تحديد تيار داخلي وتحكم حراري بإيقاف التشغيل ومنطقة حماية لمشروعك.

منظمات الجهد النبضية:

يحول هذا المنظم جهد الدخل المستمر إلى جهد متقطع ليغذي به مفتاح BJT أو MOSFET. إن جهد خرج المفتاح المرشح يغذى به من جديد دارة تتحكم بمفتاح طاقة يفتح ويغلق لكي يتم الحفاظ على جهد الخرج ثابت مهما كانت تغيرات جهد الدخل وتيار الحمل.

هناك عدة أنماط معروفة لهذه المنظمات خافضة، رافعة و خافضة رافعة. تتطلب هذه المنظمات وسائل لتغير جهد خرجها استجابة لتغيرات جهد الدخل والخرج. أحد الطرق هي باستخدام PWM للتحكم بدخل مفتاح الطاقة والذي يتحكم بعدد مرات فتح وإغلاق هذا المفتاح (دورة العمل). يتم تغذية جهد خرج المنظم المرشح تغذية راجعة الى متحكم PWM ليتحكم بدورة العمل. اذا تغير الجهد المرشح فان التغذية المطبقة على متحكم PWM تغير دورة العمل لتحافظ على جهد خرج ثابت.

محولات الرفع (Boost Converter):

هو محول طاقة مستمرة - مستمرة ولكن بجهد خرج أعلى من جهد الدخل. تستخدم هذه الروافع عندما نحتاج إلى جهد أعلى من الجهد المتوفر من البطارية. لنفرض أننا نملك بطارية 3.7V ولكننا بحاجة إلى 5V ليعمل الجهاز عندها تستطيع استخدام هذا الرافع للحصول على جهد الخرج المطلوب. بسبب السهولة التي تؤمن فيها هذه الروافع جهود مرتفعة لذلك دائما تتضمن وجود منظمات للتحكم بجهد الخرج وهناك العديد منها على شكل دارات متكاملة. إن مثال عملي على هذا النوع من الدارات المتكاملة هو LM27313. صممت هذه الشريحة للعمل مع الأنظمة مخفضة الأستطاعة مثل PDA، الكاميرات، الهواتف الجوالة واجهزة GPS. مثال آخر شائع عن روافع الجهد القابلة للضبط هو LM2577.

0


Test User