كونه منظم التبديل ، هذه الدائرة عالية الكفاءة ولن تهدر أو تبدد الطاقة ، على عكس المنظمين الخطيين مثل IC 7812 أو IC LM317 أو IC LM338.
لماذا تعتبر المنظمات الخطية مثل 7812 و LM317 و LM338 من محولات التنحي السيئة؟
تعتبر المنظمات الخطية مثل 7812 و LM317 محولات غير فعالة بسبب خصائصها التشغيلية.
في المنظم الخطي ، يخضع جهد الدخل الزائد للتبديد على شكل حرارة. وهذا يعني أن انخفاض الجهد بين طرفي الإدخال والإخراج يتم ببساطة 'حرقه' كطاقة مهدرة. يعمل المنظم الخطي من خلال العمل كمقاوم متغير ، وضبط مقاومته لتبديد الطاقة الزائدة وتنظيم جهد الخرج.
تؤدي عملية التبديد هذه إلى فقد كبير للطاقة وكفاءة منخفضة. يتم تحديد كفاءة المنظم الخطي من خلال نسبة طاقة الإخراج إلى طاقة الإدخال. مع زيادة فرق جهد الدخل والخرج ، تزداد الطاقة أيضًا كحرارة ، وهو فرق الجهد مضروبًا في تيار الخرج. وبالتالي ، تقل الكفاءة مع ارتفاع فرق الجهد بين المدخلات والمخرجات.
على سبيل المثال ، عند استخدام منظم خطي لتنظيم إدخال 24 فولت إلى 12 فولت ، يتم تبديد 12 فولت الزائدة كحرارة. يمكن أن يؤدي هذا إلى إهدار كبير للطاقة ويتطلب آليات تبريد إضافية في التطبيقات التي تنطوي على طاقة عالية.
في المقابل ، تبديل المنظمين (مثل محولات باك ) أكثر كفاءة في التحويل التدريجي. يستخدمون مجموعة من المحاثات والمكثفات والمفاتيح لتحويل الجهد بكفاءة.
تقوم منظمات التبديل بتخزين الطاقة خلال مرحلة واحدة من دورة التبديل وتوصيلها خلال مرحلة أخرى ، وبالتالي تقليل تبديد الطاقة كحرارة. اعتمادًا على التصميم المحدد ، يمكن أن يحقق تبديل المنظمين كفاءات تتراوح من 80-95٪ أو حتى أعلى.
باختصار ، في حين أن المنظمين الخطيين مثل 7812 و LM317 مباشرون وفعالون من حيث التكلفة ، إلا أنهم ليسوا الخيار الأكثر كفاءة للتحويل التدريجي عندما تكون كفاءة الطاقة مصدر قلق كبير.
سيركويت دسكريبتيون
يوضح الشكل أدناه الرسم التخطيطي الأساسي لمحول 24 فولت إلى 12 فولت.
منظم التحويل المستخدم هو نموذج شائع من Motorola: µA78S40.
يوضح الشكل التالي الهيكل الداخلي لهذه الدائرة المتكاملة ، والتي تتضمن العديد من المكونات الضرورية لمنظم التبديل: مذبذب ، فليب فلوب ، مقارن ، مصدر مرجعي للجهد ، محرك وتحويل الترانزستورات.
بالإضافة إلى ذلك ، هناك مكبر تشغيلي غير مطلوب لهذا التطبيق. تتم معالجة ترشيح وتنعيم مصدر الطاقة بواسطة المكثفات C3 إلى C7.
يحدد Capacitor C1 تردد المذبذب ، بينما تساعد المقاومات R1 و R5 و R6 في الحد من تيار الإخراج للمحول.
يتناسب الجهد عبر المقاوم R1 مع التيار الذي يوفره المحول.
من خلال ضبط فرق الجهد بحوالي 0.3 فولت بين الدبابيس 13 و 14 من µA78S40 ، تنشئ المقاومات R6 و R7 مقسمًا للجهد ، مما يسمح بحدوث الحد الحالي عند حوالي 5 أمبير.
يتوفر المصدر المرجعي للجهد ، المفصول بواسطة مكثف C2 ، في الطرف 8 من IC1.
يتم تطبيق هذا الجهد المرجعي على الإدخال غير المقلوب للمقارنة الداخلية لـ IC1. يتم ضبط الإدخال المقلوب على احتمال يتناسب مع جهد خرج المحول.
للحفاظ على جهد خرج ثابت ، يتحكم المقارنة في مرحلة إخراج IC1.
يتم الحفاظ على كلا مدخلات المقارنة بنفس الإمكانات ، ويتم إعطاء جهد الخرج بالصيغة التالية:
مقابل = 1.25 * [1 + (R4 + Aj1) / R5].
يسمح المقاوم القابل للضبط Aj1 بضبط جهد خرج المحول في نطاق + 10 فولت إلى + 15 فولت.
يشكل الترانزستورات الناتجة زوجًا من دارلينجتون ، ويتم التحكم في تبديلهما المتتالي عن طريق flip-flop بالتزامن مع تذبذبات المكثف C1.
بالاقتران مع بوابة AND ، يتم التحكم في هذا flip-flop بواسطة المقارنة لضبط وقت التوصيل لمرحلة الإخراج لـ µA78S40 والحفاظ على جهد خرج ثابت.
تتبع الحالة المشبعة أو المحظورة للترانزستور T1 حالة زوج دارلينجتون الخاص بـ IC1. عندما تكون مرحلة خرج IC1 مشبعة ، يكون الترانزستور T1 متحيزًا ، ويكون تيار قاعدته محدودًا بواسطة المقاوم R2.
يشكل المقاوم R3 ، مع المقاوم R9 ، مقسم جهد ، مما يحد من جهد VBE للترانزستور T1 في بداية عملية التبديل.
الترانزستور T1 ، الذي يعمل كنموذج دارلينجتون ، يتصرف كمفتاح مفتوح أو مغلق عند تردد مذبذب µA78S40.
يسمح الحث L1 بانخفاض الجهد من 24 فولت إلى 12 فولت باستخدام خصائص الحث. في حالة الثبات ، عندما يكون الترانزستور T1 مشبعًا ، يتم تطبيق جهد + 12V عبر مغو L1.
خلال هذه المرحلة ، يخزن الحث الطاقة ، والتي تطلق عندما يختفي الجهد المطبق. وبالتالي ، عندما يتم حظر الترانزستور T1 ، يميل المحث L1 إلى الحفاظ على تدفق التيار من خلاله.
يصبح الصمام الثنائي D1 موصلًا ، وتظهر قوة دافعة كهربائية مضادة تبلغ -12 فولت عبر المحث L1.
