في مصدر الطاقة ، تلعب منظمات الجهد دورًا رئيسيًا. لذا قبل الذهاب لمناقشة أ منظم ضغط كهربي ، علينا أن نعرف ما هو دور مزود الطاقة أثناء تصميم النظام ؟. على سبيل المثال ، في أي نظام عمل مثل الهاتف الذكي أو ساعة اليد أو الكمبيوتر أو الكمبيوتر المحمول ، يعد مصدر الطاقة جزءًا أساسيًا لتشغيل نظام البومة ، لأنه يوفر إمدادًا ثابتًا وموثوقًا ومستمرًا للمكونات الداخلية للنظام. في الأجهزة الإلكترونية ، يوفر مصدر الطاقة طاقة مستقرة ومنظمة لتشغيل الدوائر بشكل صحيح. مصادر مصدر الطاقة نوعان مثل مصدر طاقة التيار المتردد الذي يتم الحصول عليه من منافذ التيار الكهربائي ومصدر طاقة التيار المستمر الذي يتم الحصول عليه من البطاريات. لذلك ، تتناول هذه المقالة نظرة عامة على أنواع مختلفة من منظمات الجهد وعملها.

ما هو منظم الجهد؟

يتم استخدام منظم الجهد لتنظيم مستويات الجهد. عندما تكون هناك حاجة إلى جهد ثابت وموثوق ، فإن منظم الجهد هو الجهاز المفضل. يولد جهد خرج ثابت يظل ثابتًا لأي تغييرات في جهد الدخل أو ظروف الحمل. يعمل كمخزن لحماية المكونات من التلف. أ منظم ضغط كهربي هو جهاز بتصميم بسيط للتغذية الأمامية ويستخدم حلقات تحكم في التغذية الراجعة السلبية.

منظم ضغط كهربي

يوجد نوعان أساسيان من منظمات الجهد: منظمات الجهد الخطي ومُنظم الجهد الكهربائي المُستخدمة في تطبيقات أوسع. منظم الجهد الخطي هو أسهل أنواع منظمات الجهد. إنه متوفر بنوعين ، وهما مضغوطان ويستخدمان في أنظمة الطاقة المنخفضة والجهد المنخفض. دعونا نناقش أنواع مختلفة من منظمات الجهد.

ال المكونات الرئيسية المستخدمة في منظم الجهد هي

دائرة الملاحظات
الجهد المرجعي المستقر
تمرير دائرة التحكم في العنصر

عملية تنظيم الجهد سهلة للغاية باستخدام الثلاثة أعلاه عناصر . يتم استخدام المكون الأول لمنظم الجهد مثل دائرة التغذية الراجعة لاكتشاف التغيرات داخل خرج جهد التيار المستمر. استنادًا إلى الجهد المرجعي بالإضافة إلى التعليقات ، يمكن إنشاء إشارة تحكم وتدفع عنصر المرور لسداد التغييرات.

هنا ، عنصر المرور هو نوع واحد من الحالة الصلبة جهاز أشباه الموصلات على غرار BJT الترانزستور ، PN-Junction Diode وإلا MOSFET. الآن ، يمكن الحفاظ على جهد خرج التيار المستمر مستقرًا تقريبًا.

عمل منظم الجهد

تُستخدم دائرة منظم الجهد لعمل جهد خرج دائم وكذلك الحفاظ عليه حتى عندما يتم تغيير جهد الدخل وإلا تتغير ظروف الحمل. يحصل منظم الجهد على الجهد من مصدر طاقة ويمكن صيانته في نطاق مناسب تمامًا مع الباقي المكونات الكهربائية . يتم استخدام هذه المنظمات الأكثر شيوعًا لتحويل طاقة DC / DC ، AC / AC خلاف ذلك AC / DC.

أنواع منظمات الجهد وعملها

يمكن تنفيذ هذه الهيئات التنظيمية من خلال دوائر متكاملة أو دوائر مكون منفصلة. تصنف منظمات الجهد إلى نوعين هما منظم الجهد الخطي وتبديل منظم الجهد. تُستخدم هذه المنظمات بشكل أساسي لتنظيم جهد النظام ، ومع ذلك ، تعمل المنظمات الخطية بكفاءة منخفضة بالإضافة إلى تبديل المنظمات التي تعمل بكفاءة عالية. عند تبديل المنظمين بكفاءة عالية ، يمكن نقل معظم طاقة i / p إلى o / p دون تبديد.

أنواع منظمات الجهد

في الأساس ، هناك نوعان من منظمات الجهد: منظم الجهد الخطي وتبديل منظم الجهد.

هناك نوعان من منظمات الجهد الخطي: السلسلة والتحويلة.
هناك ثلاثة أنواع من تبديل منظمات الجهد: منظم الجهد ، التنحي ، والعاكس.

منظمات الجهد الخطي

يعمل المنظم الخطي كمقسم جهد. في المنطقة الأومية ، يستخدم FET. تختلف مقاومة منظم الجهد باختلاف الحمل الذي ينتج عنه جهد خرج ثابت. منظمات الجهد الخطي هي النوع الأصلي للمنظمين الذين يستخدمون لتنظيم إمدادات الطاقة. في هذا النوع من المنظم ، الموصلية المتغيرة لعنصر التمرير النشط مثل a موسفيت أو BJT مسؤول عن تغيير جهد الخرج.

بمجرد تحالف الحمل ، فإن التغييرات في أي إدخال ، وإلا فإن الحمل سوف ينتج عنه اختلاف في التيار في جميع أنحاء الترانزستور للحفاظ على الناتج ثابتًا. لتغيير تيار الترانزستور ، يجب أن يعمل في منطقة أومية نشطة.

خلال هذا الإجراء ، يبدد هذا النوع من المنظم الكثير من الطاقة لأن صافي الجهد ينخفض داخل الترانزستور ليتبدد مثل الحرارة. بشكل عام ، يتم تصنيف هذه الهيئات التنظيمية إلى فئات مختلفة.

ايجابي قابل للتعديل
سلبي قابل للتعديل
الإخراج الثابت
تتبع
يطفو على السطح

مزايا

ال مزايا منظم الجهد الخطي تشمل ما يلي.

يعطي جهد تموج منخفض الناتج
وقت استجابة سريع للتحميل أو تغيير الخط
تداخل كهرومغناطيسي منخفض وضوضاء أقل

سلبيات

ال مساوئ منظم الجهد الخطي تشمل ما يلي.

الكفاءة منخفضة للغاية
يتطلب مساحة كبيرة - هناك حاجة إلى غرفة التبريد
لا يمكن زيادة الجهد فوق المدخلات

سلسلة منظمات الجهد

يستخدم منظم الجهد المتسلسل عنصرًا متغيرًا يتم وضعه في سلسلة مع الحمل. من خلال تغيير مقاومة عنصر السلسلة هذا ، يمكن تغيير الجهد الساقط عبره. ويظل الجهد عبر الحمل ثابتًا.

يتم استخدام مقدار التيار المسحوب بشكل فعال بواسطة الحمل ، وهذه هي الميزة الرئيسية لـ سلسلة منظم الجهد . حتى عندما لا يتطلب الحمل أي تيار ، فإن منظم السلسلة لا يسحب تيارًا كاملاً. لذلك ، يكون المنظم المتسلسل أكثر كفاءة من منظم جهد التحويل.

منظمات الجهد التحويلة

تحويلة يعمل منظم الجهد من خلال توفير مسار من جهد الإمداد إلى الأرض من خلال مقاومة متغيرة. تم تحويل التيار من خلال منظم التحويل بعيدًا عن الحمل ويتدفق بلا فائدة إلى الأرض ، مما يجعل هذا النموذج عادةً أقل كفاءة من منظم السلسلة. ومع ذلك ، فهو أبسط ، ويتكون في بعض الأحيان من الصمام الثنائي المرجعي للجهد فقط ، ويستخدم في الدوائر منخفضة الطاقة للغاية حيث يكون التيار الضائع صغيرًا جدًا بحيث لا يكون مصدر قلق. هذا النموذج شائع جدًا للدوائر المرجعية للجهد. يمكن لمنظم التحويلة عادةً أن يغرق (يمتص) التيار فقط.

تطبيقات منظمات التحويلة

“ما هي وحدة gsm ”

تستخدم منظمات التحويلة في:

انخفاض إمدادات الطاقة تحويل الجهد الناتج
المصدر الحالي ودوائر المغسلة
مضخمات الخطأ
الجهد قابل للتعديل أو الخطي الحالي والتبديل مزودات الطاقة
مراقبة الجهد
الدوائر التناظرية والرقمية التي تتطلب مراجع دقيقة
محددات الدقة الحالية

تبديل منظمات الجهد

يقوم منظم التحويل بتشغيل وإيقاف تشغيل جهاز السلسلة بسرعة. تحدد دورة عمل المفتاح مقدار الشحنة المنقولة إلى الحمل. يتم التحكم في ذلك من خلال آلية تغذية مرتدة مماثلة لتلك الخاصة بمنظم خطي. تعتبر منظمات التبديل فعالة لأن عنصر السلسلة إما موصل بالكامل أو مغلق لأنه لا يبدد أي طاقة تقريبًا. منظمات التحويل قادرة على توليد جهد خرج أعلى من جهد الدخل أو قطبية معاكسة ، على عكس المنظمين الخطيين.

يتم تشغيل وإيقاف منظم جهد التبديل بسرعة لتغيير الإخراج. يتطلب مذبذب تحكم ويشحن أيضًا مكونات التخزين.

في منظم التبديل مع تردد متغير لتعديل معدل النبض ودورة العمل الثابتة وطيف الضوضاء الذي يفرضه PRM ، يكون من الصعب تصفية هذه الضوضاء.

منظم التبديل مع تعديل عرض النبض ، التردد الثابت ، دورة العمل المتغيرة ، فعال وسهل لتصفية الضوضاء.
في منظم التحويل ، لا ينخفض تيار الوضع المستمر من خلال محث إلى الصفر. يسمح بأعلى طاقة خرج. يعطي أداء أفضل.

في منظم التبديل ، ينخفض تيار الوضع المتقطع عبر المحرِّض إلى الصفر. يعطي أداء أفضل عندما يكون التيار الناتج منخفضًا.

تبديل الطبولوجيا

لها نوعان من الطوبولوجيا: العزل الكهربائي وعدم العزل.

معزول

يعتمد على الإشعاع والبيئات الشديدة. مرة أخرى ، يتم تصنيف المحولات المعزولة إلى نوعين يشملان ما يلي.

محولات Flyback
محولات إلى الأمام

في المحولات المعزولة المذكورة أعلاه تمت مناقشتها في موضوع مزود الطاقة بتبديل الوضع.

عدم العزلة

يعتمد على تغييرات صغيرة في Vout / Vin. ومن الأمثلة على ذلك منظم الجهد المتدرج (Boost) - يرفع جهد الدخل ، ينزل (باك) - يخفض جهد الدخل تصعيد / تنحى (دفعة / باك) منظم الجهد - يخفض أو يرفع أو يعكس جهد الدخل اعتمادًا على وحدة التحكم مضخة الشحن - يوفر مضاعفات المدخلات دون استخدام محث.

مرة أخرى ، يتم تصنيف المحولات غير المعزولة إلى أنواع مختلفة ولكن أهمها

محول باك أو منظم جهد تنحي
محول دفعة أو منظم جهد تصاعدي
باك أو دفعة المحول

مزايا تبديل الطبولوجيا

تتمثل المزايا الرئيسية لمصدر طاقة التحويل في الكفاءة والحجم والوزن. إنه أيضًا تصميم أكثر تعقيدًا ، وهو قادر على التعامل مع كفاءة طاقة أعلى. يمكن أن يوفر منظم جهد التحويل ناتجًا أكبر من أو أقل من أو يعكس جهد الدخل.

سلبيات من تبديل الطبولوجيا

ارتفاع تموج الجهد الناتج
وقت الانتعاش العابر أبطأ
تنتج EMI إخراجًا صاخبًا جدًا
غالي جدا

تُعرف محولات التبديل المتدرجة أيضًا باسم منظمات تبديل التعزيز ، وتوفر ناتج جهد أعلى عن طريق رفع جهد الدخل. يتم تنظيم جهد الخرج ، طالما يتم سحب الطاقة ضمن مواصفات طاقة الخرج للدائرة. لقيادة سلاسل مصابيح LED ، يتم استخدام منظم الجهد الكهربائي.

تصعيد منظمات الجهد

افترض دبوس دارة بلا خسارة = العبوس (قوى الإدخال والإخراج هي نفسها)

ثم قام V._فيأنا_في= V._خارجأنا_خارج،

“تبديل استكشاف الأخطاء وإصلاحها وضع امدادات الطاقة ”

أنا_خارج/ أنا_في= (1-د)

من هذا يستدل على ذلك في هذه الدائرة

تظل السلطات كما هي
يزيد الجهد
الانخفاضات الحالية
أي ما يعادل محول التيار المستمر

تنحى (باك) منظم الجهد

يخفض جهد الدخل.

تنحى منظمات الجهد

إذا كانت طاقة الإدخال تساوي طاقة الإخراج ، إذن

ص_في= ص_خارجالخامس_فيأنا_في= V._خارجأنا_خارج،

أنا_خارج/ أنا_في= V._في/ الخامس_خارج= 1 / د

محول Step down يعادل محول DC حيث تكون نسبة المنعطفات في حدود 0-1.

تصعيد / تنحي (دفعة / باك)

ويسمى أيضًا عاكس الجهد. باستخدام هذا التكوين ، من الممكن رفع أو خفض أو عكس الجهد حسب المتطلبات.

جهد الخرج هو من القطبية المعاكسة للمدخلات.
يتم تحقيق ذلك من خلال الصمام الثنائي المتحيز العكسي المتحيز للأمام VL أثناء أوقات التوقف ، مما ينتج عنه التيار وشحن المكثف لإنتاج الجهد خلال أوقات التوقف
باستخدام هذا النوع من منظم التحويل ، يمكن تحقيق كفاءة بنسبة 90٪.

تصعيد / تنحي منظمات الجهد

منظمات جهد المولد

تنتج المولدات التيار المطلوب لتلبية المتطلبات الكهربائية للمركبة عند تشغيل المحرك. كما أنه يجدد الطاقة المستخدمة لبدء تشغيل السيارة. المولد لديه القدرة على إنتاج تيار أكبر بسرعات أقل من مولدات التيار المستمر التي كانت تستخدم من قبل من قبل معظم المركبات. المولد من جزأين

منظم جهد المولد

الجزء الثابت - هذا مكون ثابت لا يتحرك. يحتوي على مجموعة من الموصلات الكهربائية ملفوفة في ملفات فوق قلب حديدي.
الدوار / المحرك - هذا هو المكون المتحرك الذي ينتج مجالًا مغناطيسيًا دوارًا بأي من الطرق الثلاث التالية: (1) الحث (2) المغناطيس الدائم (3) باستخدام المثير.

منظم الجهد الإلكتروني

يمكن صنع منظم جهد بسيط من المقاوم في سلسلة مع الصمام الثنائي (أو سلسلة من الثنائيات). نظرًا للشكل اللوغاريتمي لمنحنيات الصمام الثنائي V-I ، يتغير الجهد عبر الصمام الثنائي بشكل طفيف فقط بسبب التغيرات في التيار المسحوب أو التغييرات في الإدخال. عندما لا يكون التحكم الدقيق في الجهد والكفاءة مهمين ، فقد يعمل هذا التصميم بشكل جيد.

منظم الجهد الإلكتروني

منظم الجهد الترانزستور

تتمتع منظمات الجهد الإلكترونية بمصدر مرجعي ثابت للجهد يتم توفيره بواسطة الصمام الثنائي زينر ، والذي يعرف أيضًا باسم الصمام الثنائي التشغيلي للجهد العكسي. يحافظ على جهد خرج ثابت للتيار المستمر. تم حظر جهد تموج التيار المتردد ، لكن لا يمكن حظر الفلتر. يحتوي منظم الجهد أيضًا على دائرة إضافية لحماية ماس كهربائى ، ودائرة تحديد التيار ، وحماية الجهد الزائد ، والإغلاق الحراري.

المعلمات الأساسية لمنظمات الجهد

تتضمن المعلمات الأساسية التي يجب مراعاتها أثناء تشغيل منظم الجهد بشكل أساسي جهد i / p و o / p وكذلك تيار o / p. بشكل عام ، يتم استخدام جميع هذه المعلمات بشكل أساسي لتحديد نوع VR البنية يتطابق بشكل جيد مع IC للمستخدم.
المعلمات الأخرى لهذا المنظم هي تبديل التردد ، وقد تكون المقاومة الحرارية لجهد التغذية المرتدة الحالية الهادئة قابلة للتطبيق بناءً على المتطلبات
يعتبر التيار الهادئ مهمًا بمجرد أن تكون الكفاءة في جميع أوضاع الاستعداد أو الحمل الخفيف هو الشاغل الرئيسي.
بمجرد اعتبار تردد التبديل كمعامل ، يمكن أن يؤدي استغلال تردد التبديل إلى حلول نظام صغير. أيضًا ، قد تكون المقاومة الحرارية خطيرة للتخلص من حرارة الجهاز وكذلك إذابة الحرارة من النظام.
إذا كان جهاز التحكم يحتوي على MOSFET ، فبعد ذلك يكون كل الموصل والديناميكي خسائر سيتبدد داخل العبوة ويجب أن يؤخذ في الاعتبار بمجرد قياس درجة الحرارة القصوى للمنظم.
المعلمة الأكثر أهمية هي جهد التغذية المرتدة لأنها تحدد الجهد الأقل من o / p الذي يمكن أن يحمله IC. هذا يحد من جهد o / p الأقل وستؤثر الدقة على تنظيم جهد الخرج.

كيفية اختيار منظم الجهد الصحيح؟

تلعب المعلمات الرئيسية دورًا رئيسيًا أثناء اختيار منظم الجهد بواسطة المصمم مثل Vin و Vout و Iout وأولويات النظام وما إلى ذلك. بعض الميزات الرئيسية الإضافية مثل تمكين التحكم أو مؤشر الطاقة الجيد.
عندما يصف المصمم هذه الضروريات ، استخدم جدول بحث حدوديًا لاكتشاف أفضل الأجهزة لتلبية الاحتياجات المفضلة.
بالنسبة للمصممين ، يعد هذا الجدول ذا قيمة كبيرة لأنه يوفر العديد من الميزات بالإضافة إلى الحزم التي يمكن الحصول عليها لتلبية المعايير الضرورية لمتطلبات المصمم.
تتوفر أجهزة MPS مع أوراق البيانات الخاصة بها والتي تصف بالتفصيل الأجزاء الخارجية المطلوبة ، وكيفية قياس قيمها للحصول على تصميم مستقر وفعال مع أداء عالٍ.
تساعد ورقة البيانات هذه بشكل أساسي في قياس قيم المكونات مثل سعة الإخراج ، ومقاومة التغذية المرتدة ، ومحاثة o / p ، إلخ.
أيضًا ، يمكنك استخدام بعض أدوات المحاكاة مثل برنامج MPSmart / DC / DC Designer ، إلخ. توفر MPS منظمات جهد مختلفة مع خطي مضغوط ، ومجموعة متنوعة من أنواع التحويل والكفاءة مثل عائلة MP171x ، عائلة HF500-x ، MPQ4572-AEC1 و MP28310 و MP20056 و MPQ2013-AEC1.

القيود / العيوب

تشمل قيود منظمات الجهد ما يلي.

أحد القيود الرئيسية لمنظم الجهد هو عدم كفاءته بسبب تبديد التيار الضخم في بعض التطبيقات
انخفاض الجهد لهذا IC مشابه لـ المقاوم انخفاض الجهد. على سبيل المثال ، عندما يكون دخل منظم الجهد 5 فولت ويولد خرجًا مثل 3 فولت ، فإن انخفاض الجهد بين المحطتين يكون 2 فولت.
يمكن أن تقتصر كفاءة المنظم على 3 فولت أو 5 فولت ، مما يعني أن هذه المنظمات قابلة للتطبيق مع عدد أقل من تفاضلات Vin / Vout.
في أي تطبيق ، من المهم جدًا مراعاة تبديد الطاقة المتوقع للمنظم ، لأنه عندما تكون الفولتية المدخلة عالية ، يكون تبديد الطاقة مرتفعًا بحيث يمكن أن يتلف المكونات المختلفة بسبب ارتفاع درجة الحرارة.
القيد الآخر هو أنها قادرة ببساطة على تحويل باك مقارنة بأنواع التحويل لأن هذه الهيئات التنظيمية ستوفر المال والتحويل.
تتميز الهيئات التنظيمية مثل نوع التبديل بالكفاءة العالية ، إلا أن لها بعض العيوب مثل الفعالية من حيث التكلفة مقارنة بالمنظمات من النوع الخطي ، وهي أكثر تعقيدًا وكبيرة الحجم ويمكن أن تولد المزيد من الضوضاء إذا لم يتم اختيار مكوناتها الخارجية بحذر.

هذا كل شيء عن أنواع مختلفة من الجهد المنظم ومبدأ عملهم. نعتقد أن المعلومات الواردة في هذه المقالة مفيدة لك لفهم هذا المفهوم بشكل أفضل. علاوة على ذلك ، لأية استفسارات بخصوص هذه المقالة أو أي مساعدة في التنفيذ مشاريع كهربائية وإلكترونية ، يمكنك التواصل معنا من خلال التعليق في قسم التعليقات أدناه. إليك سؤال لك - أين سنستخدم منظم جهد المولد؟