دوائر منظم الجهد

منظم الجهد ، كما يوحي الاسم ، هو دائرة تستخدم لتنظيم الجهد. الجهد المنظم هو إمداد سلس للجهد ، خالٍ من أي ضوضاء أو اضطراب. الإخراج من منظم الجهد مستقل عن تيار الحمل ودرجة الحرارة وتغير خط التيار المتردد. توجد منظمات الجهد في كل الأجهزة الإلكترونية أو الأجهزة المنزلية تقريبًا مثل التلفزيون والثلاجة والكمبيوتر وما إلى ذلك ، لتحقيق الاستقرار في جهد الإمداد.

بشكل أساسي ، يعمل منظم الجهد على تقليل التباين في الجهد لحماية الجهاز. في نظام التوزيع الكهربائي ، تكون منظمات الجهد إما في خطوط التغذية أو في محطة فرعية. يوجد نوعان من المنظمين المستخدمين في هذا الخط ، أحدهما هو منظم الخطوة ، حيث تنظم المفاتيح العرض الحالي. واحد آخر هو منظم الحث ، وهو عبارة عن آلة كهربائية بديلة تشبه المحرك التعريفي تزود الطاقة كمصدر ثانوي. إنه يقلل من تباين الجهد ويوفر خرجًا ثابتًا.

توجد أنواع مختلفة من منظمات الجهد الموضحة أدناه.

أنواع دوائر منظم الجهد

دائرة منظم الجهد الخطي

• سلسلة منظم الجهد
• منظم جهد تحويلة

دائرة منظم الجهد زينر

تبديل دائرة منظم الجهد

• نوع باك
• نوع التعزيز
• نوع باك / دفعة

دائرة منظم الجهد الخطي

هذه هي المنظمات الأكثر شيوعًا المستخدمة في الإلكترونيات للحفاظ على جهد الخرج الثابت. تعمل منظمات الجهد الخطي مثل دائرة مقسم الجهد ، في هذه المقاومة المنظمة تختلف فيما يتعلق بالتغير في الحمل وتعطي جهد خرج ثابت. فيما يلي بعض مزايا وعيوب منظم الجهد الخطي:

مزايا

• تموج الجهد الناتج منخفض
• الاستجابة سريعة
• أقل ضوضاء

سلبيات

• انخفاض الكفاءة
• مطلوب مساحة كبيرة
• سيكون جهد الإخراج دائمًا أقل من جهد الدخل

1. سلسلة منظم الجهد

يتناسب الجهد غير المنظم بشكل مباشر مع انخفاض الجهد عبر المقاومة المتصلة في سلسلة ويعتمد انخفاض الجهد هذا على التيار الذي يستهلكه الحمل. إذا زاد الاستهلاك الحالي للحمل ، فإن التيار الأساسي سينخفض ​​أيضًا وبسبب هذا التدفق الأقل للمجمع سوف يتدفق عبر طرف باعث المجمع ، وبالتالي فإن التيار من خلال الحمل سيزداد والعكس صحيح.

يتم تعريف جهد الخرج المنظم لمنظم جهد التحويل على النحو التالي:

V _OUT = V _Z + V _BE

منظم جهد زينر

منظمات الجهد زينر أرخص ومناسبة فقط لدوائر الطاقة المنخفضة. يمكن استخدامه في التطبيقات التي لا تشكل فيها كمية الطاقة المهدرة أثناء التنظيم مصدر قلق كبير.

المقاوم ، متصل في سلسلة مع الصمام الثنائي زينر للحد من كمية التيار المتدفق عبر الصمام الثنائي ، ويتم توصيل جهد الدخل Vin (الذي يجب أن يكون أكبر من جهد زينر) عبر كما هو موضح في الصورة والجهد الناتج Vout ، يؤخذ عبر الصمام الثنائي زينر مع Vout = Vz (Zener Voltage). كما نعلم ، يبدأ الصمام الثنائي Zener بالتوصيل في الاتجاه العكسي عندما يكون الجهد المطبق أعلى من جهد انهيار Zener. لذلك عند بدء التوصيل ، فإنه يحافظ على نفس الجهد عبره ويعيد التيار الإضافي ، وبالتالي يوفر جهد خرج ثابت.

تعرف على المزيد حول Zener Diode الذي يعمل هنا.

تحويل منظم الجهد

هناك ثلاثة أنواع من تبديل منظم الجهد:

• باك أو تنحى منظم الجهد التبديل
• تعزيز أو تصعيد تحويل منظم الجهد
• باك / دفعة تحويل منظم الجهد

باك أو تنحى منظم الجهد التبديل

يتم استخدام منظم باك لتخفيض الجهد عند الإخراج ، ويمكننا حتى استخدام دائرة مقسم الجهد لتقليل جهد الخرج ولكن كفاءة دائرة مقسم الجهد منخفضة ، لأن المقاومات تبدد الطاقة كحرارة. نستخدم المكثف والصمام الثنائي والمحث والتبديل في الدائرة. فيما يلي مخطط الدائرة لمنظم جهد تبديل باك:

عندما يكون المفتاح في ON ، يظل الصمام الثنائي متحيزًا عكسيًا ويتم توصيل مصدر الطاقة بالمحث. عندما يكون المفتاح مفتوحًا ، تنعكس قطبية المحرِّض ويصبح الصمام الثنائي متحيزًا للأمام ويوصل المحرِّض بالأرض. ثم يتناقص التيار عبر المحرِّض مع ميل:

د I _L / dt = (0-V _OUT) / L

يتم استخدام المكثف لمنع انخفاض الجهد إلى الصفر عبر الحمل. إذا واصلنا فتح وإغلاق مفتاح كهربائي ، فسيكون متوسط ​​الجهد عبر الحمل أقل من جهد الدخل المزود. يمكنك التحكم في جهد الخرج من خلال تغيير دورة عمل جهاز التحويل.

جهد الإخراج = (جهد الإدخال) * (النسبة المئوية للوقت الذي يكون فيه المفتاح قيد التشغيل)

إذا كنت تريد معرفة المزيد عن محول باك من اتباع الرابط.

تعزيز أو تصعيد تحويل منظم الجهد

يتم استخدام Boost Regulator لزيادة الجهد عبر الحمل. فيما يلي مخطط الدائرة لمنظم التعزيز:

عندما يكون المفتاح مغلقًا ، يتصرف الصمام الثنائي على أنه منحاز عكسي ويستمر التيار عبر المحرِّض في الزيادة. الآن عند فتح المفتاح ، سيخلق المحرِّض قوة تتسبب في استمرار تدفق التيار ويبدأ المكثف في الشحن. من خلال التشغيل المستمر للمفتاح وإيقاف تشغيله ، سوف نتلقى الجهد عند الحمل أعلى من جهد الدخل. يمكننا التحكم في جهد الخرج من خلال التحكم في وقت تشغيل المفتاح (طن).

جهد الإخراج = جهد الإدخال / النسبة المئوية للوقت الذي يكون فيه المفتاح مفتوحًا

إذا كنت تريد معرفة المزيد حول محول Boost من اتباع الرابط.

منظم جهد تحويل باك-بوست

منظم تحويل Buck-Boost هو مزيج من منظم Buck و Boost ، وهو يعطي خرجًا مقلوبًا يمكن أن يكون أكبر أو أقل من جهد الدخل المزود.

عندما يكون المفتاح في وضع التشغيل ، يتصرف الصمام الثنائي على أنه منحاز عكسي ويخزن المحث الطاقة وعندما يكون المفتاح في وضع إيقاف التشغيل ، يبدأ المحث في إطلاق الطاقة مع القطبية العكسية ، والتي تشحن المكثف. عندما تصبح الطاقة المخزنة في المحرِّض صفراً ، يبدأ المكثف في التفريغ في الحمل بقطبية عكسية. بسبب هذا المنظم باك-دفعة يسمى أيضا كمنظم معكوس.

يتم تعريف جهد الخرج على أنه

Vout = Vin (D / 1-D) حيث ، D هي دورة العمل

ومن ثم ، إذا كانت دورة التشغيل منخفضة ، فإن المنظم يتصرف باعتباره منظم باك ، وعندما تكون دورة التشغيل عالية ، يتصرف المنظم باعتباره منظم التعزيز.

مثال عملي لدارات المنظم

دائرة منظم الجهد الخطي الموجب

لقد صممنا دائرة منظم جهد خطي موجب باستخدام 7805 IC. يحتوي هذا IC على كل الدوائر لتوفير إمداد منظم 5 فولت. يجب أن يكون جهد الدخل على الأقل أكثر من 2 فولت من القيمة المقدرة مثل LM7805 ، يجب أن نوفر 7 فولت على الأقل.

يتم توفير جهد الدخل غير المنظم إلى IC ونحصل على جهد منظم عند طرف الخرج. يحدد اسم IC وظيفتها ، ويمثل 78 علامة موجبة ويمثل 05 قيمة جهد الخرج المنظم. كما ترى في الرسم البياني للدائرة ، فإننا نعطي 9V لـ 7805IC ونحصل على تنظيم + 5V عند الخرج. يستخدم المكثف C1 و C2 للترشيح.

دائرة منظم الجهد زينر

هنا ، قمنا بتصميم Zener Voltage Regulator باستخدام 5.1V من Zener diode. يعمل الصمام الثنائي Zener كعنصر استشعار. عندما يتجاوز جهد الإمداد جهد الانهيار ، يبدأ بالتوصيل في الاتجاه العكسي ويحافظ على نفس الجهد عبره ويتدفق التيار الإضافي للخلف ، وبالتالي يوفر جهد خرج ثابت. في هذه الدائرة ، نعطي 9 فولت من جهد الدخل ونحصل على ما يقرب من 5.1 جهد من خرج منظم.