ستة أسئلة أساسية حول منظمات الجهد

يُنتج مُنظِّم الجهد التلقائي جهد خرج ثابتًا بسعة مُحدَّدة مُسبقًا، بغض النظر عن تغيرات جهد الدخل أو ظروف الحمل.

تستخدم مُنظِّمات الجهد التلقائية مُمرِّرات فعّالة (ترانزستور ثنائي القطبية أو ترانزستور MOSFET) (موصولة على التوالي أو التوازي) يتم التحكم بها بواسطة مُضخِّم تفاضلي عالي الكسب. يقارن جهد الخرج بمصدر جهد مرجعي دقيق، ويُعدِّل مُمرِّر الجهد للحفاظ على جهد خرج ثابت.

تُحوِّل مُنظِّمات الجهد التلقائية جهد دخل التيار المستمر إلى جهد تبديل يُطبَّق على مفتاح الطاقة MOSFET أو BJT. يُعاد جهد خرج مفتاح الطاقة المُصفَّى إلى دائرة تتحكم في أوقات تشغيل وإيقاف مفتاح الطاقة، بحيث يظل جهد الخرج ثابتًا بغض النظر عن تغيرات جهد الدخل أو تيار الحمل.

1. ما هي أنواع مُنظِّمات الجهد التلقائية؟

هناك ثلاثة أنواع شائعة: خافض الجهد، رافع الجهد، وخافض/رافع الجهد. تشمل الأنواع الأخرى: مُنظِّم الجهد العكسي، وSEPIC، وCuk، والدفع والسحب، والتحويل الأمامي، والجسر الكامل، والجسر النصفي.

٢. كيف يؤثر تردد التبديل على تصميم منظم الجهد؟

يعني ارتفاع تردد التبديل إمكانية استخدام محاثات ومكثفات أصغر حجمًا في منظم الجهد. لكن هذا يعني أيضًا زيادة فاقد التبديل وزيادة التشويش في الدائرة.

٣. ما هي مصادر الفاقد في منظم الجهد الأوتوماتيكي؟

تُسبب الطاقة اللازمة لتشغيل وإيقاف ترانزستور MOSFET فاقدًا في الطاقة، وهي مرتبطة بدائرة تشغيل بوابة الترانزستور. وبالمثل، يستغرق التبديل من حالة التوصيل إلى حالة عدم التوصيل وقتًا محددًا، مما يؤدي إلى تبديد الطاقة في الترانزستور. بالإضافة إلى ذلك، تُسبب الطاقة اللازمة لشحن وتفريغ سعة بوابة الترانزستور بين جهد العتبة وجهد البوابة فاقدًا في الطاقة أيضًا.

٤. ما هي بعض التطبيقات الشائعة لمنظمات الجهد الأوتوماتيكية؟

عند وجود جهد دخل وجهد خرج ثابتين، يتناسب تبديد الطاقة في منظم الجهد الأوتوماتيكي طرديًا مع تيار الخرج، لذا قد تصل الكفاءة النموذجية إلى ٥٠٪ أو أقل. ومن خلال تحسين الجهاز، يمكن لمنظمات الجهد الأوتوماتيكية تحقيق كفاءة تصل إلى ٩٠٪. مع ذلك، يكون مستوى الضوضاء في منظم الجهد التلقائي أقل بكثير من نظيره في منظم الجهد التلقائي ذي متطلبات جهد وتيار الخرج نفسها. وبشكل عام، يستطيع منظم الجهد التلقائي تشغيل أحمال تيار أعلى من منظم الجهد التلقائي.

5. كيف يتحكم منظم الجهد التلقائي في خرجه؟

يحتاج منظم الجهد التلقائي إلى آلية لتغيير جهد خرجه استجابةً لتغيرات جهد الدخل والخرج. إحدى الطرق هي استخدام تعديل عرض النبضة (PWM) للتحكم في دخل مفتاح الطاقة المرتبط به، وبالتالي التحكم في زمن تشغيله وإيقافه (دورة التشغيل). أثناء التشغيل، يُعاد جهد الخرج المُصفّى من المنظم إلى وحدة تحكم PWM للتحكم في دورة التشغيل. إذا تغير جهد الخرج المُصفّى، فإن التغذية الراجعة المُطبقة على وحدة تحكم PWM تُغير دورة التشغيل للحفاظ على جهد خرج ثابت.

6. ما هي مواصفات التصميم المهمة لدوائر تنظيم الجهد المتكاملة؟

تشمل المعايير الأساسية جهد الدخل، وجهد الخرج، وتيار الخرج. اعتمادًا على التطبيق المحدد، قد تكون هناك معايير أخرى مهمة أيضًا، مثل تموج جهد الخرج، واستجابة الحمل العابرة، وضوضاء الخرج، والكفاءة. تشمل المعايير المهمة للمنظمات التلقائية جهد التسرب، ونسبة رفض مصدر الطاقة (PSRR)، وضوضاء الخرج.