كيف يعمل تبديل إمدادات الطاقة المنظمة؟
إن مصدر الطاقة المنظم بالتبديل هو نوع من مصادر الطاقة التي تعمل باستخدام أنابيب التبديل للتحكم في حجم جهد خرج مصدر الطاقة من أجل تثبيت الإخراج. ويمكن تقسيم مبدأ عملها إلى الجوانب التالية:
أولا، تصنيف تبديل إمدادات الطاقة المنظمة
قبل أن نفهم مبدأ العمل لتحويل إمدادات الطاقة المنظمة، نحتاج إلى فهم تصنيف تحويل إمدادات الطاقة المنظمة. وفقًا لطرق العمل المختلفة، يمكن تقسيم مصدر طاقة التبديل المنظم إلى مصدر طاقة تحويل AC-DC ومصدر طاقة تحويل DC-DC.
مصدر طاقة تحويل AC-DC: جهد الإدخال هو تيار متردد (AC)، والذي يتم تحويله إلى خرج تيار مستمر ثابت بعد التصحيح والتصفية والتحكم في التبديل والعمليات الأخرى في دائرة الإدخال.
DC-DC تحويل التيار الكهربائي: جهد الإدخال هو التيار المباشر، بعد تحويل التحويل والترشيح والعمليات الأخرى في دائرة الإدخال، ثم إخراج تيار مباشر مستقر لتزويد الحمل.
ثانيا، مبدأ العمل لتبديل الأنبوب
في تحويل إمدادات الطاقة المنظمة، فإن تطبيق أنابيب التبديل أمر لا غنى عنه. يشير أنبوب التبديل عادةً إلى الترانزستورات وأنابيب تأثير مجال الطاقة والترانزستورات ثنائية القطب ذات البوابة المعزولة ومكونات أشباه الموصلات الأخرى. ويتميز بانخفاض استهلاك الطاقة الثابتة، وسرعة التبديل العالية وإمكانية التحكم العالية.
عندما نريد التحكم في الجهد، نحتاج أولاً إلى جعل جهد خرج مصدر الطاقة أعلى أو مساويًا للجهد المطلوب، مما سيؤدي إلى تشغيل أنبوب التبديل، ويمر التيار عبر أنبوب التحويل إلى المحث. عندما يمر التيار عبر المحرِّض، يتشكل مجال مغناطيسي ويتولد جهد كهربائي على الأسلاك المحيطة بالمحرِّض. تخلق هذه القوة الدافعة الكهربائية ما يسمى بالتذبذب الحلقي في المكثف، مما ينتج عنه جهد رنين دوري. عندما ينقطع أنبوب التحويل، ينقطع التيار في المحث فجأة، وتقوم الطاقة المغناطيسية المخزنة في المحث بدفع التيار لمواصلة التدفق والمرور عبر الخرج ليستهلكه الحمل، الذي ينتج جهدًا ثابتًا. يتم تكرار ذلك لإنشاء جهد خرج ثابت ويمكن التحكم فيه.
ثالثا، تحقيق تبديل الدائرة التنظيمية
كما نعلم، فإن سرعة التبديل لأنبوب التبديل سريعة جدًا، ويمكن أن تحقق التبديل عالي التردد، ولها مزايا توفير الطاقة، والاستقرار، والكفاءة العالية، وما إلى ذلك. في مصدر الطاقة المنظم للتبديل، أولاً وقبل كل شيء، نحتاج إلى تصميم دائرة منظم التبديل لتحقيق التحكم في أنبوب التبديل. ثم يتم تثبيت جهد الخرج عن طريق التصفية والتغذية المرتدة وما إلى ذلك.
في مصدر الطاقة المنظم للتبديل، فإن دوائر منظم التبديل شائعة الاستخدام هي دائرة منظم الصمام الثنائي، ودائرة منظم المحث، ودائرة منظم العنصر المغناطيسي، وما إلى ذلك، وأكثرها شيوعًا هي دائرة منظم المحث.
تتكون دائرة منظم الجهد الحثي بشكل أساسي من أنابيب التبديل والمحاثات والمكثفات والثنائيات ودوائر الخرج. مبدأ عملها هو نفسه كما هو مذكور أعلاه، عندما يكون أنبوب التبديل قيد التشغيل، يمكن تنظيم جهد الخرج بواسطة المحث، ثم يتم توفيره للحمل من خلال دائرة الخرج. وفي قطع أنبوب التبديل، يمكن تحويل الطاقة الموجودة في المحرِّض إلى جهد خرج من خلال الصمام الثنائي، وتنظيمها.
يمكن تحقيق مصدر الطاقة المنظم بتبديل الطاقة الصغيرة والمتوسطة مباشرة باستخدام دائرة محرك الترانزستور، بينما يتطلب مصدر الطاقة المنظم بتبديل الطاقة الأكبر استخدام شرائح التحكم أو دوائر التحكم التناظرية لتحقيق التحكم الدقيق.
رابعا، التحكم في ردود الفعل الحلقة
نظرًا لأن جهد الخرج لمصدر الطاقة يتغير مع تغير درجة الحرارة والحمل وجهد الإدخال، فإن جهد الخرج يحتاج إلى التحكم المنظم. في تبديل مصدر الطاقة المنظم، غالبًا ما يتم استخدام التحكم في ردود الفعل الحلقية لتثبيت جهد الخرج من خلال مراقبة جهد الخرج وتوفير التغذية المرتدة والتنظيم لتثبيت جهد الخرج.
على وجه التحديد، يحقق التحكم في ردود الفعل الحلقية تنظيم جهد الخرج عن طريق مقارنة الفرق بين جهد الخرج والجهد المحدد، وتنفيذ العمليات الحسابية، والتضخيم، والترشيح، ومن ثم التحكم في التوصيل والقطع لأنبوب التبديل. في هذه العملية، يجب ضمان استقرار النظام، أي أن سرعة التنظيم سريعة بدرجة كافية، ولكنها ليست سريعة جدًا، وإلا فإنها ستتسبب في عدم استقرار النظام.
باختصار، يعد مصدر الطاقة المنظم للتبديل نوعًا من مصادر الطاقة المستخدمة على نطاق واسع، ومبدأ عمله هو استخدام أنبوب التبديل للتحكم في الجهد، وفي نفس الوقت من خلال التصفية وردود الفعل الحلقية وطرق أخرى للتنظيم والتحكم الجهد، من أجل تحقيق جهد خرج مستقر ويمكن التحكم فيه. مع التقدم المستمر للتكنولوجيا، أصبح تبديل مصدر الطاقة المنظم جزءًا لا غنى عنه في العديد من الأجهزة الإلكترونية، مما يعزز بشكل كبير تطوير وابتكار صناعة الإلكترونيات.
