شرح مفصل لمبدأ عمل إمدادات الطاقة المنظمة الخطية
وفقًا لحالة عمل الأنبوب التنظيمي، غالبًا ما نقوم بتقسيم مصدر الطاقة المنظم إلى فئتين: مصدر الطاقة المنظم الخطي ومصدر الطاقة المنظم التبديلي. بالإضافة إلى ذلك، هناك مصدر طاقة صغير يستخدم منظم الجهد.
يشير مصدر الطاقة المنظم الخطي المذكور هنا إلى مصدر طاقة منظم يعمل بالتيار المستمر والذي يعمل في حالة خطية مع أنبوب ضبط. يعمل أنبوب الضبط في حالة خطية، والتي يمكن فهمها على النحو التالي: RW (انظر التحليل أدناه) متغير باستمرار، أي خطي. عند تبديل مصادر الطاقة، يعمل ترانزستور التبديل (يُشار إليه عادةً باسم ترانزستور الضبط في تبديل مصادر الطاقة) في حالتين: تشغيل - بمقاومة منخفضة جدًا؛ مطفأ - المقاومة عالية. من الواضح أن الأنبوب الذي يعمل في حالة التشغيل/الإيقاف ليس في حالة خطية.
يعد مصدر الطاقة المنظم الخطي نوعًا مبكرًا نسبيًا من مصدر الطاقة المنظم للتيار المستمر. خصائص مصدر الطاقة DC المنظم الخطي هي: جهد الخرج أقل من جهد الإدخال؛ سرعة الاستجابة السريعة وتموج الإخراج الصغير؛ انخفاض مستوى الضجيج الناتج عن العمل. انخفاض الكفاءة (يبدو أن LDO، الذي نراه كثيرًا في الوقت الحاضر، يحل مشاكل الكفاءة)؛ يؤدي توليد الحرارة العالية (خاصة مصادر الطاقة عالية الطاقة) إلى زيادة الضوضاء الحرارية للنظام بشكل غير مباشر.
مبدأ العمل: دعونا أولاً نستخدم الرسم البياني التالي لتوضيح مبدأ تنظيم الجهد في مصدر طاقة منظم خطي.
يشكل المقاوم المتغير RW ومقاوم الحمل RL دائرة مقسم جهد، بجهد خرج قدره:
Uo=Ui × RL/(RW plus RL)، وبالتالي، من خلال ضبط حجم RW، يمكن تغيير جهد الخرج. يرجى ملاحظة أنه في هذه المعادلة، إذا نظرنا فقط إلى تغير قيمة المقاوم القابل للتعديل RW، فإن خرج Uo ليس خطيًا، ولكن إذا نظرنا إلى RW وRL معًا، فهو خطي. لاحظ أيضًا أن مخططنا لا يصور طرف الرصاص RW على أنه متصل باليسار، بل على اليمين. على الرغم من أنه قد لا يكون هناك اختلاف كبير في الصيغة، إلا أن رسمها على اليمين يعكس بدقة مفاهيم "أخذ العينات" و"التغذية الراجعة" - في الواقع، تعمل الغالبية العظمى من مصادر الطاقة في أوضاع أخذ العينات والتغذية الراجعة، ونادرا ما يتم استخدام أساليب التغذية الأولية أو مجرد طرق مساعدة.
لنواصل: إذا استبدلنا المقاومة المتغيرة في الشكل بترانزستور أو ترانزستور ذو تأثير مجالي، وتحكمنا في قيمة مقاومة هذه "المقاومة المتغيرة" من خلال الكشف عن جهد الخرج، بحيث يظل جهد الخرج ثابتًا، فإننا نحقق الهدف من استقرار الجهد. يتم استخدام هذا الترانزستور أو ترانزستور التأثير الميداني لضبط حجم خرج الجهد، لذلك يطلق عليه ترانزستور التعديل.
نظرًا لأن أنبوب الضبط متصل على التوالي بين مصدر الطاقة والحمل، فإنه يُسمى مصدر طاقة منظم متسلسل. في المقابل، يوجد مصدر طاقة منظم متوازي، والذي يقوم بضبط جهد الخرج عن طريق موازنة أنبوب التنظيم مع الحمل. منظم الجهد المرجعي النموذجي TL431 هو نوع من مصادر الطاقة المنظمة المتوازية. معنى الاتصال المتوازي هو ضمان "استقرار" جهد الباعث لأنبوب مضخم التوهين من خلال التحويلة، كما هو موضح في الشكل 2. ربما لا يشير هذا الشكل على الفور إلى أنه "موازي"، ولكن عند الفحص الدقيق، فإنه هذا هو الحال بالفعل. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن منظم الجهد المستخدم هنا يعمل في منطقته غير الخطية. لذلك، إذا تم اعتباره مصدرًا للطاقة، فهو أيضًا مصدر طاقة غير خطي. من أجل تسهيل فهم الجميع، دعونا نبحث عن مخطط مناسب بشكل معقول لاحقًا حتى نتمكن من فهمه بإيجاز.
نظرًا لأن أنبوب الضبط يعمل كمقاوم ويولد الحرارة عندما يتدفق التيار عبر المقاوم، فإن أنبوب الضبط الذي يعمل في حالة خطية يولد عمومًا كمية كبيرة من الحرارة، مما يؤدي إلى انخفاض الكفاءة. يعد هذا أحد العيوب الرئيسية لإمدادات الطاقة المنظمة الخطية. للحصول على فهم أكثر تفصيلاً لإمدادات الطاقة المنظمة الخطية، يرجى الرجوع إلى كتاب الدوائر الإلكترونية التناظرية. هدفنا الرئيسي هنا هو مساعدة الجميع على توضيح هذه المفاهيم وعلاقاتها.
