..::باب ونقفله(3)::..‏‏«~~||©(Switch Mode Power Supply (SMPS) intro->p_1)©||~~»

[peipo]

-[:باب ونقفله (3)] :‏ «~~||© (Switch Mode Power Supply (SMPS)—> intro) ©||~~»

اعلم جيدا اننى عندما اقول باب ونقفله فى موضوع كهذا فانا بذلك اتحمل مسئوليه كبرى لاننى ساتحدث عن موضوع ضخم بكل ما تعنيه الكلمه من معانى .....

ولكن ومنذ مده وانا لدى الرغبه والعزيمه للكتابه فى مثل هذا الموضوع ومن هنا وان عزمت فتوكل على الله فها انا ذا افعلها و بالفعل توكلت على الله .. ..

ونظراً لاننى لاحظت ان كثره المعادلات والارقام والحسابات بالموضوع تسبب نفور البعض منه ويعلم الله اننى لم اكثر من الارقام فى مواضيعى من باب الاستعراض وانما ذلك لم يكن الا من اجل تثبيت المعلومه وليتأكد القارىء الحبيب واخص منهم المبتدىء مثلى من سلامه ما تلقاه من معلومات ولذا فسيكون هذا هو موضوعى الاول بدون ارقام بدون علاقات رياضيه بدون حسابات وبناء على ذلك قررت تقسيم هذا الموضع الى 4 اجزاء كل جزء له هدف وله غرض معين فمنها ""

جزء اول وها نحن بصدده الان يشرح الفكره جيدا بدون ارقام بدون معادلات فقط سنتكلم عن افكار وافكار موسعه ودراسه ومحاوله لفهم الاساليب المستخدمه فى مثل هذه الدوائر ودوائرها المختلفه اى دردشه اليكترونيه اتمنى ان تكون ممتعه ان شاء الله وان يلقى هذا الجزء الترحيب الذى ارجوه ..

‘‘‘وجزء ثان باسم نظره هندسيه عامه على دوائر الباور سبلاى ننتقل فيه من الـ LPS (الباور سبلاى الخطى) الى SMPS اذ لابد من معرفه الاول حتى نصل الى الاخير،،

وجزء ثالث سنتكلم فيه بالمعادلات والارقام والحسابات والعلاقات الرياضيه كما يحلوا لنا عن SMPS وسنسميه نظره هندسيه اكثر عمقاً

،، وجزء رابع واخير سنتحدث فيه عن الدوائر من الواقع العملى ومشاكلها المختلفه ..

فهرس الدوره :-

المرحله الاولى من الدوره :

• مقدمه .
  

• فلاش باك و انعاش للذاكره .

• موحد نصف الموجه (Half Wave Rectifier ) .

• موحد الموجه الكامله (Full Wave Center Tapped).

• موحد الموجه الكامله (full wave bridge rectifier).

• نظره على دوائر مضاعفه الفولت الى قيم متعدده ومختلفه

voltage doubler & Voltage tripler &Voltage quadrupler

• الباور سبلاى المنتظم (Regulated Linear Supply)

المرحله الثانيه من الدوره :-
Switched Mode Power Supply SMPS

• مقدمه

• لماذا الـ SMPS؟
• ما يميز SMPS عن مثيلتها من دوائر الباور .
  
• ما يعيب البارو من النوع SMPS .
  
• دوائر بسيطه واخرى اكثر تعقيداً للمعاينه .

المرحله الثالثه من الدوره :
الدوائر الاليكترونيه المختلفه وتصميماتها المتعدده

• نبذه عن الـ EMI والفرق بين (CMN) والـ(DMN)
• دوائر التخلص منها EMI Filtering Circuit
• قنطره التوحيد bridge rectifier
• مكثف الترشيح Large Filter Capacitor
• مقاومه النبضه الاولى (البدء)Start up resistor
  
• دائره الـ Run DC Citcuit
• دائره المذبذب Pwm OR oscillator circuit
  
• مرحله الخرج من المحول ودوائرها

Secondary output voltage circuit

• دائره كشف الخطأ والتغذيه الراجعه
  

Error detection/sample error detection& feed back

المرحله الرابعه من الدوره :
دوائر الحمايه المختلفه الموجوده داخل الـSMPS

• SP) Surge Protection)
• OVP )over voltage protection)
  
• OCP) over current protecion )
• TSDP thermal-shutdown protection
  

المرحله الخامسه من الدوره :

• دائره الستاند باى STAND BY CIRCUIT

• دوائر من واقع عملى مصوره

على بركه الله نبدأ

[peipo]

• > مقدمه :-

حتى وقت قريب كانت دوائر SMPS تقتصر استخداماتها فى المعدات العسكريه ومعدات الطيران اما هذه الايام فبفضل الله وبفضل جهودنا جميعاً اصبحت منتشره بكثره فى دوائر التلفزيون والمونتور والـ LCD والرسيفر حتى شواحن الموبايل .. الخ

• > فلاش باك و انعاش للذاكره :

اتذكر جيدا انه كان بمجرد ذكر دوائر الباور سبلاى كان مباشره يخطر بالذهن ذلك
المحول Step down transformer
(قد يكون يكون رافع لا خافض ولكن هنا اتكلم عن المعتاد منه فى الاجهزه الاليكترونيه)

هو وتلك الديودات الخاصه بالتوحيد و مكثف الترشيح الكيماوى كبير الحجم وكنا دائما نحفظها هكذا

transformer/rectifier/filter capacitor

• مخطط صندوقى للـ ( LPS (Linear Power Supply

فالمحول يتصل مباشره بجهد الشبكه العمومى ليقوم بخفض الجهد الى القيم المناسبه سواء كانت 6 فولت او 9 فولت او 12 فولت او 16 فولت او حتى 110 فولت كما رايت فى بعض التلفزيونات قديمه الموديل ... الخ ثم بعد ذلك نقوم بعمليه توحيد للفولت بطرقها المختلفه وحسب اختلاف نوع المحول المستخدم او اختلاف طريقه التوحيد المطلوبه فكان هناك مثلاً الموحد نصف الموجه والمعروف كما هو موجود بالشكل التالى

• Half Wave Rectifier

وما يجدر الاشاره له ان هذه الطريقه (موحد نصف الموجه اقصد) لا ينصح بها الا للدوائر ذات القدره الاقل من 1/2w نصف الوات .

• > اما عمليه توحيد الموجه الكامله فتختلف باختلاف المحول فاذا ماكان المحول من النوع الـ Center Tapped مثلاً ونحتاج الى توحيد الموجه الكامله منه

فتكون الدائره الاساسيه له كما بالشكل التالى ...

• Full Wave Center Tapped

ومما يجب ذكره ايضاً هنا هو مراعاه ان تيار المحول يجب ان يكون اكبر على الاقل 1.2 مره من التيار المطلوب للدائره وكذالك الفولت بالنسبه للجانب الواحد من المحول يجب ان يكون على الاقل 8. مره من الفولت المطلوب

>>> اما اذا ما كان المحول ثنائى الاطراف ونريد الحصول منه على الموجه الكامله نستخدم البريدج اى قنطره التوحيد للحصول على ذلك كما هو موضع بالشكل ادناه ،،

• full wave bridge rectifier

الدائره السابقه هى الافضل والاكثر شهره و الاقل تكلفه عارف ان فى حد مذاكر كويس هيقولى ازاى اقل تكلفه وهى هستخدم 4 دايود بدلاً من 2 دايود والله سؤال وجيه فعلاً عموما هى اكثر فاعليه عن السابقتين وهى اقل تكلفه لانه تتطلب اقل قدره ممكنه للمحول مقارنه بسابقتيها وهنا نقوم بالاستفاده من وجهى الموجه للتيار المتردد وليس وجه واحد فقط عموما لن نسبق الاحداث الان فالجزء الثانى به المزيد والمزيد من التفاصيل ،،،

>>> وقد يكون هناك توحيد مع مضاعفه الفولت مباشره ما يعرف باسم دوائر مضاعفه الفولت

• voltage doubller

>>> ولما لا يتم ضرب الفولت فى 3 ليصبح ثلاث اضعاف بدلاً من ضعفين فقط فيما يعرف باسم

• Voltage tripler

>>> ويا حبذا لو تمكنا من مرابعه الفولت اى ضربه فى اربعه

• Voltage quadrupler

>>> بل ويمكننا اضافه المزيد والمزيد من هذه التوصيله الاتيه لمضاعفه الفولت كيفما نشاء مع مرعاه قطبيه المكثفات وكذا فولت عملها او استخدم مكثفات عديمه القطبيه كما بالشكل التالى




بعد عمليه التوحيد المعتاده واذا ما تم
تسليم الفولت مباشره الى الحمل يعرف هنا الباور سبلاى بالغير منتظم
Unregulated Linear Power Supply



>>> او قبل تسليمه الى الحمل يمكن اضافه مرحله لتنظيم الفولت او قد يمكن اضافه اكثر من مرحله بقيم مختلفه للحصول على جهود متعدده القيم فيما يعرف باسم

• Regulated Linear Supply

وقديكون المحول نفسه متعدد المخارج ليسمح لنا بقيم متعدده من الفولتيات كما بالشكل التالى ،،



عموماً كان ذلك نبذه مختصره وسريعه لابد من التطرق اليها لانعاش الذاكره و لاننى اعتقد انه لن نفهم معا الـ Switched Mode Power Supply SMPS

بدون معرفه الخطى منها (liner power supply (LPS
وبالرغم ان موضعونا الحالى
لن يغطى دوائر الباور الخطيه ويتعلق بالباور من النوع SMPS الا ان هذا لن يمنعناً من ان نتعرض لهاطالما اننا ندردش اليكترونياً معاُ
الان وبعد انعاش الذاكره ننتقل الى موضوعنا الاساسى

[peipo]

Switched Mode Power Supply SMPS

• مقدمه :-

حقيقاً كان هذا الاسم وفى بدايه تعاملى مع هذه الدوائر يسبب لى الارتباك بينى وبينكم الاسم يخض حقيقى لكن ذلك فقط اذا لم تكن تعلم اهميته او تعلم الاسلوب الهندسى الخاص به بعد ان قمت بقراءه العديد من الكتب والمراجع باللغه الانجليزيه وايضاً مراجعه العديد من المواقع الاليكترونيه وبعد ان اصبحت الامور اكثر وضوحاً نشأت بينى وبين قصه حب جميله قد تكون من طرف واحد لكنها فى الاخر موجوده ..SMPS

عموماً لا جدوى من الدراسه النظريه دون ان تصقل هذه المعلومات بدراسه عمليه وهذا ما فعلته بالفعل فقمت بمراجعه اكثر من شاشه lcd منها الديل والكومباك والسامسونج والـ lg والسيمنز والـ hp
واكثر من تلفزيون ملون من مختلف الموديلات وحتى الصينى منها
واكثر من رسيفر مختلف الموديل كيوماكس فيجا هيروشيما استرا هيوماكس كامكس جاك
واكثر من شاحن طوارىء يعمل بنظام SMPS بل وحتى شواحن الموبايل التى تعتمد نفس الفكره ،،
بعد كل هذا اؤكد لك عزيزى القارىء ان جميع هذه الدوائر بلا استثناء تعمل وفقاً لمبدأ واحد او نظام واحد او تدور حول فكره واحده وهى الموضحه بالمخطط الصندوقى التالى لدوائر SMPS



نلاحظ هنا الاختلاف التام عن الدوائر من النوع الخطى فهناك كنا نقوم بخفض الجهد ثم توحيده اما الان فاننا نقوم بتوحيد الجهد مباشراً ثم تقطيعه مره اخرى ما يعرف بعمليه الـ switching ثم ادخاله على smps transformer محول الدائره ثم خفضه للقيم المناسبه والمطلوبه ،،

• لماذا الـ smps؟

عندما تم تصميم الباور من النوع smps كان الهدف هو تحويل الفولت من مستوى الى اخر بالضبط كما اخذ من المصدر الكهربي

فكما نعلم ان فى LPS كانت هناك طاقه تفقد على هيئه حراره مثلاً واخرى خطوط فيض لم تقطع الملف الثانوى فكانت دائما القدره الخارجه اقل من القدره الداخله حسابيا وكنا من اجل ذلك نقوم وبعد حساب ملفات الملف الثانوى نضرب الناتح فى 1.1 لتعويض الفقد الذى يحدث.

• > ما يميز smps عن مثيلتها من دوائر الباور :

التردد التى تعمل عليه دوائر الباور يدورحول الـ 50 كيلو هيرتز ربما اكثر من ذلك و ربما اقل
من ذلك لكنها فى النهايه اكبر بكثير من تردد الشبكه المعتاد 50 هيرتز .
مما يعنى اننا سنستخدم عدد لفات اقل فى المحول سواء فى الملف الابتدائى منه او فى الملف الثانوى منه وايضا سنستخدم قلب فيرايت بدلاً من الحديد السيلكونى وبالتالى حجم اقل بكثير للمحول وايضا اقل وزناً
وايضا قدره اعلى بكثير من الخطيه كنا قديما نقول ان العلاقه بين حجم المحول وقدرته علاقه طرديه (فبزياده حجم المحول تزداد قدرته وذلك لان مساحه مقطع القلب تساوى جذرالقدره الكهربائيه او القدره الكهربائيه للمحول تساوى مربع مساحه مقطع القلب) الان وبعد زياده التردد حصلنا على قدرات كبيره من محول ذو حجم صغير دا غير كفائه الباور نفسه وثباته على مدى عريض من التيارات وايضا مكثفات الترشيح الكيماويه الخاصه بالخرج ستكون اصغر حجماً وقيمه فستجدها 470 مايكرو او 1000 مايكرو مثلاً وذلك لارتفاع التردد وهذا يعنى الاتى :-

1- كفاءه عاليه جدا بالاضافه انها اقل فى توليد الحراره .
2- تنظيم افضل بكثير بالرغم من صغر قيمه المكثف .
3- مدى عريض للتعامل مع المصدر AC .
4- اقل تكلفه وهنا اتذكر انه عندما ذهبت لاشترى محول 12 فولت 3 امبير وجدت سعره 18 جنيه مصرى طبعا غير ديودات التوحيد غير مكثف الكيماوى كبير الحجم غير المنظمات المحتاجه فسئلت عن باور للرسيفر كامل وجدته بثمن 15 جنيه وبه العديد والعديد من فولتيات الخرج والقطع الاليكترونيه بالاضافه الى امبيره العالى .

ما سبق ذكره يجعلها مناسبه للعمل ليس فقط فى كل الاجهزه الحديثه صغيره الحجم ولكن فى استخدمات كثيره ايضاً لنا معها موضوع اخر،،

• > ما يعيب البارو من النوع smps

1-كثره القطع الاليكترونيه المستخدمه وكثره الدوائر الخاصه بها فعطل اى دائره من هذه الدوائر قد يسبب تلف المزيد من الدوئر المحيطه بها .
2- احيانا عدم توفر بعض القطع بالسوق المحلى وذلك عند اجراء عمليات الصيانه للازمه لها .
3-تاثرها بالترددات الرديوايه والكهرومغناطسيه

ولكن عموماً يمكن التغلب على مثل هذه العيوب كما سنرى لاحقاً
-----------------------
قد قلت سابقاً ان جميع الدوائر التى قابلتنى بلا استثناء تعتمد نفس الفكره بالرغم من ان اكثر من مرجع اجنبى يقول ان معظم الدوائر وليس كل الدوائر وهو بالفعل صادق لكن ما اقوله اننا اذا فهمنا المبدأ والأساس العلمى فلن تفرق معنا اى دائره مهما اختلف تصميمها
ان شاء الله ،،
عموما دعونا نتجول مع بعض داخل كل جزئيه من الجزئيات السابق ذكرها فى المخطط الصندوقى باعلى ونشوف ايه فكرتها وايه هى وظيفتها لكن بدون ارقام بدون علاقات رياضيه فقط دردشه اليكترونيه كما سبق وان اتفقناً
----------------
الاول نشوف صوره من الباور بسيطه تعتمد تصميم بسيط لمثل هذه الدوائر :



بالطبع هناك ما هو ابسط من ذلك لكن دعونا الان ندرس هذه الدوائر والبقيه تاتى لاحقاً

صوره اكثر تعقيدا مشروح عليها القطع :



الفرق بين الدائرتين هو ان الاولى تعتمد تصميم يستخدم الـ pwm ic و ترانسيستور باور والثانيه اكثر فى عدد القطع الاليكترونيه المستخدمه وتعتمد وجود الموسفت والـ pwm داخل ic واحد عموماً لن نسبق الاحداث ونعقد الامور دعونا نبدا بدراسه المخططات السابقه دائره دائره وعنصر عنصر نعرض الفكره والوظيفه وتصميمات مختلفه لها على قدر الامكان لنتعلم ونفهم سوياً ...

[peipo]

• نبذه عن الـ EMI والفرق بين (CMN) والـ (DMN)

ان من ضمن عيوب السويتش مود SMPS
السابق ذكرها ان هناك تداخلات تؤثر فى عمل الباور سبلاى تعرف باسم
EMI - Electromagnetic interference
او
RF - Interference
Radio frequency interference

هذه التداخلات او الضوضاء لها مصادر عديده فمعظم الاجهزه الاليكترونيه يمكنها ان تولد ضوضاء او تتاثر بها ،
المصادر فى كل مكان على سبيل المثال لا الحصر مواتير التيار المتغير لمبات الفلورسنت المايكرويف الديمر معالجات الكمبيوتر وحتى السويتش مود نفسها وهناك من
تسافر عبر الهواء مثل الموجات الراديويه او التداخلات الكهرومغناطسيه وايضا هناك سعات تعرف باسم السعات الشارده فى الدوائر الاليكترونيه فالملف له سعه وايضا تراكات البورده لها حث عموما سنجد تفاصيل اكثر فى الجزء الثالث لهذا الموضوع المهم ان هذه
الضوضاء تتحرك عبر اسلاك التوصيل والتراكات الموجوده فى البورده المطبوعه حتى المكونات الاليكترونيه مثل المحول الملفات المكثفات واشباه الموصلات وحتى المقاومات كل هذا يسبب ما يعرف باسم EMI وهو ما قد يسبب اخطاء غير مرغوب بها فى الدائره

> تنقسم هذه التداخلات الى قسمين هما :

تدخلات ما بين line-to- ground noise


وتعرف علمياً باسم الـ
(CMN)

وهى اختصار لـ (Common-mode noise)
واخرى ما بين
line-to-line noise
وتعرف علمياً باسم
(DMN)
وهى اختصار لـ ( differential-mode noise)
يكفينا ان نعلم ذلك حتى الان ونترك الباقى للجزء الثالث من هذه الموضوع المهم انه يتم التخلص من هذه التدخلات بواسطه ما يعرف باسم دوائر
الـ EMI Filters
او
RF Interference Filter
------------

• دوائر التخلص منها EMI Filtering Circuit

هذه الدائره لابد وان تجدها فى مدخل الباور سبلاى من النوعSMPS وذلك لازاله التداخلات السابق الحديث عنها
صوره للدائره فى ابسط صورها :



بالنظر الى الدائره بالشكل اعلاه نجد عدد 2 مكثف ويعرفان باسم X-capacitors وهما للمساعده فى التخلص من الـ DMN السابق الحديث عنها و ملف يعرف باسم Common mode Filter وهو للمساعده فى التخلص من الـ CMN السابق الاشاره لها

لكن هناك تصميمات اكثر تقدماً لمثل هذه الدوائر ومنها الموجوده بالشكل التالى :

تصميمات متقدمه للدائره :



سنلاحظ فى شكل 15 انه
تم اضافه عدد 2 مكثف بالاضافه الى الاثنين الاخرين السابق الحديث عنهم وهما CX1 و CX2 اما المكثفات الجديده هى CY1 و CY2
ويعرفان باسم الـ Y-capacitors كل منهم يتصل بين الارض واحد اطراف الـ AC سواء الـ line or neutral اى النيوتر او الفاز بمعنى بين النيوتر والارضى او الفاز والارضى ليعمل كا bypass للضوضاء من نوع CMN وايضا تم اضافه مقاومه جديده و وظيفتها هى لتفريغ شحنه المكثفات الـ x-capacitors
---------------
ولكن التصميم الفعلى والاكثر دقه والعملى دائما نجد انه يتم دمج مع هذه الدائره دوائر للحمايه تعالو كدا نشوف الدائره فعليا من واقع عملى ومن داخل دوائر اكثر تقدما



من الشكل المرقم برقم 16 نلاحظ انه تم اضافه فارستور Varistor
بين الفاز والنيوتر وهو R802 وذلك لحمايه الدائره من الارتفاع المفاجىء والسريع للتيار
وللمزيد من المعلومات عن الفارستور عليك بمراجعه المشاركه الاتيه للمهندس وليد الفرا على هذا الرابط الفارستور

ثم انه ايضاً تم اضافه ثرمستورThrmistor
R840 وهو مقاومه ذات معامل حرارى سالب
Negative Temperature Coefficient
تكون ذات قيمه كبيره وتقل تدريجيا يعنى نقدر نقول تحد من مرور التيار كله دفعه واحده وايضا لمزيد من المعلومات عليك بقراءه مشاركه اخرى للمهندس وليد الفرا
على هذا الرابط الثرمستور

ثم الفيوز Fuse وهو برقم F801 وطبعا عارفين وظيفه الفيوز فى الدائره ماشاء الله علينا مذاكرين كويس جداً فهو لغرض الحمايه
من اى مشاكل داخليه فعند حدوث ذلك نجده يتلف مباشره ويالتالى يقوم بعزل الدائره عن المصدر الكهربائى ،،

• قنطره التوحيد bridge rectifier

الدائره التاليه مباشره بعد دائره الـ EMI filters هى القنطره او البريدج وهى اما ان تكون اربع موحدات منفصله كما سبق وان تم الاشاره الى ذلك فى الصوره اعلاه بشكل رقم 4
او قد تكون حزمه واحده داخل قطعه واحده كما سنرى بالشكل الاتى :



وظيفتها هى توحيد التيار وتحويله من تيار متردد الى تيار موحد الاتجاه وبالتالى فان الدائره بعد هذه الاضافه تصبح كا التالى



وادينا ماشين خطوه بخطوه حتى تضح الامور .. القنطره قد تكون بالبساطه السابقه والمعتاده او قد تكون مضافاً اليها بعض المكثفات كما بالشكل التالى :



نلاخظ ان كل دايود موصل على طرفيه مكثف وذلك للقضاء الترددات الرديوايه الناتجه من الدايود نفسه عمليه اخماد يعنى ،،

• مكثف الترشيح Large Filter Capacitors

يتم اضافه مكثف الترشيح Large Filter Capacitors او التنعيم على التوازى تماما ليكتمل العمل ويصبح كما هو متبع فى الـ Linear Power Supply وتصبح الدائره كما بالشكل التالى :



دائما مكثف الترشيح اجده فى الرسيفر بقيمه 47 مايكرو وفى الـ lcd بقيمه 82 مايكرو و فى التلفزيون من 150 الى 220 مايكرو اما شواحن المحمول حقيقى ما بين 2.2 و 10 مايكرو هذا ما صادفنى وقد نجد قيم اخرى فى دوائر اخرى والله واعلم

• مقاومه النبضه الاولى (البدء) Start up Resistor

بعد عمليه التوحيد والتنعيم يصبح لدينا 300 فولت على طرفى المكثف جاهزين للمرحله المقبله يتم تسليم الفولت الى نقطتطين معاً هما مقاومه البدء Start up Resistor و النقطه الاخرى هى الملف الابتدائى Primary Coil للمحول الخاص بالـ SMPS فلكل منهم دوره الذى سيقوم به فالمقاومه تقوم بخفض الجهد الى قيمه تناسب الـ Pwm IC حوالى من 16 الى 20 فولت حسب نوع الـ IC المستخدم وتسلم الى طرف الـ VCC من الـ IC
الملف الابتدائى للمحول يقوم هو الاخر وفى نفس التوقيت بتوصيل الفولت الى ترانسيستور الموسفت طرف الـ DRAIN وذلك اذا ما كان الموسفت خارجى ومنفصل عن الـ IC او يتم تسليمه الى IC على طرف الموسفت اذا ما كان الموسفت مدمج بداخله كلام جميل الى الان اعتقد اننا نسير بخطوات ثابته ان شاء الله



عندما نقول مقاومه Strat up فاكيد هنسئل هى ستارت اب لايه بالظبط نقف قليلا لالتقاط الانفاس ونمارس سوياً مزيد من الدردشه الاليكترونيه الـ 300 فولت تم تسليمهم للموسفت من خلال المحول السؤال هو المحول هيعمل ايه بالـ DC ؟ بالطبع اذا ما كنا نحتاج فولتيات متعدده وذلك من خلال المخارج المتعدده للملف الثانوى لمحول الـ SMPS فلابد من اعاده تقطيع التيار مره اخرى والسؤال هو طب ليه هيتم تقطيع التيار مره اخرى ؟ هى ودنك منين يا جحا وخلاص ؟ ما كان عندنا AC من الاول !!
تريث اخى الحبيب ولا تتعجل الان سنقوم بتقطيع التيار ولكن بالتردد الذى نريده وليس بالتردد المجبرين عليه وهو 50HZ او 60HZ الخاصين بالشبكه وبالتالى سنستفيد من المميزات التى سيقدمها لنا التردد المرتفع والتى سبق وان تم الاشاره لها فى مايميز الـ smps ،،،
يبقى كدا هنحتاج مذبذب برافو عليك اخى الحبيب ،، بالفعل هنحتاج مذبذب و الـ 16 فولت دول هيروحو لتغذيه المذبذب ثم تسلم النبضه من المذبذب الى بوابه الموسفت ليقوم هو الاخر بتقطيع الفولت ،، اذن وظيفه دائره الـ ستارت اب هى الحصول على الجهد المناسب للـ PWM اى المذبذب ممتاز اخى تمام تنتهى الان قصه هذه المقاومه ..

• مشاكل قد تسببها هذه المقاومه :-

1- اذا زادت قيمه المقاومه الى مستوى غير مقبول فانها ستسبب مشاكل فى بدء الدائره كلها فنجدها مره تعمل ومره اخرى لا تعمل او لا تعمل دائره الباور نهائى.
2- اذا ما اصبحت المقاومه OPEN ايضاُ لن تعمل دائره الباور نهائى.
3- اذا ما قلت قيمتها فستعمل دائره اخرى تسمى OVP سيتم التطرق لها لاحقاً وتسبب توقف الباور عن العمل او غلق الباور بغرض الحمايه .

-------------------

• طب ليه سموها ستارت اب طب ما كانو سموها مقاومه التغذيه مثلا؟

لان وظيفتها هى اعطاء النبضه الاولى او ما يعرف علميا باسم Kick on the oscilator ثم بعد ان تعمل الدائره ينتهى هنا دور هذه المقاومه فحتى لو قمنا برفع هذه المقاومه من الدائره نهائيا بعد عملها فلن تتوقف الدائره عن العمل

اسمحولى انا بقى اسئل سؤال هنا لماذا لن تتوقف الدائره عن العمل ؟
والاجابه هى :
دائماً ما نجد ان الجانب الابتدائى للمحول به ملفان الملف الاول وقد عرفنا وظيفته اما الملف الثانى لم نعرف وظيفته بعد وهو ما سيأخذنا رساً الى الدائره رقم 5 وهى تعرف باسم Run DC Citcuit وهى ستكون الاجابه على تساؤلى هذا ...

[peipo]

• دائره الـ Run DC Citcuit

من اسمها نعرف انها لامداد اى سى الـ PWM بالتغذيه المناسبه وبالتالى فهى تعتبر مصدر اساسى للتغذيه بدلا من فولت الـ 300 فولت المخفضين من خلال مقاومه الـStart up وقد تم تصميم هذه الدائره بالذات وذلك للحفاظ على استقرار عمل المذبذب خصوصاً مع عمليات الشحن والتفريغ لمكثف الترشيح Large Filter Capacitor المتواصله لملء الفراغات بين قمم التيار الموحد وهذه الدائره دائماً ما تتكون من
مكثف بقيمه 47 او 100 مايكرو 50 فولت ومقاومه ودايود لتوحيد التيار كما هو موضح بالشكل التالى :



اذن اصبح للمذبذب الان مصدر اخر للتغذيه يمكن به الاستغناء عن التغذيه من خلال مقاومه البدء والتى الان اصبح اسمها على مسمى فهى للبدء فقط ،،

• مشاكل قد تسببها هذه الدائره :

لو حدث وتلف عنصر من هذه الدائره فان الباور سيتذبذي ويحدث له ما يسمى بالـ Blinking او الـ Cycling يعنى يشتغل ويفصل سريعاً باستمرار ،،

• دائره المذبذب Pwm OR oscillator circuit

هذه الدائره قد تختلف تصميماتها من دائره الى اخرى فمنها من يعتمد على وجود ترانسيستورات للمذبذب وايضا ترانسيستور قدره وكلهم من النوع Bipolar junction transistor كما هو موضح بالشكل التالى :

دائره المذبذب باستخدام ترانسيستورات فقط



او ان المذبذب يعتمد على ترانسيستورات من النوع Bipolar ثم القدره تعتمد على ترانسيتور MOSFET كما بالشكل التالى :



او ان المذبذب يعتمد على PWM IC والقدره تعتمد على ترانسيتور Bipolar ذو قدره عاليه كما هو موضح بالشكل التالى :-



او ان المذبذب يعتمد على PWM IC والقدره تعتمد على ترانسيتور MOSFET كما هو موضح بالشكل التالى :-



ولكن الاحدث تصميماً والاكثر انتشارا هو ان يدمج الموسفت والمذبذب داخل اى سى IC واحد كما هو موضح بالشكل التالى :-



واشهر الارقام التى قابلتنى انا شخصياً هى
5lo380 و 5lo365 و dmo365 و 1MO565
عموما تعددت التصميمات والفكره فى النهايه واحده وهى توليد تردد وتوصيله لبوابه الموسفت الذى طرف الـ DRAIN الخاص به متصل بالملف الابتدائى للمحول والذى بدوره ايضا وبعد وصول النبضه الى بوابته فانه يبدا بالعمل وبالتالى فانه سيقوم فى هذه اللحظه بعمل Switching ايضا للمحول ثم فى لحظه اخرى سيصبح الموسفت فى الوضع OFF هنا يقوم المحول بتفريغ شحنته الى الملف الثانوى يعنى وصل وفصل الموسفت سينتج عنه وصل وفصل للمحول بحسب التردد الناتج وبالتبعيه وجود فولت فى الملفات الثانويه للمحول و يتوقف هذا الفولت على عدد لفات كل ملف من هذه الملفات وده معناه اننا نقدر نغير فولت الخرج من خلال تغير التردد او من خلال تغير عرض النبضه مايعرف باسم Dutey cycle فتغيير عرض النبضه يعتمد على تغير زمن الـ ON/OFF للنبضه وبالتالى للموسفت،،
----------
نبذه عن تغير عرض النبضه وسنتعرض له بشرح اوسع فى الجزء الثالث من هذه الموضوع (جزء هندسه الـ SMPS )



او بدلا من تغير عرض النبضه فقط يمكننا تغير التردد نفسه فا باختلاف التردد يختلف الزمن معه ايضاُ



النبضات السريعه العكسيه و المرتده من المحول تشكل خطراً على حياه الموسفت المسكين وذلك عندما يكون هو فى الوضع OFF ولذا كان لابد من التخلص منها و لحمايه الموسفت يتم توصيل مقاومه ودايود ومكثف مع الملف الابتدائى للمحول الخاص بالـ SMPS ومع DRAIN الموسفت كما بالشكل التالى :

• مشاكل قد تسببها هذه الدائره:

تلف اى مكون من هذه الدائره يتسبب فى تلف الموسفت وربما الاى سى نفسه وذلك اذا ماكان الموسفت مدمج داخل الاى سى ،

تعالو كدا نشوف ic من المدمج بداخلهم الموسفت وليكن الايى سى الموجود بالصوره اعلاه 1MO365



اتضح ان ترانسيستور الموسفت موجود على الطرفين رقم 1 و 2 والطرف الثالث هو الـ VCC والذى سيتم وصله بمقاومه الستارت اب ودائره Run DC Citcuit اما الطرف الرابع فهو طرف الـ FB وهذا يعنى الـ Feed Back من هنا يمكننا التحكم فى تردد المذبذب الداخلى سواء بالزياده او النقصان مستنى حد يسئل ويقولى ازاى هنتحكم فى هذا التردد عموماً ساترك الاجابه على هذا السؤال الان وسيتضح بعد قليل لكن اولا ً سنلقى نظره على الملفات الثانويه للمحول وكيفيه اخذ الخرج منها ...

• مرحله الخرج من المحول ودوائرها Secondary output voltage circuit

الان لدينا محول متعدد المخارج حسب عدد لفات كل ملف ونحن نحتاج منه تيار مستمر متعدد القيم فسنعود مره اخرى ومن جديد الى نغمه
transformer/rectifier/filter capacitor
مثلما كنا نفعل سابقاً معLPS ولكن هنا بعض الاختلافات فالتردد هنا عالى فلن ينفع معنا الدايودات العاديه صاحبه السلسه المشهوره والمعروفه من رقم 1N4001 حتى 1N4007 او اى دايود يتشابه مع هذه السلسله فى الخصائص دائما ما اجد هذه الدايودات تبدا بـ HER اى high efficiency rectifier
اوUF او UFR اى
Ultra-Fast Recovery Rectifiers Diodes
او شوتكى دايود Schottky diode
هذا بالنسبه للسيكون المستخدم ايضاً هناك اضافه اخرى غالبا ما توجد وهى اضافه COIL او ملف ليسمح بمرور التيار المستمر فقط دون المتردد (اعاقه للتيار المتردد ) بالتالى ستصبح الدائره المعتاده والاكثر انتشارا كالتالى:



ممتاز طب نشوف دائره تانيه ونرجع نتناقش كما تعودنا



الدائرتان السابقتان يستخدمان نفس المبدا السابق الحديث عنه وايضاً دايودات HER او UFR لكن ايضاً يستخدم دايود الشوتكى على نحو واسع وفى الدوائر الاكثر دقه :

[peipo]

يلاحظ فى الدائره الاخيره وجود مقاومه ومكثف على طرفى دايود الشوتكى هل المصمم لديه شويه مقاومات زياده فبدل ما يرميمهم قام بوضعهم فى الدائره الاجابه هى لأ طبعاً ،، هى تعرف باسم دوائرsnubber او دوائر الاخماد وهى لاخماد الترددات العاليه .

• اعطال تسببها هذه الدائره :

لو الدايود شورت او المكثف لا يقوم بوظيفه الترشيح على اكمل وجه هيحصل عدم استقرار فى الدائره او من الممكن منع الدائره عن العمل نهائيا او نجد قيمه الفولت غير صحيحه يعنى او تذبذب فى العمل الدائره ولنا موضوع منقصل عن مثل هذه المشاكل

• دائره كشف الخطأ والتغذيه الراجعه :
  

Error detection / sample error detection& feed back

سئلنا من قبل عن كيفيه التحكم فى تردد المذبذب اليكم الاجابه يتم التحكم فى تردد المذبذ عن طريق دائره تجعل خرج المحول متصل بدخله بمعنى يتم التحكم فى تردد المذبذب (الـ هو جزء من دخل المحول ) عن طريق اخذ عينه من فولت الخرج وارسالها الى المذبذب للتحكم فيه من خلال التحكم فى تردده



وجهه نظر اخرى فى التصميم لا مانع من الاطلاع عليها مع ان الاتنين واحد



تتكون هذه الدائره من a431 غالباُ ونحن نعرفه جيداً من خلال هذا الموضوع للمهندس وليد الفرا A431
وهو منظم يتم التحكم فى خرجه وهو مشروح باستفاضه فى الموضوع السابق الاشاره له وسنجد ان دائرته الاساسيه هى نفس الدائره الموجوده بالمخططات باعلاه وهى كالتالى :



ويعتبر هنا هذا المنظم مراقب لفولت الخرج حيث نجد انه متصل بمدخل فوتوكبلر التى هى بدورها خرجها متصل بطرف الـ fb للـ PWM IC اى التغذيه الراجعه للمذبذب ،، الفوتوكبلر بداخلها ليد يضىء ليعمل ترانسيستور اخر ضوئى (حساس للضوء) وهو داخل الفوتو كبلر وبالتالى فان مزيد من الفولت يعنى مزيد من الاضائه لليد مما يعنى مزيد من الاستجابه من قبل الترانسيستور الضوئى الذى بدوره يصل ذلك الى المذبذب ليستجيب له فوراً والعكس صحيح اذا ما قل الفولت
يعنى نستطيع التحكم فى تردد المذبذب من خلال عينه من فولت الخرج اذا زاد الخرج قلل التردد واذا قل الخرج زود التردد وبالتالى يصبح الخرج ثابت ومستقر طول فتره العمل مزيد من التفاصيل سنجدها فى الجزء الثالث باذن الله،،

• مشاكل قد تسببها الدائره :

اى خلل بهذه الدائره يسبب ايضاً Cycling او Blinking اعاده العمل والدوران باستمرار الدايره عايزه تشتغل ومش عارفه الله يكون فى عونها ...

• دوائر الحمايه المختلفه الموجوده داخل الـSMPS
  

تصمم دوائر الحمايه المختلفه بغرض حمايه الباور سبلاى من مخاطر خارجيه من جهه الشبكه او من مخاطر داخليه تتعلق بالباور نفسه هنا يتصرف الباور اما بغلق نفسه ككل او بغلق الجزء المتسبب فى المشكله وهذه الدوائر لن تخرج عن الدوائر الاتيه :

1-OVP ) over voltage protection)
2- OCP) over current )
3- SP) Surge Protection)
4- TSDP

1- نبدا بالـ SP) Surge Protection)

هذه الدائره ليست بجديده علينا فقد تعرضنا لها سابقاً عموما نشوفها مره تانيه بعد عمل مونتاج مره اخرى للصوره والابقاء على ما نريده فقط



الفيوز الفارستور الثرمستور عموما مزيد من التفاصيل تنتظرنا فى الجزء الثالث من هذا الموضوع حول هندسه هذه القطع وقد القينا عليهم نظره سريعه باعلى الموضوع لو احببت راجع ذلك .

2- OVP )over voltage protection)

دائره الحمايه من ارتفاع الفولت اعلم جيد ان فى حد مذاكر ومتابع هيقول ما انت قولت ان الـ Feed back مسئوله عن ثبات الفولت واجيبه بانك فعلا رائع ولكن الدائره التى نحن بصددها الان تحمى IC الـ PWM نفسه من ارتفاع الفولت فكما نعلم ان هذا الـ ic ياخد فولته من خلال مقاومه متصله مباشره بـ 300 فولت اذن فهى تراقب عمل الـ Start up resistor مقاومه البدء وعموماً مراقبه تغذيه الـ ic وقد توجد هذه الدائره اما خارج الاى سى او بداخله و هى تقوم بعمل Shutdown اى غلق للباور نفسه اذا ما حدثت هذه المشكله
لو رجعنا الى الصوره بالشكل رقم 31



لوجدنا على مدخل التغذيه يوجد زنر 32 فولت ولو نظرنا الى الصوره التاليه ايضاً



لو جدنا ما يسمى صراحه باسم ovp
اذا ما زاد فولت الدخل لاى سبب من الاسباب فان الدائره سوف تتحسسه من خلال الزنر الموجود فى الشكل باعلاه (لانه فى هذه الحاله سيعمل) ومن ثم يقوم بغلق الباور لحمايته ولكن اذا استمرت الزياده ولفتره كبيره فانه هذا الزنر سيتلف بكل تاكيد وان كانت دائره الحمايه هذه مدمجه داخل الـ ic فان ذلك يعنى تلف الـ ic نفسه نتيجه تلف هذا الزنر وهناك دوائر توجد فيها OVP خارجيا وليست مدمجه كما بالشكل التالى :



طبعاً بالتاكيد توجد تصمميات اخرى مختلفه لكننا نتكلم لنحاول فهم الفكره دردشه اليكترونيه كما سبق وان اتفقنا ولو فهمنا الفكره بعدها لن يكون هناك تصميم صعب علينا ان شاء الله

3- OCP) over current protecion )

غالبا ان وجدت هذه الدائره فى الـ SMPS فانه يتم تركيب مقاومه على التوالى بطرف الموسفت و تكون هذه المقاومه صغيره غالبا ما بين 1. اوم الى 1 اوم وتعرف هذه المقاومه عاده باسم Current senseingresistor فاذا ما قام الموسفت بسحب تيار كبير القيمه فان الفولت بالتاكيد على طرفى هذه المقاومه سيزيد ويصل الى قيمه مرجعيه معلومه مسبقاً من قبل المصمم بالطبع والتى عندها سيتوقف الباور عن العمل لغرض الحمايه نشوف كدا التصميم التالى



اما اذا ما كان الموسفت داخل الاى سى فيتبع معه نفس الاسلوب كما بالشكل التالى :

[peipo]

نلاحظ على الشكل اعلاه ان المقارن لديه فولت مرجعى بمقدار 5. فولت قيمه صغيره جدا لكنها ايضا تتناسب مع قيمه المقاومه الصغيره وهى ايضاً كبيره جداً فى عالم المقارنات
------------
كما يمكن ايضاً ان توجد دوائر الحمايه من ارتفاع التيار فى الخرج وليس فى الدخل
كما هو موضح بالشكل التالى :



والفولت المرجعى هنا هو فولت انحياز الترانسيستور 6. فولت اى بمجرد الوصول لهذه القيمه فان الترانسيستور Q207 سيعمل وتكتمل مع عمله باقى اجزاء الدائره وتبدأ عملها فى الحمايه (تفاصيل اكثر فى الجزء الثالث باذن الله)

• مشاكل قد تسببهاالدائره
  

زياده قيمه هذه المقاومه سيسبب ما يعرف باسم الغلق الخاطىء للباور سبلاى False shutdown
وبالطبع فان قيمتها تتغير تدريجيا يعنى مش مره واحده مسببه بذلك اخطاء تتعلق بمشاكل فى التشغيل يعنى مره الباور يعمل ومره اخرى لا يعمل .

4- TSDP thermal-shutdown protection

لو رجعنا للشكل المرقم برقم 42 وبعد عمل بعض المونتاج ليتناسب مع المرحله الجديده كالتالى :



لوجدنا ما يسمى بالـ TSD وهى دائره لتحسس الحراره وخصوصا عندما يدمج الموسفت داخل الاى سى فالموسفت عموماً يقوم بسحب تيار مرتفع وبالتالى المزيد من الارتفاع فى درجه حراره الاى سى لذا وجب وجود هذه الدائره لاستشعار الحراره وعاده يكون الحد الاقصى ما بين 125 و 150 فاذا ما وصل الى هذا الحد فانه يغلق الاى سى مباشره بغرض الحمايه لذا غالبا مايوضع تبريد على الاى اسى اذا ما اضطرت الحاجه الى ذلك وقد لا يوضع اذا ما كان تم التاكد ان سحب التيار لن يتسبب فى رفع حراره الاى سى الى القيمه العظمى ،،،

9- دائره الستاند باى STAND BY CIRCUIT

لن نفرد مساحه عريضه لمثل هذه الدائره الان لكن بباساطه عندما يتم تزويد الـ SMPS بدائره ستاند باى فان الفكره تعتمد على توليد 5 فولت وتسليمهم الى البروسيسور والى اى سى الميمورى والى سينسور استقبال الخاص بالريموت كنترول وذلك ليكونوا فى وضع الاستعداد جاهزين لاستقبال اى اشاره مرسله من الريموت فبمجرد الضغط على الريموت يتم تسليم الاشاره الى موديول الاستقبال (السينسور) الذى بدوره يوصلها الى البروسيسور او المايكروكنترولر والذى بدوره يرسل 5 فولت الى الريلاى فيفتح الدائره الرئيسيه لتبدا العمل وقد يتم الاستغناء عن الريلاى ويتم تركيب فوتو كبلر اخر ليقوم بنفس الوظيفه ونستنج من ذلك انه بمجرد توصيل الجهاز الى الكهرباء فان هذه الدائره تكون فى وضع العمل حتى لو لم يكن الجهاز يعمل ،،
يمكننا اختصار الفكره كالتالى :

• دوائر من واقع عملى مصوره

دائره اخرى




اتمنى من الله ان اكون قد وفقت فى توصيل ولو جزء من المعلومه
انتهى الجزء الاول
تقبلوا تحياتى اخوكم / ايهاب المصرى peipo

• كتب فى هذه السلسه حتى الان :

1-..::باب ونقفله (1) ::..‏ «~~||© ترانسيستور الـ (MOSFET—> D-MOSFET) دراسه اكاديميه وعمليه موسعه .

2-[:باب ونقفله (2)] :‏ «~~||© ترانسيستور الـ (MOSFET—> E-MOSFET) ©||~~»

3- [:باب ونقفله(3)::..‏‏«~~||©(Switch Mode Power Supply (SMPS) intro->p_1)©||~~»

• المزيد من الابواب التى لم يتم غلقها حتى الان:

1- الاشعه تحت الحمراء – التحكم اللاسلكى (الريموت كنترول ) – للمبتدئين خطوه بخطوه ..

2-[تعلم] : كيفيه صناعه جهاز لقياس سعه المكثفات باحتراف بالبك - (16F628A)

3-[ المرجع الشامل] : احتراف بث قنوات داخل الشبكه المحليه (Lan) اوخارجها (Wan)-

[جابرعبدالواحد]

ربنا يبارك فيك مهندس /ايهاب
شرح فى غايه الروعه
كلمات الشكر لاتكفيك
تحياتى واسمح لى اكمل قراءه باقى الموضوع url=http://www.arabs-up.com/V3210595][img]http: