 |
|
|
|
|||||
حساب المكونات لوحدة المثبت الخافض Buck
حساب المكونات لوحدة المثبت: لحساب الملف يجب أن نحسب الجهود و التيارات المارة فى الدائرة لكى نعلم كيف تسير الأمور. بالطبع الحساب الدقيق يتطلب العلاقات الرياضية المعقدة لكن شركة موتورولا وضعت هذا التقريب العملى الذى يسهل كثيرا من الحسابات فى كتابها الشهير Practical_Switching_Power_Supply_Design.pdf https://books.google.com.eg/books/ab...oC&redir_esc=y  هنا سنجد أن المنحنى الأحمر العلوى يمثل الجهد على الثنائى أو الدايود وهو حقيقة نتيجة أن الترانزيستور يفتح و يغلق بالتتابع و للسهولة سنفترض أن الأمور توافقت حيث زمن التوصيل يكاد يساوى تقريبا زمن القطع. هنا القيمة الصغرى و الترانزيستور لا يمرر تيار وتساوى صفر و العظمى عندما يكون الترانزيستور موصلا و تساوى جهد الدخل Vin مطروحا منه الهبوط على الترانزيستور و كما سبق الشرح يعتمد على التيار و نوع التانزيستور هل ثنائى القطبية أم موسفيت و أيضا رقمه. الآن عند بداية النبضة سيمر تيار فى الترانزيستور (المنحنى الأزرق) و يعوقه الملف و لكنه لحظيا من مصدر مستمر أى ليس جزءا من موجة جيبية ، لذا تقل معاوقة الملف (طبعا للتذكرة المعاوقة 2 × 3.14 × التردد × الحث بالهنرى) و التردد هنا مالانهاية عند لحظة التغيير (مقدمة النبضة) ثم ينهار التردد مع عدم التغيير ويكون صفر فى المستمر وهذا يسبب زيادة التيار تدريجا حسب تقلص المجال المغناطيسى و يصل لقيمة أعلى و عند تعويض ما فقد من المكثف سيغلق الترانزيستور المسار. فى هذه اللحظة سيكمل هذا التيار مسارة فى الدايود أى أن تيار الدايود سيكون ذات القيمة الأعلى و يقل بإضمحلال المجال - المنحنى الارجوانى. هذا التيار بمروره فى الدايود يسبب جهدا بين طرفيه ولكنه لحد ما ثابت القيمة و سبق أن علمنا أنه قد يكون أقل من 1 لأعلى من 2 فولت حسب نوعة لذا يفضل أن يكون شوتكى لصغر الهبوط على طرفيه. الآن عندما يفتح الترانزيستور للنبضة الثانية سيكون الدايود عليه جهدا لذا تيار الملف و كذا جهد الدايود يجب أن يأخذهذا فى الإعتبار فتتغير المعادلة السابقة لتصبح جهد الملف يتراوح ما بين قيمة صغرى = جهد الدايود و قيمة عظمى هى جهد الدخول مطروحا منها الهبوط على الترانزيستور. التيار فى الملف هو المنحنى الأخضر حيث يزداد تدريجا و يقل تدريجا. سيعترض البعض أن هذه المنحنيات تقريبية و الأصح اعتبار الثابت الزمنى الخ – حسنا لو راجعنا منحنيات الثابت الزمنى نجد الجزء الأول منها خطى بنسبة عالية و ربما حتى ثلث القيمة العظمى يكون الإنحراف عن الخطية غير محسوس وهو الجزء المستخدم منها عادة لتوليد موجات سن المنشار. من التحليل السابق نجد أن التيار المار فى الملف الترانزيستور موصل : تيار الملف = التيار الأدنى + ( فرق الجهد على الملف × زمن التوصيل ÷ الحث بالهنرى ) فرق الجهد على الملف = جهد الدخول – جهد الترانزيستور – جهد الخرج الترانزيستور قاطع : تيار الملف = التيار الأقصى - ( فرق الجهد على الملف × زمن القطع ÷ الحث بالهنرى ) فرق الجهد على الملف = جهد الخرج – جهد الدايود هذه القيم المبينة على الرسم السابق المنحنى الأخضر، منها يمكن حساب قيمة الملف المطلوبة نحسبها المرة القادمة إن شاء الله و هل هناك اعتبارات أخرى نحتاط لها؟ هل هذا القدر من التيار الأدنى له معنى؟؟ |
| اعلانات |
|
||||||
|
التعديل الأخير تم بواسطة : mkhuzanie بتاريخ 16-11-2015 الساعة 10:24 AM |
| اعلانات اضافية ( قم بتسجيل الدخول لاخفائها ) | |
|
|
|
|||||
|
|
|
|||||
|
نقاط هامة فى دائرة المخفض Buck
اعتبارات دائرة المخفض Buck : من مناقشة نظرية عمل الدائرة نجد أنها متسامحة جدا لأنها تتوافق مع تغير الحمل و جهد الدخول الخ و من ثم نجد أننا نحتاج لحساب القيمة الدنيا للحث و لو زادت عن ذلك فلن تؤثر كثيرا فى أداء الدائرة إن لم يكن أفضل. هل تذكر من المرة الماضية الترانزيستور موصل : تيار الملف = التيار الأدنى + ( فرق الجهد على الملف × زمن التوصيل ÷ الحث ) فرق الجهد على الملف = جهد الدخول – جهد الترانزيستور – جهد الخرج إذن الحث (الأدنى هنا) = فرق الجهد على الملف × زمن التوصيل ÷ التيار البعض يأخذ التيار الأوسط السابق حسابه أو الأدنى أو الأعلى فكلها على أى الأحوال قيم تقريبية و يفضل أن نزيد عن المحسوب لضمان حسن الأداء.  الآن نلقى نظرة أكثر قربا للدائرة نجد 1- الدخول يجب أن يزيد على الأقل 1 إلى 2 فولت عن الخرج لكى تعمل الدائرة (ربما أكثر لو لم نختار الترانزيستور المناسب – راجع جزء LDO الوحدات ذات الهبوط المنخفض) لذا هى وحدات خافضة للجهد فقط. 2- عندما يفتح الترانزيستور لن يغلق الدايود فورا ولكنه سيأخذ بضع ميكرو ثانية ليغلق و خلالها سيكون الترانزيستور فعليا فى حال قصر على الأرضى وهى لحظة قد تسبب تلفه، فضلا عن كونها طاقة ضائعة، لذا استخدام الدايودات الأسرع مثل الشوتكى له زمن غلق بالنانو ثانية بالتأكيد أفضل لضمان طول عمر الوحدة و تحسين كفاءة الأداء. 3- عندما يتلف الترانزيستور المستخدم،فى الغالبية العظمى من الحالات سيتلف كقصر بين الدخول و الخروج واضعا كل جهد الدخول على الحمل مما يسبب إتلافة فورا وهذا ليس حلا مثاليا لتصميم دائرة أو جهاز لذا يجب استخدام دائرة حماية أخرى كما استخدمنا فى الدوائر الخطية و المسماة Crawbar أو "العتلة" أو قضيب الحماية. الآن صممنا دائرة ووجدنا الدخول 12 فولت و الخروج 5 و سنفقد على الترانزيستور 1 فولت و على الدايود نصف) من الداتا شيت لهما ( و اختارنا أن نستخدم تردد 100ك هرتز إذن الزمن 1÷100ك أى 10 ميكرو ثانية نصفها توصيل و نصفها قطع و ليكن التيار 2 أمبير و بذلك سيكون فولت الملف = 12-5-1 = 6 فولت 6 × 5 ميكرو ÷ 2 أمبير = 15 ميكرو هنرى و توجهت للمحل لشراء 15 ميكرو هنرى فوضع البائع أمامى هذه بقيمة 15 ميكرو هنرى  أيها اختار؟؟ أولا : أيها يتحمل سلكه 2 أمبير؟ هذا أمر يجب مراعاته حتى لا يحترق عند تشغيل الدائرة و يمكن التسامح فيه قليلا لأن السلك فعليا قصير (بضع لفات) ثانيا : أى القلوب أختار؟ هل تذكر عندما قلنا الملف الأكبر أفضل؟ لماذا - هل الأصغر اسوأ؟ لسبب بسيط جدا أنه يجب أن يظل ملف، ولو وصل لحد التشبع مع نهاية زمن الشحن سيصبح قصر وتقريبا لا وجود له و نعود للخطر الذى تحدثنا عنه و تطلب منا استخدام الملف أساسا. هذا يضع لنا شيء هام نحتاط منه وهو لو كان القلب صغير المقطع، سيسبب التيار الأدنى (وهو مستديم و يزيد عليه الترانزيستور التيار عند التوصيل ثم يعود عند الغلق) تشبع القلب لذا يجب أن نختار قلب يسمح بهذا التيار الأدنى عند الحمل الكامل و يصل للتيار الأقصى دون تشبع. كيف نحسبه؟ للأسف من الداتا شيت فإن لم تجد فالتجربة و الخطأ. ثالثا : التردد فكل نوع خامة تناسب تردد معين و كلما ارتفع التردد زاد الفقد فى الحديد (أو خامة الفرايت) لذا اختيار الخامة الملائمة أمر هام رابعا : الإستجابة فالقلوب خصوصا الدائرية منها ذات الوان اسود – اصفر – احمر- أخضر – أزرق و بعضها ذو لونين الجانبين لونهما مختلف.  وهى ليست لتجميل القلوب ولكنها شفرة كالمقاومات أو غيرها و تفترق من حيث دخولها فى التشبع و بعض الصفات الأخرى فالبعض يدخل فجأة و يكون المنحنى له حاد (المنحنى الأخضر) وهو قد يناسب مرشحات الخرج لقيمة الحث العالية لكن كملف رئيسى سيسبب التشبع الفجائى عند زيادة التيار و هبوط فجائى لقيمة الحث فى انهيار الدائرة و خروج الفولت للحمل و تلفه أما النوع المطلوب ذو التشبع التدريجى (المنحنى الأحمر) و الذى يتيح الفرصة للعمل فى الحدود القصوى ثم يعطى دوائر التحكم الفرصة لتتفاعل مع الحمل الزائد.  فى الروابط التالية بعض خواص هذه القلوب http://www.sentex.ca/~mec1995/circ/toroids.htm http://www.herostechnology.co.uk/pag...crometals.html تيار كبير؟ حسنا راقب ما يلى |
|
||||||
|
بشمهندس ممكن تشرحلنا باستفاضة عن متحسسات التيار ..عن طريق مقاومة سلكية يمكن رصد من خلالها قيمة للتيار ويكون الفولت على طرفيها , وطرق عملها وتوصيلها , والشكر لرحابة صدرك 
|
|
|||||
|
|
|
|||||
|
متكاملات LM2585,LM2575,LM2576
متكاملات تسهل تصميم هذه التقنية: رغم أن المتكاملات السابق شرحها يمكنها تكوين دوائر تخفيض للجهد بهذا النسق وتجدها تفصيلا فى الداتا شيت إلا انك ستحتاج لضبط عدة مكونات للحصول على التردد المناسب الخ، لذا قدمت لنا بعض الشركات متكاملات صممت خصيصا لهذا الغرض مثل LM2575 لتيار حتى 1 أمبير والرقم LM2585 حتى 3 أمبير و أيضا LM2576 حتى 3 أمبير وهى تأتى بعدة قيم حيث يضاف للرقم كما بالصورة قيمة فولت الخرج وهى عادة 3.3 ف و 5 فولت و 12 فولت و 15 فولت و أخيرا –Adj بمعنى قابلة للضبط حيث بنفس طريقة LM317 يمكنك ضبطها بمقاومة متغيرة (مجزئ جهد) للحصول على أى فولت من 1.23 إلى 37 فولت وبنفس المعادلة.  تتميز هذه المتكاملة بأنها اختصرت كل العوامل فالمذبذب مثبت داخليا البعض عند 54ك هرتز و البعض عند 100 ك هرتز و تحسس التيار أيضا داخليا فلا تحتاج لوضع المقاومة التى تسبب ازعاج للكثير و أضافت ما لم نتحدث عنه سوى فى المتكاملات الخطية وهو الحماية ضد ارتفاع الحرارة فتغلق ذاتيا. أيضا جعلت الملف قطعة قياسية و انتجت الشركات منه الآف القطع ليتاح للمستخدم بدون جهد، ونظرا لصغر قيمته يمكنك استخدام العديد من الملفات الموجودة فى قطع أخرى مثل لمبات الإضاءة الموفرة أو الليد أو تستخرج قلب حلقى من وحدة تغذية قديمة ذو قطر 1.5 إلى 2 سم و ربما تستطيع استخدامه كما هو أو تضيف إليه بضع لفات أخرى. الدايود هو 1 أمبير شوتكى ، طبعا ستسأل أليس المفترض أن يكون 3 أمبير؟!!! أرجو ان يكون ما سبق من الشرح يغنينى عن الإجابة أن 3 أمبير هو تيار الحمل و الدايود فقط لتفريغ مجال الملف لذا تياره يبدأ مساويا لتيار الحمل لكنه لا يستديم طوال الوقت لكن لو أردت - استخدم 3 أمبير. المهم أن يكون شوتكى لسرعته و انخفاض الفقد عليه. من مميزات هذه الدائرة أنها عالية الكفاءة (الثابت منها قرابة 85% و المتغير قرابة 75%) لذا نادرا ما تسخن (إلا طبعا لو وضعت دايود عادى يسبب قصر ليها) و لو ارتفعت حرارتها فلن تقارن بتلك الخطية إطلاقا. أطرافها سهلة ولا تحتاج لشرح الطرف 1 دخول وهو حتى 40 فولت و هناك مجموعة منها مميزة بالحرفين HV أى فولت عالى تتحمل 60 فولت. الطرف 2 هو الخرج والذى يوصل بالدايود و الملف ، الطرف 3 أرضى و الطرف 4 يوصل بعد الملف أى على الحمل لتحسس الجهد على الحمل ومن ثم تثبيت الخرج. و أخيرا الطرف 5 للتحكم فيها كمفتاح تشغيل فهو يوصل بالأرضى لتعمل أو يترك لتوقفها. يمكن استغلال هذه الخاصية لعمل دائرة حماية ضد انخفاض جهد الدخول  طبعا لا ننسى أن نوصل طرفى 2،4 كما سبق فهما الخرج و التغذية العكسية للضبط فقط ما نريد شرحه فى هذه الصورة. الزينر + 2 × جهد القاعدة/باعث للترانزيستور يحددان متى تعمل فإن زاد جهد الدخول عن القيمة السابقة، سيفتح الترانزيستور موصلا طرف التحكم رقم 5 بالأرض. طبعا سيسأل البعض ما رقم الترانزيستور؟ حسنا تيار طرف التحكم الأقصى 30 ميكرو أمبير إذن أى ترانزيستور بالقطبية المناسبة و تيار قليل سيعمل مثلا عائلة BCxxx – طبعا لا تختار 2N3055 مثلا هنا فتيار التسريب فيه اكبر من 30 ميكرو!! أيضا سيسأل البعض لماذا المعادلة فيها 2 جهد القاعدة؟ عند جهد الزينر سيوصل الزينر و يمكن اعتباره محذوف من الدائرة مع حذف قيمته أى لو كان 5.1 فولت مثلا فعند تمام 5.1 سيوصل و يصبح الجهد على المقاومتين = الدخول 5.1 – الزينر 5.1 = صفر و نظرا لمجزئ الجهد R1,R2 نريد الإرتفاع قليلا عن جهد القاعدة/باعث. تيار كبير؟ حسنا راقب ما يلى |
|
|||||
|
احتياطات للتيارات العالية
احتياطات صناعية للتيارات العالية: هناك أيضا اعتيار يجب ملاحظته وهو خاص بأى مثبت جهد فى هذه السلسة وهو طرف التغذية العكسي الذى يربط الخرج بمكبر الخطأ. قد تظن أنه توصيل داخلى أى جزء من الدائرة لتثبيت الخرج، حسنا هو كذلك فى حالة التيار المنخفض، لكن فى التيارات الكبيرة 5 أمبير و أكثر فإن مقاومة سلك توصيل الخرج للحمل ستسبب هبوطا فى الجهد غير محسوب (لكونه يعتمد على طول السلك و قطره و خامته و قيمة التيار الفعلى المحسوب و كلها أمور تتغير من وضع لآخر أو مستخدم لآخر) لذا قالجهد الذى تبذله لتثبيت جهد الخرج سيضيع فى طول السلك، كما أن هناك مفاضلة كبيرة بين قطر السلك و ثمنه و معاناة وزنه فى الأقطار الكبيرة و الأطوال الكبيرة ، يجب أن لا ننسى أن هناك تطبيقات تتطلب أن يكون الشاحن فى طابق و البطاريات فى طابق و الأحمال فى طابق كمحطات الإتصال اللاسلكى و أجهزة الملاحة و السنترالات (المقسمات) وغيرها من الإستخدامات التى تتطلب الإحتياط بالبطاريات كمصدر بديل للطاقة – لاحظ أنه إن كان الجهاز يقبل العمل على بطارية ما ، فلا معنى إطلاقا لإستخدام UPS و فقد الطاقة فى انفيرتر للرفع إلى 220 ثم دائرة تقويم أخرى و فقد آخر للطاقة للتخفيض لجهد البطارية – فكر فى 48 فولت 50 أمبير مثلا أى 2.5 كيلو وات. هل تذكر هذه الدائرة التى وضعناها سابقا؟  حسنا سنمد سلك غليظ ليتحمل تيار عالى لحمل ما فى الجوار فتصبح هكذا  الإطار هو جسم وحدة التغذية و منه يخرج سلكين لكل منهما مقاومة ما و سيكون هناك هبوطا فى الجهد قدره التيار × مجموع المقاومتين ولذا يتغير بحسب قيمة التيار اللحظية و بحسب قيمة مقاومة السلك و الذى يعبر مناطق خارجية قد تتعرض لبرودة شديدة شتاء و حرارة عالية صيفا ولا يخفى أن المقاومة تزداد خطيا بزيادة الحرارة مما يزيد الفقد و يرفع حرارة السلك أكثر. ليس الخطر فقط فى قيمة هذا التغيير و لكن أيضا كون الحمل عديد من الأجهزة التى تسحب من مصدر واحد سيجعلها تؤثر على بعضها البعض من خلال عدم ثبات وحدة التغذية. ما الحل؟ أن نثبت الجهد على الحمل وليس على خرج الوحدة. كيف؟ حسنا ببساطة نستشعر هذا الجهد عند الحمل بدلا من عند خرج الوحدة ولذا اُضيف زوج من الأسلاك لنقل الجهد على طرفى الحمل رجوعا إلى مكبر الخطأ و يسمى مستشعر أو Sense ولذا فهو لا يحمل سوى ما يكفى تيار دخول مكبر العمليات وهو أقل من مللى أمبير واحد  يجب أن نلاحظ هنا أن السلكين معا يجب توصيلهما ولا تقول حسنا الأرضى لا داعى منه، إرجع للرسم السابق ستجد أنك ادخلت نصف المشكلة و حللت نصفها فقط. أيضا يجب مراعاة قطبية السلكين لذا غالبا ما يكونا بلونين مختلفين لسهولة التمييز. عند صيانة الوحدة أو إصلاحها لا تنسى أن تضع سلك بين طرفى +Sense و الطرف الموجب للخرج و سلك بين -Senseو طرف الأرضى أو السالب للخرج حتى تعمل الوحدة بصورة طبيعية مزيد من التردد؟ حسنا فليكن أكثر من فاز |
