[SIZE=4][COLOR=red]بسم الله الرحمن الرحيم[/COLOR]
الروابط الضوئية
Photo couplers
فهي تسمى بشكل عام الروابط الضوئية (Photo couplers)
وعندما يستخدم الضوء المرئي فيمكن أن تسمى OPTOCOUPLER
وكذلك يمكن تسميتها حسب نظام عملها العزل الكهربي OPTOISOLATOR
يتركب الرابط الضوئي مبدئياً من جزأين أساسيين أحدهما للدخل ويكون بالعادة عبارة عن ثنائي ضوئي LED بغض النظر إن كان أشعة حمراء مرئية أو التحت الحمراء الغير مرئية ...... والجزء الثاني للخرج ويكون إما ترانزيستور مفتوح القاعدة يتأثر بإضاءة الثنائي أمامه وتشكل الإضاءة جهد الانحياز وبزيادة الضوء يزيد الانحياز وأيضاً يمكن أن يكون الجزء الثاني عبارة عن ترياك TRIAC مفتوح البوابة أو ثايرستور THYRISTOR مفتوح البوابة و أحياناً يمكن لجزء الخرج أن يكون له طرف ثالث موصول بالقاعدة لزيادة في التحكم
وهنالك روابط ضوئية تكون بها مرحلة أو أكثر ويمكن احتوائها أحياناً على ثنائي حماية.
استخدام الروابط الضوئية في التلفزيون
عملية الربط بين وحدة التغذية Power supply switched-mode (SMPS)وباقي جهاز التلفزيون قديمة جداً وقد سبقت تصنيع الروابط الضوئية الحالية حيث المشاكل التي سببتها وحدة التغذية (المفتاحية) switched-mode من تشويشات على عمل التلفزيون سواء من الصوت الغريب ( صفارة) أو من التداخلات مع الصورة (خطوط), وغيرها من التأثيرات السلبية.
لذا فقد وجدنا أن بعض الأجهزة قد بدأت بوضع محول عزل (عزل وتخفيض جهد العموم220V ) في الجهاز ثم غذت البور switched-mode بنبضات من محول الإضاءة لتعمل حكم تام لتردد مذبذب البور والذي يسمى blocked أما العديد من الأجهزة فقد استخدمت الربط عن طريق لفة أو لفتين على محول الإضاءة FBT قامت هذه اللفات بالتحكم في تردد البور للتخلص من الظواهر السابقة.
والأجهزة التي ليس بها عزل استخدمت الربط المباشر مع FBT عن طريق مكثف,
ثم طورت بعض الشركات الربط بأن أخذت تغذيتين من الجهاز إحداهما من الأفقي وهي لضبط تردد البور والآخر من جهد خرج البور نفسه للتكم بجهد الخرج وغذت ذلك عن طريق مجموعة من الترانزيستور الذي سلم إشارته لمحول عزل وربط صغير لا يتعدى حجم عقلة الإبهام.
ولكن مع كل هذا التطور كان التحكم في تشغيل وحدة التغذية محدوداً من ناحية تشغيلها من عدمه أو في حالة وجود قصر في دائرة الخرج, وهنا كان من الواجب إضافة محول ربط ثاني ولكن هذا لا ينفع بسبب تعقيدات التصميم.
من العرض السابق تضح حاجة المصممين ل:
التحكم في تشغيل البور من عدمه سواء للحماية أو OFF\ON .
التحكم في جهد الخرج عند حدود معينة
التحكم في تردد وحدة التغذية
سهولة التصميم ورخص الثمن
من هنا برزت أهمية استخدام الرابط الضوئي حيث يقوم بكفاءة بجميع المتطلبات السابقة حتى لو لم يستخدم المصمم جميع الخواص سالفة الذكر. فقلما نجد ارتباط بين مرحلة الأفقي ووحدة التغذية في الأجهزة الحديثة وذلك بسبب إتقان لف المحولات والتعديلات الحاصلة على الدوائر الإلكترونية داخل وحدة التغذية Power Supply Unit (PSU) ,
ولم يقتصر عمل الروابط الضوئية على التلفزيون فقط في مهنتنا بل أنه موجود في بورات الرسيفرات والفيديو وكدائرة أولية في بعض أجهزة التلفزيون والكمبيوتر
كما في الشكل التالي
ملخص الظروف التشغيلية للرابط LTV817
الدخل
تيار الدخل الأقصى Forward Current 0.05A
الجهد العكسي للدخل 6V
قدرة الدخل 0.07W
حدود فرق الجهد الأمامي في الدخل من 1.2v إلى 1.4v .
التيار العكسي الأقصى المسموح له في الدخل 10 ميكرو أمبير
الخرج
فرق الجهد بين المجمع والباعث 35V بحد أقصى
فرق الجهد العكسي بين المجمع والباعث 6V
جهد التشبع COLLECTOR-EMITTER SATURATIO VOLTAGE = 0.2V
تيار المجمع الأقصى 0.05A
قدرة الخرج 0.15W
تيار المجمع باعث عند إطفاء الثنائي Collector Dark Current في الدخل 100 نانو أمبير إذا كان فرق الجهد بينهما 20v
الجهد الأدنى للعمل هو 0.2V والجهد الأقصى 35V
مواصفات الرابط الضوئي الكلية
القدرة الكلية 0.2W
تعمل في درجات حرارة من 30 تحت الصفر وحتى 100 درجة
تخزن في درجات حرارة من 55 تحت الصفر وحتى 125 درجة
قيمة الجهد الأقصى للعزل بين الدخل والخرج 5KV rms
تلحم على درجة حرارة 250 درجة ولا تزيد مدة اللحام عن عشرة ثواني
أقصى تردد تستجيب له 80kh
العازلية بالأوم بين الدخل والخرج 10GΩ أوم عند فرق جهد بين الدخل والخرج 500VDC
تيار العمل المفضل بين الباعث والمجمع بين 0.0025A و 0.03A
يوضح المنحنى التالي استجابة الرابط الضوئي
عمل الرابط الضوئي داخل وحدة التغذية
من أجل الحديث عن عمل الرابط يلزم الدخول شيئاً ما داخل البور سبلاي و علينا بمراجعة سريعة لبوابة OR- GATE وكذلك مراجعة عمل المقارن Comparator
البوابة المنطقية (أو) OR
هي بوابة منطقية لها مدخلين ومخرج واحد فإذا سلط على أي من المدخلين جهداً موجباً أصبح المخرج مرتفعاً ويظهر عليه جهد التغذية تقريباً.
المقارن Comparator
المقارن يختلف عن غيره بأنه ليس مكبراً وإنما يعمل على المقارنة بين L وبين H على مدخله ليحدد جهد الخرج إن كان مرتفعاً أو منخفضاً
نتحدث الآن عن البور وقد فضلت الذي يستخدم STR-F6654
حول عمل STR-F6654 :
SWITCHING REGULATOR
فهي تسمى المنظم المفتاحي
فقد صممت هذه المتكاملة بشكل دقيق لتلبية المتطلبات المتزايدة للدقة والفاعلية في دوائر التغذية المفتاحية النهائية (خرج) مع المحولات fly back converters وهي تستخدم الموسفت MOSFET في الخرج.
ولها الخواص التالية:
قدرة تحكم في الخرج أكثر من 150W عند جهود التشغيل من 85VAC وحتى 265VAC والذي يسمي بالجهد الشامل UNIVERSAL .
أقصى جهد مسموح على الدخل 399Vrsm . يشعر به على الطرف 4
يحدد تيار الخرج بحسب دورات التردد ...
جهد الخرج متقن القيمة وله حماية ..
محمية من زيادة تيار الخرج ....
في حلة قصر الخرج فإنها تقف عن العمل (تقفل) LATCH
تقفل كذلك عند وجود مشكلة في جهد تغذيتها
استهلاكها للطاقة ضعيف جداً في وضع الانتظار Standby
تيار البدء متدني
تعمل على درجات حرارة من 25 تحت الصفر وحتى 125
آخر رقمين في اسم المتكاملة مرتبط بالجهد الاقصى على خرجها وهي تتحمل حتى 650V على DRAN
محور اهتمامنا عند الحديث عن تحكم الرابط الضوئي في وحدة التغذية ينصب حول الدخل طرف 1 والذي يتصل مع ثلاث دوائر هامة هي:
1- دائرة المقارن السفلي A ويحدد جهد الخرج... تحدد زمن ON لنبضات المذبذب
2- دائرة المقارن العلوي B ويحدد الوضع بين تشغيل أو انتظار.... تحدد زمن OFF لنبضات المذبذب
3- دائرة الحماية من التيار الزائد (الدائرة المحتوية على مؤشر) لن نتحدث عنها
أولاً:
آلية عمل المقارنان على الطرف 1 بدون التغذية الخلفية (حالة بدء التشغيل أو في حالة وجود قصر بدائرة الخرج)
تم مصنعياً ضبط الجهد المرجعي للمقارن السفلي على الجهد 0.73V
فأي جهد يزيد عن 0.73V يؤدي إلى إيقاف مذبذب المنظم المفتاحي عن العمل وذلك لارتفاع جهد (-) الذي يؤدي بدوره إلى ضياع جهد الخرج للمقارن عن مدخل بوابة OR ليصبح خرج OR صفراً.

فلاحظ في الرسم من الجهة اليسرى لإشارة المقارن كيف أنه عندما كان على الطرف 1 والذي عليه المكثف C5 صفراً فإن المذبذب يعمل ويستمر في العمل فترة ON والموسفت أيضاً تصبح في الوضع ON حتى يصل الجهد على دخل المقارن السالب إلى 0.73V ووصول الجهد مرتفعاً يكون بسبب مرور التيار في الموسفت بين DRAIN و SOURCE وهذا الوصول للجهد 0.73V يؤدي لإطفاء المذبذب.
في هذا الحين فإن المقارن العلوي B والذي ضبط جهده المرجعي على 1.45V يكون على طرف خرجه جهداً مقداره 6.5V يبدأ هذا الجهد بالاختفاء بمجرد إطفاء المذبذب (وليس لتغيير حالة المقارن) ونظراً لوجود المكثف Css والمقاومة Rss فإنه لا يفقد جهده فجأة ولكن بالتدريج أي ريثما تفرغ المقاومة شحنة المكثف وما أن يصل الجهد إلى 3.7V حتى يعود المذبذب للعمل
والزمن الكلي لعملية الفتح والإغلاق يكون 50 ميكرو ثانية أي أن تردده 20KHZ
ثانياً:
آلية عمل المقارنان في وضع التشغيل العادي
وهنا يظهر تأثير الرابط الضوئي فهو المسئول عن قيمة جهد الخطأ بحسب ما يمرره من جهد للطرف1 ولنفترض أن قيمته (أي جهد الخطأ من الرابط) مقاربة لل 0.3V كما بالشكل

في هذه الحالة يرتفع الجهد على الطرف 1 إلى القيمة 0.73V في فترة زمنية أقل من السابق ( أي إذا استغرق زمن صعود الجهد في السابق 25 ميكرو ثانية من الصفر إلى 0.73V فسوف يستغرق هذه المرة 15 ميكرو ثانية فقط) , فتكون فترة تشغيل المذبذب ON أقل زمناً من الفترة OFF فكلما زاد جهد الخطأ صغر الوقت ON من نبضات المذبذب وزاد زمن OFF. ولا يمكن لهذا الجهد أن يصل بالمنظم المفتاحي إلى حد الإقفال التام ... إذاً فهذا الرابط يتحكم في جهد المنظم لحدود معينة (من 70V إلى 140V) حسب قيمة مكبر الخطأ SE error amplifier الموجود في الجزء الآمن من وحدة التغذية
ثالثاً:
آلية عمل المقارنان في وضع الانتظار standby

بكل بساطة يتم رفع جهد الطرف 1 أكثر من 1.45V عن طريق رابط ضوئي آخر فيصبح زمن إطفاء المذبذب أعلى ما يمكن حيث المقارن A والذي يتحكم في الجهد لحد أدنى 70V مع بقاء تيار الخرج عالياً لأنه تحكم في الجزء الموجب فقط ..... أما وقد أطفأنا المقارن الثاني B فبهذا نزيد زمن الإطفاء إلى أعلى ما يمكن مع انخفاض حاد للتيار في الخرج
خلاصة القول في الشكل التالي:
كيفية التحكم في الرابط الضوئي
تم التوضيح في السابق أن الجهد الضئيل على مقاومة الأرضي للمنظمات المفتاحية SWITCHING REGULATOR يتولد عليها جهد استشعار التحكم في تكبير خرج الدائرة وللتوضيح فليس فقط وحدات التغذية التي تستخدم المنظمات المفتاحية هي التي تستخدم مثل هذه المقاومة بل أيضاً الدوائر التي تحتوي الترانزيستورات المستقلة سواء العادي BJT أو الموسفت MOSFET في الخرج وأن هذا النظام ليس جديداً بل هو قديم.
ومن أجل التحكم في طرفي دخل الرابط ليتحكم في وحدة التغذية فيمكن:
أن يكون التحكم بهدف الحفاظ على جهد ثابت للخرج Stabilizer
أن يكون التحكم بهدف فتح وإغلاق الجهاز Standby / Operation
أولاً : التحكم بهدف الحفاظ على جهد ثابت للخرج Stabilizer
ويتم ذلك بواسطة الرابط IC801 في الرسم
(وظيفة الرابط هنا التحكم بجهد الخرج)
يتحكم في عمل الرابط مكبر الخطأ Error Amplifier / SE115 ويتضح من الرسم التصميم الداخلي له حيث غذيت القاعدة من مقاومتي مجزئ جهد وسوف يزيد جهدها وينخفض طردياً مع جهد 115V في حين أن الباعث ثبت جهده بالزينر دايود وهكذا سوف نجد أن الزيادة في الجهد(HT) 115V سوف تزيد من موصلية الترانزيستور داخل مكبر الخطأ وبالتالي يمرر تياراً أعلى في الرابط يتبعه زيادة في إضاءته ويترتب على ذلك زيادة موصلية الترانزيستور الضوئي داخل الرابط سيؤدي ذلك لزيادة الجهد على الطرف (1) في المنظم المفتاحي وهذا هو جهد الخطأ الذي يجعل النبضات الموجبة (ON) أصغر من السالبة (OFF) كلما زاد... وتكون النتيجة انخفاض لجهد الخرج (HT) حتى يعود للطبيعي. والذي يحدده مقدار جهد الخطأ حسب التصميم
إن شاء لله للحديث بقية ولكن في صفحة جديدة حيث هذه الصفحة لا تتسع لأكثر من 15000 حرف
البقية هنا
دمتم بخير
أسامة مطر OSAMA MATAR