 |
|
|
|
|||||
الجهد المرجعى
الجهد المرجعى : وهو إما زينر أو دائرة متكاملة و الزينر كما يعلم الجميع مجرد دايود له جهد انهيار محدد لكن مالا يعلمه الكثير أنه غير دقيق، فالجهد عليه يتغير بتغير التيار المار فيه كما يثبت منحنى الخواص له كما بالشكل،  المنحنيات لمجموعة الزينر المبينة أرقامها وهى عائلة بقدرة 5 وات. كل خط رأسى يمثل رقم من السلسلة وله فولت محدد وتبدأ بأقلها فولت على أقصى اليسار تدريجا. نلاحظ أن المحور الرأسى يمثل التيار المار به، فنجد أن الوحدات الأقل فولت قد يتغير الفولت عليها بتغير التيار حتى 1 أو 2 فولت وهو يكاد يكون ضعف قيمة الزينر، فمثلا رابع خط من اليسار يبدأ من 2.5 إلى 4.5 فولت، فضلا عن أن الوحدات ذات التيار العالى مكلفة جدا ولا تناظر الدقة المتدنية التى نحصل عليها منها، ولا ننسى تاثرة بدرجة الحرارة. البعض قد يظن أننا لو وضعنا زينر ذو وات أعلى فى دائرة يمر بها تيار كبير سيجعله يعمل دون مشاكل. رجاء ان لا ننسى أن القدرة الحرارية المتولدة به و المطلوب التخلص منها إما بالإشعاع فى الهواء أو التوصيل بمبرد كافى تخضع لنفس القانون: التيار × الفولت و التيار هنا الفعلى المار به و الذى يزيد لو رفع الحمل عنه فجأة وهذه الحرارة ستجعله يبدأ بقيمة فولت ما و تتغير عندما يسخن. لذا إقتصر استخدام الزينر على دوائر الحماية و دوائر القص حيث فى دوائر الحماية لو ارتفع الجهد ينهار الزينر فيقدح ثايريستور للتيار المستمر أو تراياك للمتردد فيكون قصر على خط التغذية ليحرق فيوز فيما هو معروف بدائرة Crawbar أو "العتلة" أو قضيب الحماية تشبها بذلك المسمى بذات الإسم و المستخدم فى دوائر الضغط العالى عند الخطر وهو متصل جيدا بالأرضى للأمان، فيلقى على خطوط التيار لتفعيل دوائر الحماية لتفصل التيار أسرع من الذهاب لمفتاح القطع و فصل التيار عند الطوارئ.  طبعا لاحاجة للتوضيح أن لو كان الحمل مثلا TTL أى 5 فولت يكون الزينر 5.1 أو 5.6 فولت و لو كان الحمل مثلا 2 أمبير يكون الثايريستور 8 أمبير أو أعلى و الفيوز 3 أمبير حتى نضمن أن قصر الثايريستور لا يسبب تلفه – فقط يتلف الفيوز، و تيار الفيوز لا يسبب احتراق مصدر التغذية أيضا. أما الدقة فالخرج هنا ثابت وليس من النوع المتغير القابل للضبط فضلا عن أن المطلوب الحماية منه هو انهيار الترانزيستور المتحكم فيمر الدخل بكامله للخرج وهو فرق عادة كبير. دوائر القص هى ببساطة مقاومة و زينر للأرضى أو بين خطين فإن زاد الجهد عن المسموح يحمى الزينر مدخل الجهاز أو الميكرو أو يقى من التشويه فى مكبر نتيجة إرتفاع جهد الدخل الخ كما بالرسم الأيسر.  أما بالنسبة للجهد المتردد فيمكن وضع 2 زينر متعاكسين كما بالرسم الأيمن و المسماة Back to Back بنفس القيمة و يفضل استخدام مقاومتين متساويتين ليكون الخرج متماثلا حول الصفر. لعدم دقة و ثبات جهد الزينر ففى الوحدات ذات الدقة العالية تستخدم متكاملة مثل TL431 و سنشرحها فى المرة القادمة إن شاء الله. |
| اعلانات |
|
|||||
|
الوحدات المرجعية :TL431
الوحدات المرجعية :TL431 هذه الوحدات مبنية على فكرة عبقرية نشرها الباحث ديفيد هيبلير David Hilbiber عام 1964 حيث أثبت أن لو لدينا وصلتين سيليكون متماثلتين "دايودين مثلا" و يمر فى كل منهما تيار مختلف، فرغم أن قيمتى التيارين ستتغير بالحرارة و سيتغير الفولت إلا أن التغير فى الفرق بينهما لو اختير بدقة سيلاشى كل منهما الآخر، وعليه فإن الدائرة المبينه بالرسم ستعطى جهدا ثابتا قرابة 1.25 فولت لا يتأثر بالفولت او الحرارة وهما من المشاكل الرئيسية فى الزينر. الوصلتين هنا هما القاعدة/باعث BE للترانزيتورين T1,T2 و المقاومات تحدد الفرق بين تياراتهما لذا فالفرق بينهما نتيجة الطرح بمكبر العمليات سيعطى المرجع الثابت.  هذه النظرية استخدمت لبناء متكاملة المرجع الثابت و التى لايخلو منها وحدة تغذية حاسب أو مصدر تغذية جيد.  تتكون هذه المتكاملة كما بالصورة اليسرى من مولد الجهد المرجعى السابق شرحه مع مكبر عمليات لتوفير التيار اللازم لتشغيل ترانزيستور الخرج الذى يسمح بتيار حتى 100 مللى أمبير وللمتكامله ثلاث أطراف: 1- ألمرجع Reference وهو مدخل لتغير قيمة الجهد على طرف الكاثود. لو وصل بالكاثود، سيكون الخرج هو الجهد المرجعى 2.44 إلى 2.55 فولت. 2- الكاثود حيث يكون جهد الخرج. 3- الأنود ويوصل عادة بالأرض أو السالب سيقول البعض حسنا هناك 0.11 فولت بين الصغرى و العظمى، أجل و لكنها أولا توازى 4.5% بدلا من 10 % أو أكثر للزينر و ثانيا قيمة لا تتغير لكل وحدة بتغير التيار و الحرارة على خلاف الزينر.  الدائرة اليسرى تبين التوصيل للجهد المرجعى و اليمنى تيبن كيف يمكنك زيادة الخرج وليس الجهد المرجعى، فمازال الجهد المرجعى ثابتا بين الطرف 1 المسمى reference و الأنود كما بالصورة. الداتا شيت به عديد من التطبيقات الأخرى لهذه المتكاملة كمرجع متغير و مصدر تيار ثابت حتى أنها تستخدم كمكبر صوت ذو قدرة صغيرة. |
| اعلانات اضافية ( قم بتسجيل الدخول لاخفائها ) | |
|
|
|
|||||
|
|
|
||||||
|
|
|
|||||
|
|
|
|||||
|
المثبتات بالمتكاملات الخطية
المتكاملات الخطية بدلا من هذه الدوائر المعقدة، صنعت الشركات دوائر متكاملة لتثبيت الفولت منها الثابت مثل عائلة LM78xx للجهود الموجبة حتى 1 أمبير و منها حتى 3 أمبير و السالبة مثل LM79xx و منها المتغير الموجب مثل LM317 حتى 1 أمبير و LM338 حتى 3 أمبير و LM350 حتى 5 أمبير فقط و منها السالب أيضا LM337. هذه المتكاملات تحتوى أكثر من 20 ترانزيستور لتحقيق عدة مزايا لا يوفرها الزينر، فإضافة لمرجع مثل TL431 دائره لتوفير التيار و دوائر حماية متعددة ضد الحرارة و الحمل الزائد و تتلخص مزاياها فى: 1- تثبيت خرج جيد 22 مللى فولت ضد تغير الدخل على المدى الكامل. 2- تثبيت خرج جيد 0.3% ضد تغير الحمل على المدى الكامل. 3 – تثبيت خرج جيد 0.4 فولت ضد تغير الحرارة لأقصى درجة (80 مئوية) وعند ارتفاع حرارة جسمها تقلل من تيار الحمل آليا لتقليل الحرارة المتولدة. 4- محمية ضد زيادة الحمل حيث لا يزيد التيار عن حده الأقصى كثيرا . 5- محمية ضد القصر فلو حدث قصر على الحمل لا تتلف الوحدة ولا يزيد التيار عن حده كثيرا. 6- خاصية التلف الآمن حيث تلف القطعة لا يعطى أى خرج (الخرج = صفر) عوضا عن وضع كل جهد الدخول على الحمل متلفا إياه مالم نستخدم دائرة العتله السابقة. هذا فضلا عن رخص ثمنها مما يجعلها خيارا ممتازا لكافة التطبيقات المحلية أى على البوردة ذاتها بالمقارنة بتوزيع الطاقة من لوحة أم لبوردات عديدة مركبة عليها. من أهم النقاط الواجب ملاحظتها أن هناك حد أدنى للفرق بين الدخول و الخروج لتوفير هذه المزايا وهو هنا 2.5 فولت، أى أن باستخدام 7805 لدوائر منطقية يجب أن لا يقل التغذية عن 7.5 فولت. الكثير يسأل ، لماذا تسخن؟ حسنا القدرة (الحرارة المتولدة) = فرق الفولت × التيار ولو اخذنا الحد الأدنى سنجد 2.5 فولت × 1 أمبير = 2.5 وات وهذا كثير لكن غالبا ما لا يلاحظ ارتفاع فى الحرارة لكوننا نستخدم دوائر تستهلك تيار قليل مثلا 0.1 أمبير مما يجعل الحرارة المتولدة غير محسوسة. لكن لا تنسى أنها هناك ، ولا تخضع للعواطف ولا للمفاجئات، زادت الحرارة ، قم بقياس فرق الجهد و التيار إن كانت القدرة 1 وات أو اكثر استخدم مبرد دون تساؤل. من الطبيعى أن تزداد الحرارة عندما نفكر فى استخدام 12 فولت للحاجة لريلاى أو غيره مع ميكرو يحتاج 5 فولت وهذا سيزيد من الحرارة لا شك إلا لو كان 7805 لا يغذى سوى الميكرو، لكن أحيانا نضع RS232 و بضع حساسات أخرى مما يزيد التيار المطلوب و من ثم الحرارة المتولدة. استخدم الآفو تعلم ما يجرى ولا تقول لى محاكاة. البعض يقترح تخفيض الفولت بزينر هكذا  تذكر أن نفس التيار يمر فى الزينر و المتكاملة و ما تريد حذفه من الحرارة المتولدة فى 7805 سيذهب الآن للزينر و الأخير لا يسهل تبريده بينما 7805 يمكن بسهولة. مما سبق نستنتج أن من الأفضل أن نستخدم هذه الوحدات لفروق قليلة بين الدخل و الخرج لكن زيادة الفرق سيتبعها حرارة كبيرة يجب مراعاتها. لو اردنا فولت غير تقليدى مثلا 5.6 فولت أو 13 فولت الخ يمكننا وضع دايود بين طرف المرجع و الأرض كما بالصورة  فمازالت المتكاملة تضع 5 فولت بين الخرج و المرجع ولكن المرجع الآن أعلى من الأرض بقيمة الدايود لذا أصبح الخرج هو المجموع. لو أضفت LED سيرتفع الخرج بقيمة حسب لونه و لو أضفت زينر (عكس التوصيلة المبينه) سيضاف جهد الزينر للمثبت. لو أردت جهد متغير فيمكن وضع الطرف المرجعى على مجزئ جهد كما بالصورة السفلى مكون من R1 و Rs دوما تكون قيمة R1 ثابتة ولا تتغير و تختار بحيث لا تستهلك كثيرا من الطاقة و تسحب تيار كبير بدون داعى، ولا تنسى أن عليها 5 فولت مثبتة من المتكاملة ولو وضعتها 5 أوم ستستنفذ كل تيار المتكاملة واحد أمبير ولا يبقى شيء للحمل. لذا يجب أن نبدأ مثلا بقيمة 500 أوم أو أكثر وهى تسحب 5 فولت ÷ 500 أوم = 10 مللى أمبير و تستهلك 50 مللى وات وهذا لا بأس به. هذا التيار لا مسار له سوى أن يمر فى المقاومة الثانية من مجزئ الجهد Rs مسببا عليها فولت مناظر لما على المقاومة الأولى... إذن كل 500 أوم أخرى تضعها كقيمة للمقاومة Rs يكون عليها 5 فولت و يضيف للخرج 5 فولت أى كل 100 أوم تضيف 1 فولت وهكذا إذن القانون هو فولت الخرج (5فولت) مقسوما على مقاومة الخرج R1 مضروبا مجموع المقاومتين يعطى جهد الحمل  حسنا لماذا إذن هذه الدائرة ليست مشهورة؟؟ ببساطة لعدة أسباب أولا لن تعطى أقل من المرجع (هنا 5 فولت) ثانيا يجب اختيار مقاومة بحيث لا تفقد كثيرا من تيار المتكاملة ثالثا وهو الأهم أن تيار طرف المرجع كبير نسبيا و غير مستقر و يتأثر بتيار الحمل لكون هذه المتكاملة أصلا لم تصمم للجهد المتغير وهذا التيار يسبب خطأ فى الخرج ستجدة مكتوبا فى الداتا شيت جهد الخرج = نفس المعادلة + تيار المرجع Io مضروبا فى Rs وهو لا يشكل خطرا لو كان ثابتا. لكن لو شئت استخدم TL431 بدلا من المقاومة المتغيرة تحصل على جهد متغير. لما سبق صممت الشركات المنتجة متكاملة أخرى راعت فيها هذه الأمور وهى LM317 حيث جعلت خرجها أقل ما يمكن 1.2 فولت و جعلت تيار طرف المرجع أقل ما يمكن 50 ميكروأمبير وهو ثابت لا يتأثر بالحمل و أسمته "الضبط" Adjust و اختصارا Adj و جعلت معظم تيارات المتكاملة تعود للحمل بدلا من هذا الطرف لذا فلها حد أدنى من تيار الحمل ما لم يسحب منها يختل التثبيت ولكنه قليل جدا 5 مللى أمبير فقط.  كما بالصورة من الداتا شيت سنجد نفس المعادلة و نفس الإضافة هنا ستجدها I adj * R2 ولكن هنا هذا التيار كما ذكرت 50 ميكرو و ثابت القيمة فلو كان أعلى قيمة له وهى 50 ميكرو مع مقاومة 5 ك وهى أعلى قيمة يمكن إضافتها سيكون الخطأ لا يتعدى 0.25 فولت عند أعلى قيمة وهى 30 فولت أى خطأ بسيط 0.8 % الآن لو أردنا أكثر من 5 أمبير ماذا نفعل؟ هذا موضوعنا القادم بإذن الله |
|
||||||
|
|
|
|||||
|
|
