بسم الله الرحمن الرحيم

الجزء الاول من Zero Voltage Switching






وقبل البدء بودي أن أوضح أنه قد واجهني في هذا الموضوع العديد من العقبات مما جعلني مضطراً أن أجرب بعض الفحوصات على أجهزة تحتوي هذه الأنواع من منظمات الجهد المفتاحية ثابتة جهد الخرج ولمن راجع موضوع (فكروا معي في الحل) يكتشف بعض المشاكل العملية التي واجهتني
بالإضافة إلى أنني حقيقة فوجئت بمدى الدقة والإتقان في هذه الدوائر وقد تغيرت معي بعض المفاهيم عندما تحدثت في مشاركات وموضوعات سابقة إذا راجعتها اليوم أجد نفسي وكأنني كنت أعيش في العصر الحجري حيث تعاملت مع دوائر القدرة الحديثة وكأنها امتداد طبيعي للدوائر القديمة وإذا بها تكنولوجيا بفكر عصري يترجم ملامح التقدم في الأجهزة الحديثة وعلى مستوى عالي من الدقة.
وعلى الرغم من كل اجتهادي في هذا الموضوع إلا أنني أجد أن هنالك بعض المصطلحات والتي أخذت على عاتقي تعريبها قد عربتها بحسب فهمي للموضوع وقد أكون جافيت الحقيقة قليلاً ولكني لو فكرت دائماً بأنني السوبر الذي لا يخطئ لما تجرأت على طرح هذا الموضوع لأن التطبيقات العملية وجهها حديد لا تخجل من أحد. ومن المشاكل أيضاً أن شروحات المنتجين للقطع بها غموض ونقص ولا منطقية أحياناً وأعتقد أن سبب ذلك هو عدم البوح المطلق بأسرار التصنيع أو أنهم يشرحون الموضوع بشكل جزئي موزع على القطع التي ينتجونها وأحياناً يتحدثون عن رسومات غير موجودة وعليه فإنه يمكن مناقشة أية فقرة أو حتى كلمة من أجل ضمان أكبر مصداقية ممكنة والله المستعان

دوائر Zero Voltage Switching ومن أجل الحفاظ على جهد خرج ثابت تعتمد الأساليب التالية:

1- إيقاف المذبذب تماماً عن العمل
2- التحكم في زمن فتح نبضة المذبذب
3- التحكم في زمن إطفاء نبضة المذبذب
4- التحكم في تردد المذبذب نفسه ويكون نتيجة للتحكم في زمن الفتح والإغلاق Quasi-Resonant

وبما أنه لا يمكن حصر جميع الدوائر فقد فضلت الحديث عن STR-F6654 نظراً لانتشارها الواسع وتقدم التكنولوجيا بها وهي جزء من سلسلة منظمات الجهد المفتاحية المعزولة متغيرة التردد والتي تعتمد مبدأ الارتداد OFF-LINE QUASI-RESONANT FLYBACK SWITCHING REGULATORS والسلسلة هي STR-F66xx . بالإضافة أنه تم شرح العديد من وظائفها في موضوع كل شيء عن الروابط الضوئية Photocouplers

مواصفات خاصة
STR-F6654 SWITCHING REGULATOR

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 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 ... وجهد الخرج متقن القيمة وله حماية .. وهي أيضاً محمية من زيادة تيار الخرج .... وفي حلة قصر الخرج فإنها تقف عن العمل (تقفل) LATCH وتقفل كذلك عند وجود مشكلة في جهد تغذيتها
تيار البدء متدني واستهلاكها للطاقة ضعيف جداً في وضع الانتظار Standby و يصل إلى أدنى من 30W
تعمل على درجات حرارة من 25 تحت الصفر وحتى 125
آخر رقمين في اسم المتكاملة مرتبط بالجهد الأقصى على خرجها وهي تتحمل حتى 650V على DRAN


ندخل الآن في تفاصيل دوائر القدرة من الداخل


STARTUP دائرة البدء

بالنظر للرسم المرفق للتركيب الداخلي لسلسلة STR-F66xx نجد أن الطرف (4) وهو مدخل جهد تشغيل الحافز والتحكم والمسئول عن قيام الدائرة STARTUP وإغلاقها SHUTDOWN .
مقاومة البدء startup resistor
نلاحظ في هذا النوع من المنظمات المفتاحية الصغر النسبي لمقومة البدء ويعود سبب ذلك إلى أنها تحمل على عاتقها عبئ التشغيل الأولي لدائرة المنظم ZVS والذي من مميزاته الأولى التحكم بجميع نبضات التردد Cycle-by-Cycle . وسيعمل المنظم بداية حسب الجهد والتيار الماران عبرها

يتم شحن المكثف C2 بواسطة مقاومة البدء startup resistor Rs من جهد التغذية الرئيس وهنا يبدأ هذا الجهد بالوصول لدائرة الحافز وتبدأ الموسفت بالعمل ومع مرور الزمن يزداد التيار المار بها مما يولد جهداً على الطرف (1) في المنظم وعندما يصل الجهد على المكثف C2 للقيمة 16V يكون الجهد على الطرف (1) قد وصل للقيمة 0.73V وفي هذه اللحظة يبدأ المذبذب عمله و تقوم دائرة التحكم control circuit بالسماح للمنظم بالعمل regulator operation وبمجرد عمله تسحب دائرة المنظم تياراً شدته 30mA . وهذا التيار يمكنه تفريغ المكثفC2 لو استمر وعلى الرغم من ذلك فإنه يطلب من مقاومة البدء تأمين تياراً لا تقل شدته عن 0.5mA لكي يحافظ على الوضع set للقفل Latch والذي يلزمه تياراً شدته 0.4mA . ولكن هذا الهبوط يكون لحظياً حيث أنه وبمجرد عمل المنظم وثبوت جهد خرجه يقوم الثنائي D2 بإعادة شحن المكثف C2عن طريق الملف D من الجهد الذي ولده المنظم ليصل الجهد على طرفه (طرف 4) 18V بشكل اسمي


علاقة مقاومة البدء Rs بالمكثف C2
يعتمد زمن تأخير التشغيل –التشغيل السلس- Soft Start على قيمة المقاومة Rs مقرونة بقيمة المكثف C2 .فعندما قيمة المقاومة Rs تساوي 68KΩ فهذا يهيأ المنظم للعمل بالجهد الشامل UNIVERSAL والذي هو ما بين 85VAC وحتى 265VAC مع مراعاة أن ذلك يخفض قدرة المنظم للنصف تقريباً أما لو أردنا تشغيله على الجهد 220VAC فتكون قيمة المقاومة Rs بقيمة 100KΩ .
تختار قيمة المكثف بين أدنى قيمة حين تكفي شحنته لبدء تشغيل المنظم (لا يصل الجهد على الطرف 4 لأدنى من 11V) وبين القيمة القصوى المسموح بها لتأخير التشغيل Soft Start وهذه القيم بين (من 47 إلى 100F)
أقصى جهد يمكن أن يوجد على الطرف 4 بدون أن يسقط المنظم هو 20.5V وأدنى جهد هو11V وهذه القيم هامة جداً بسبب أنها تستشعر قيمة جهد الدخل وتشغل دوائر الحماية وكذلك تحدد جهد DC على خرج الحافز والذي بدوره يحدد مقدار هبوط الجهد على مصب DRAIN موسفت الخرج حيث جهد الارتداد في الثانوي يعتمد على قيمة الجهد الذي هبط في الابتدائي خاصة مع بداية التشغيل.
يمكن أن تظهر مشكلة وهي أن تغير الحمل في دائرة الخرج سوف يؤرجح الجهد الواصل عبر الثنائي D2 للطرف 4 مما قد يسبب بعض التشويش في عمل المنظم لذا توضع مقاومة صغيرة على التوالي لتجعل هذا التأرجح في الحدود المعقولة.

التشغيل السلس, والمذبذب المرن وتنظيم الجهد
Soft Start, Quasi Resonant and Voltage Regulation

يستخدم المذبذب الداخلي في المنظم مكثفاً بقيمة (4.7nF) Css لإنتاج تردد المذبذب المغذي للحافز من أجل تشغيل ترانزيستور الخرج الموسفت
وللمنظم أسلوبين في العمل:
1- التشغيل السلس Soft Start في زمن 50S
2- التشغيل العادي normal operation من الجهد المستحث مغناطيسياً والذي يسببه رنين المنظم (جهد الارتداد)
وفي كلا الحالتين فإن جهد خرج المنظم يتمم (يوضع في القيمة المناسبة) بواسطة التركيبة المؤلفة على مكبر الخطأ والمكونة من الرابط المستشعر بجهد الخرج ومن التيار الغير منتظم والواصل من مصب الموسفت drain (يمر لحظة فتح الموسفت) حيث يقارن الاثنين comparator مع جهد مرجعي داخل المنظم قيمته 0.73V .
بشكل عام ... بإمكان التغذية الخلفية القادمة من الرابط الضوئي والمغذية للمقارن وتظهر على خرجه أن تنهي عمل المذبذب وتوقف الموسفت عن العمل ولاحظ أن إيقاف المذبذب عن العمل عن طريق المقارن يكون لحظياً ويختلف عن إيقافه عن طريق القفل Latch والذي يستمر حتى هبوط الجهد على الطرف (4) مابين 11 إلى 8 فولت أما إيقاف المذبذب بالمقارن فيزول بمجرد زوال المؤثر
يعود المذبذب ثانية للعمل في إحدى حالتين إما عند تفريغ شحنة المكثف Css أو إذا تم استشعار الإشارة الناتجة عن الجهد المرتد على الطرف 1

1- التشغيل السلس Soft Start في زمن 50S
Fixed 50 S Off-Time: Soft-Start Mode
بداية العمل
يضبط زمن إطفاء المذبذب على 50S (خمسين ميكرو ثانية) في بداية التشغيل
في حالة عدم وجود الجهد المرتد (صدى / طنين) على الطرف (1) والذي يكون بسبب
 إما بداية التشغيل
 أو وجود قصر بدائرة الخرج
 أو للتحكم في تشغيل المنظم بواسطة جهود تشغيلية منخفضة القدرة لوضع الانتظارStandby

فإنه يتم استشعار ذلك من خلال مقاومة المصرف R5 ومرشح الضجيج R4/C5 المتواجدة على طرف 1 في المنظم
فعندما لا يتجاوز طرف( 1 ) قمة الجهد المرجعي 0.73V فإن مقارن التغذية الخلفية يوقف عمل المذبذب المحلي
توقف المذبذب عن العمل يترك المجال للمقاومة Rss أن تقوم بتفريغ المكثف Css والذي كان مشحوناً بجهد مقداره 6.5V وتستمر Rss بتفريغ المكثف حتى يصل جهده إلى 3.7V عندها يعمل المذبذب، ويشغل الموسفت. وتستغرق هذه العملية زمن 50S .
عندما يغير المقارن حالته يبدأ بالسماح للدورات الترددية بالتواصل و ذلك فقط في حالة غياب الجهد الخلفي حيث يسمح للمقاومة R5 التحكم في التيار الأقصى للموسفت.

التشغيل مع وجود جهد التغذية الخلفية
Soft Start with Voltage Feedback
جهد الخرج مضبوط تماماً حسب التغذية الخلفية القادمة من الرابط الضوئي والتي يحددها قيمة مكبر الخطأ المستخدم في خرج دائرة المنظم وهذا الجهد يظهر عبر المقاومة R4 مجموعاً له الجهد الذي سببه مرور التيار عبر المصرف إلى المنبع في الموسفت من R5.
الإشارة على الطرف (1) تكون نتيجة التعاكس بين إشارة مكبر الخطأ وقمم الجهد التي سببها مرور التيار عبر الموسفت وإن الانحياز ذو الجهد المستمر DC عبر المقاومة R4 يعبر عن قيمة تيار الحمل وبناءً على ذلك فإن حملاً قليلاً light load لا يشكل عبر هذه المقاومة جهد يذكر فلا يصل الجهد المتكون لقيمة جهد العتبة للمقارن 0.73V
في هذه الحالة فإن الموسفت تقف عن العمل.
ولتلافي هذا السقوط فإن تياراً شدته (1.3mA) يتم تمريره للطرف (1)
(constant-current sink of 1.35 mA is turned on) ليقف عند جهد عتبة المقارن

الشكر العميق للسيدين الفاضلين الكريمين سعيد شعراوى و احمدالذقاذيقى
مشكور أخي سعيد على الملفات المرفقة وبارك الله فيك و هي تساعد فعلاً
أخي أحمد موضوع دوائر القدرة هو الذي صادني وأجبرني على العمل به إقرأ بتمعن في موضوع (فكروا معي في الحل) هذا هو الرابط والذي سيكون محور الجزء الثالث بإذن الله فعملنا أصلاً التطبيقات العملية.
أما بالنسبة للبوتات فاعذرني لأن الموضوع محدد بالجهود الزيروZero Voltage Switching يعني نسبة الخطأ زيرو بالمئة (على حد قول المصممين). وليكن المجال....... مثلاً!!!!!
وأدعو الإخوة بسبب مشاركتهم معنا في الموضوع السابق أن يشاركونا في هذا الموضوع
khamis54
محمد الشرقاوى
اسلام 2005
medo_sat333
جمال عبد الناصر
wail_kh2000
سامح فيديو

المشاركة
انا هكتفي فقط بالتعليق علي النقطة دي مؤقتا لانتظار باقي الموضوع ولكن يعتبر انا فعلا من المارين بة وتعرضت للموضوع فعلا
الموضوع هنا[جولدي احمد بهجت

أخي ميدو مشكور على الرد
تعتبر دائرة تحكم الخطأ الموجودة على خرج وحدة القدرة بمكوناتها مع الرابط الضوئي جزء أصيل من وحدة القدرة وهي فعلاً التي تحدد وتحكم قيمة جهد الخرج .... والمنظم الذي أتحدث عنه يضبط القيمة ما بين (70 إلى 140V ) وذلك حسب قيمة هذه الدائرة وبالمناسبة تنصح الشركة الصانعة باستخدام السلسلة SE…. أو TL431 العبارة التي اقتبستها دقيقة ويكون الجمع جبري
وقد فرأت موضوعك وأستغرب استخدام ترانزيستور كالأجهزة الصيني بدل استخدام مكبر خطأ عموماً أي خلل في قيمة خرج الدائرة مهما تكن الظروف سيكون السبب الأكبر من مكبر الخطأ فهذا النوع من المنظمات يفضل الموت على الركوع

الشكر للأخ اسامة على هذا المجهود الكبير ..
http://www.qariya.com/electronics/tv...p_articals.htm