تبديل استقرار إمدادات الطاقة مع الحماية. تبديل مثبتات باك مثبت التبديل القوي

LM2596 يقلل من جهد الإدخال (إلى 40 فولت) - يتم تنظيم الإخراج والتيار هو 3 أ. مثالي لمصابيح LED في السيارة. وحدات رخيصة جدًا - حوالي 40 روبل في الصين.

تنتج شركة Texas Instruments وحدات تحكم DC-DC عالية الجودة وموثوقة وبأسعار معقولة ورخيصة وسهلة الاستخدام LM2596. تنتج المصانع الصينية محولات تنازلية نبضية رخيصة الثمن بناءً عليها: يبلغ سعر الوحدة النمطية لـ LM2596 حوالي 35 روبل (بما في ذلك التسليم). أنصحك بشراء مجموعة من 10 قطع دفعة واحدة - سيكون هناك دائمًا استخدام لها، سينخفض ​​السعر إلى 32 روبل، وأقل من 30 روبل عند طلب 50 قطعة. اقرأ المزيد عن حساب دوائر الدائرة الدقيقة وضبط التيار والجهد وتطبيقه وبعض عيوب المحول.

الطريقة النموذجية للاستخدام هي مصدر الجهد المستقر. بناءً على هذا المثبت، من السهل صنعه كتلة النبضمصدر الطاقة، أستخدمه كمصدر طاقة مختبري بسيط وموثوق يمكنه تحمله ماس كهربائى. إنها جذابة بسبب اتساق الجودة (يبدو أنها جميعها مصنوعة في نفس المصنع - ومن الصعب ارتكاب الأخطاء في خمسة أجزاء)، والامتثال الكامل لورقة البيانات والخصائص المعلنة.

تطبيق آخر هو مثبت تيار النبض تَغذِيَة المصابيح القوية . ستسمح لك الوحدة الموجودة على هذه الشريحة بتوصيل سيارتك مصفوفة الصمامبقوة 10 واط، بالإضافة إلى توفير حماية من قصر الدائرة.

أوصي بشدة بشراء العشرات منهم - سيكونون في متناول اليد بالتأكيد. إنها فريدة من نوعها بطريقتها الخاصة - جهد الإدخال يصل إلى 40 فولت، ولا يلزم سوى 5 مكونات خارجية. هذا مناسب - يمكنك زيادة الجهد في ناقل الطاقة المنزل الذكيما يصل إلى 36 فولت، مما يقلل من المقطع العرضي للكابل. نقوم بتثبيت مثل هذه الوحدة في نقاط الاستهلاك وتكوينها على 12 أو 9 أو 5 فولت أو حسب الحاجة.

دعونا نلقي نظرة فاحصة عليهم.

خصائص الشريحة:

• جهد الإدخال - من 2.4 إلى 40 فولت (حتى 60 فولت في الإصدار عالي الجهد)
• جهد الخرج - ثابت أو قابل للتعديل (من 1.2 إلى 37 فولت)
• تيار الخرج - ما يصل إلى 3 أمبير (مع تبريد جيد - ما يصل إلى 4.5 أمبير)
• تردد التحويل - 150 كيلو هرتز
• الغلاف - TO220-5 (التركيب عبر الفتحة) أو D2PAK-5 (التركيب على السطح)
• الكفاءة - 70-75% عند الجهد المنخفض، تصل إلى 95% في الأعلى

1. مصدر الجهد المستقر
2. دائرة المحول
3. ورقة البيانات
4. شاحن USB يعتمد على LM2596
5. استقرار الحالي
6. استخدامها في الأجهزة محلية الصنع
7. تعديل الانتاج الحالي والجهد
8. نظائرها المحسنة من LM2596

التاريخ - المثبتات الخطية

في البداية، سأشرح سبب كون محولات الجهد الخطي القياسية مثل LM78XX (على سبيل المثال 7805) أو LM317 سيئة. هنا هو الرسم البياني المبسط.

العنصر الرئيسي لمثل هذا المحول هو ترانزستور ثنائي القطب قوي يتم تشغيله بمعناه "الأصلي" - كمقاوم متحكم فيه. يعد هذا الترانزستور جزءًا من زوج دارلينجتون (لزيادة معامل نقل التيار وتقليل الطاقة اللازمة لتشغيل الدائرة). يتم ضبط التيار الأساسي بواسطة مضخم التشغيل، مما يضخم الفرق بين جهد الخرج والجهد الذي يحدده الأيون (مصدر الجهد المرجعي)، أي. يتم تمكينه بواسطة المخطط الكلاسيكيمضخم الخطأ

وبالتالي، يقوم المحول ببساطة بتشغيل المقاوم على التوالي مع الحمل، ويتحكم في مقاومته بحيث، على سبيل المثال، يتم إطفاء 5 فولت بالضبط عبر الحمل. من السهل حساب أنه عندما ينخفض ​​الجهد من 12 فولت إلى 5 (حالة شائعة جدًا لاستخدام الدائرة الدقيقة 7805)، يتم توزيع دخل 12 فولت بين المثبت والحمل بنسبة "7 فولت على المثبت + 5" فولت على الحمل." عند تيار نصف أمبير، يتم إطلاق 2.5 واط عند الحمل، وعند 7805 - ما يصل إلى 3.5 واط.

اتضح أن 7 فولت "الإضافية" تنطفئ ببساطة على المثبت وتتحول إلى حرارة. أولا، يسبب مشاكل في التبريد، وثانيا، فإنه يستهلك الكثير من الطاقة من مصدر الطاقة. عند تشغيله من مقبس الحائط، فإن هذا ليس مخيفًا جدًا (على الرغم من أنه لا يزال يسبب ضررًا للبيئة)، ولكن عند تشغيله بواسطة بطارية أو تعمل بالبطاريةلا يمكن نسيان هذا.

هناك مشكلة أخرى وهي أنه من المستحيل بشكل عام إنشاء محول تعزيز باستخدام هذه الطريقة. في كثير من الأحيان هناك مثل هذه الحاجة، ومحاولات حل هذه المشكلة قبل عشرين أو ثلاثين عاما مذهلة - مدى تعقيد توليف وحساب هذه الدوائر. واحدة من أبسط الدوائر من هذا النوع هي محول الدفع والسحب 5V->15V.

يجب الاعتراف بأنه يوفر عزلًا كلفانيًا، لكنه لا يستخدم المحول بكفاءة - يتم استخدام نصف الملف الأولي فقط في أي وقت.

دعونا ننسى ذلك مثل حلم سيءودعونا ننتقل إلى الدوائر الحديثة.

مصدر الجهد

مخطط

تعتبر الدائرة الدقيقة ملائمة للاستخدام كمحول تنحي: يوجد مفتاح ثنائي القطب قوي بالداخل، وكل ما تبقى هو إضافة المكونات المتبقية للمنظم - الصمام الثنائي السريع، والحث، ومكثف الإخراج، ومن الممكن أيضًا ثَبَّتَ مكثف الإدخال- 5 أجزاء فقط.

سيتطلب إصدار LM2596ADJ أيضًا دائرة ضبط جهد الخرج، وهما مقاومتان أو مقاومة واحدة متغيرة.

دائرة محول الجهد التنحي على أساس LM2596:

المخطط بأكمله معًا:

هنا يمكنك تحميل ورقة البيانات لLM2596.

مبدأ التشغيل: يقوم مفتاح قوي داخل الجهاز، يتم التحكم فيه بواسطة إشارة PWM، بإرسال نبضات الجهد إلى الحث. عند النقطة A، x% من الوقت يوجد جهد كامل، و(1-x)% من الوقت يكون الجهد صفرًا. يعمل مرشح LC على تنعيم هذه التذبذبات من خلال تسليط الضوء على مكون ثابت يساوي x * جهد الإمداد. يكمل الصمام الثنائي الدائرة عند إيقاف تشغيل الترانزستور.

الوصف الوظيفي التفصيلي

الحث يقاوم التغير في التيار من خلاله. عندما يظهر الجهد عند النقطة A، يقوم المحرِّض بإنشاء جهد حث ذاتي سلبي كبير، ويصبح الجهد عبر الحمل مساويًا للفرق بين جهد الإمداد وجهد الحث الذاتي. يزداد تيار الحث والجهد عبر الحمل تدريجيًا.

بعد اختفاء الجهد عند النقطة A، يسعى المحث إلى الحفاظ على التيار السابق المتدفق من الحمل والمكثف، ويقصره عبر الصمام الثنائي إلى الأرض - وينخفض ​​تدريجياً. وبالتالي، فإن جهد الحمل يكون دائمًا أقل من جهد الدخل ويعتمد على دورة تشغيل النبضات.

الجهد الناتج

الوحدة متوفرة في أربعة إصدارات: بجهد 3.3 فولت (مؤشر -3.3)، 5 فولت (مؤشر -5.0)، 12 فولت (مؤشر -12) ونسخة قابلة للتعديل LM2596ADJ. من المنطقي استخدام النسخة المخصصة في كل مكان، لأنها متوفرة بكميات كبيرة في مستودعات الشركات الإلكترونية ومن غير المرجح أن تواجه نقصًا فيها - ولا تتطلب سوى مقاومتين إضافيتين. وبالطبع فإن الإصدار 5 فولت يحظى بشعبية كبيرة أيضًا.

الكمية الموجودة في المخزون موجودة في العمود الأخير.

يمكنك ضبط جهد الخرج على شكل مفتاح DIP، ويرد هنا مثال جيد على ذلك، أو على شكل مفتاح دوار. في كلتا الحالتين، سوف تحتاج إلى بطارية من المقاومات الدقيقة - ولكن يمكنك ضبط الجهد دون الفولتميتر.

إطار

هناك خياران للسكن: مبيت التركيب المستوي TO-263 (طراز LM2596S) ومبيت TO-220 عبر الفتحة (طراز LM2596T). أفضل استخدام الإصدار المستوي من LM2596S، لأنه في هذه الحالة يكون المبدد الحراري هو اللوحة نفسها، وليست هناك حاجة لشراء مبدد حراري خارجي إضافي. بالإضافة إلى ذلك، فإن مقاومتها الميكانيكية أعلى بكثير، على عكس TO-220، والتي يجب ثملها بشيء ما، حتى على اللوحة - ولكن بعد ذلك يكون من الأسهل تثبيت الإصدار المستوي. أوصي باستخدام شريحة LM2596T-ADJ في مصادر الطاقة لأنه من الأسهل إزالة كمية كبيرة من الحرارة من علبتها.

تجانس تموج الجهد المدخلات

يمكن استخدامه كمثبت فعال "ذكي" بعد التصحيح الحالي. نظرًا لأن الدائرة الدقيقة تراقب جهد الخرج مباشرة، فإن التقلبات في جهد الدخل ستتسبب في تغيير متناسب عكسيًا في معامل تحويل الدائرة الدقيقة، وسيظل جهد الخرج طبيعيًا.

ويترتب على ذلك أنه عند استخدام LM2596 كمحول تنحي بعد المحول والمقوم، قد لا يكون لمكثف الإدخال (أي الموجود مباشرة بعد جسر الصمام الثنائي) سعة كبيرة(حوالي 50-100 فائق التوهج).

مكثف الإخراج

نظرًا لتردد التحويل العالي، لا يلزم أيضًا أن يكون لمكثف الإخراج سعة كبيرة. حتى المستهلك القوي لن يكون لديه الوقت لتقليل هذا المكثف بشكل كبير في دورة واحدة. لنقم بالحساب: خذ مكثفًا بقوة 100 ميكروفاراد، وجهد خرج 5 فولت، وحملًا يستهلك 3 أمبير. الشحن الكامل للمكثف q = C*U = 100e-6 μF * 5 V = 500e-6 μC.

في دورة تحويل واحدة، سيأخذ الحمل dq = I*t = 3 A * 6.7 μs = 20 μC من المكثف (وهذا يمثل 4% فقط من إجمالي شحنة المكثف)، وستبدأ على الفور دورة جديدة، و سيضع المحول جزءًا جديدًا من الطاقة في المكثف.

الشيء الأكثر أهمية هو عدم استخدام مكثفات التنتالوم كمكثفات الإدخال والإخراج. إنهم يكتبون بشكل صحيح في أوراق البيانات - "لا تستخدم في دوائر الطاقة"، لأنهم يتحملون بشكل سيء للغاية حتى الجهد الزائد على المدى القصير، ولا يحبون الجهد العالي التيارات الدافعة. استخدم المكثفات الإلكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم العادي.

الكفاءة والكفاءة وفقدان الحرارة

الكفاءة ليست عالية جدًا، حيث يتم استخدام الترانزستور ثنائي القطب كمفتاح قوي - وله انخفاض جهد غير صفري، حوالي 1.2 فولت. ومن هنا انخفاض الكفاءة عند الفولتية المنخفضة.

كما ترون، يتم تحقيق أقصى قدر من الكفاءة عندما يكون الفرق بين جهد الإدخال والإخراج حوالي 12 فولت. وهذا يعني أنه إذا كنت بحاجة إلى تقليل الجهد بمقدار 12 فولت، فسوف يتحول إلى حرارة الحد الأدنى للكميةطاقة.

ما هي كفاءة المحول؟ هذه هي القيمة التي تميز الخسائر الحالية - بسبب توليد الحرارة على مفتاح قوي مفتوح بالكامل وفقًا لقانون Joule-Lenz والخسائر المماثلة أثناء العمليات العابرة - عندما يكون المفتاح، على سبيل المثال، نصف مفتوح فقط. يمكن أن تكون تأثيرات كلا الآليتين قابلة للمقارنة من حيث الحجم، لذلك لا ينبغي للمرء أن ينسى كلا مساري الخسارة. يتم أيضًا استخدام كمية صغيرة من الطاقة لتشغيل "أدمغة" المحول نفسه.

من الناحية المثالية، عند تحويل الجهد من U1 إلى U2 وتيار الخرج I2، تكون طاقة الخرج تساوي P2 = U2*I2، وتكون طاقة الإدخال مساوية لها (الحالة المثالية). وهذا يعني أن تيار الإدخال سيكون I1 = U2/U1*I2.

في حالتنا، كفاءة التحويل أقل من الوحدة، لذلك سيبقى جزء من الطاقة داخل الجهاز. على سبيل المثال، مع الكفاءة η، ستكون طاقة الخرج P_out = η*P_in، والخسائر P_loss = P_in-P_out = P_in*(1-η) = P_out*(1-η)/η. بالطبع، سيتعين على المحول زيادة تيار الإدخال للحفاظ على تيار الخرج والجهد المحددين.

يمكننا أن نفترض أنه عند تحويل 12 فولت -> 5 فولت وتيار إخراج 1 أمبير، ستكون الخسائر في الدائرة الدقيقة 1.3 واط، وسيكون تيار الإدخال 0.52 أمبير. على أي حال، فهو أفضل من أي محول خطي، مما سيعطي ما لا يقل عن 7 واط من الخسائر، وسوف يستهلك 1 أمبير من شبكة الإدخال (بما في ذلك هذه المهمة عديمة الفائدة) - ضعف ذلك.

بالمناسبة، تحتوي الدائرة الدقيقة LM2577 على تردد تشغيل أقل بثلاث مرات، وكفاءتها أعلى قليلاً، نظرًا لوجود خسائر أقل في العمليات العابرة. ومع ذلك، فهو يحتاج إلى تصنيفات أعلى ثلاث مرات للمحث ومكثف الإخراج، مما يعني المزيد من المال وحجم اللوحة.

زيادة الانتاج الحالي

على الرغم من تيار الإخراج الكبير إلى حد ما للدائرة الدقيقة، في بعض الأحيان يكون هناك حاجة إلى المزيد تيار أعلى. كيفية الخروج من هذا الوضع؟

1. يمكن موازاة العديد من المحولات. وبطبيعة الحال، يجب ضبطها على نفس الجهد الناتج بالضبط. في هذه الحالة، لا يمكنك القيام بمقاومات SMD بسيطة في دائرة ضبط جهد التغذية الراجعة، فأنت بحاجة إلى استخدام إما مقاومات بدقة 1٪، أو ضبط الجهد يدويًا باستخدام مقاوم متغير.

إذا لم تكن متأكدًا من انتشار جهد صغير، فمن الأفضل موازاة المحولات من خلال تحويلة صغيرة، في حدود عدة عشرات من المللي أوم. خلاف ذلك، سوف يقع الحمل بأكمله على أكتاف المحول الأكثر الجهد العاليوقد لا يتعامل. 2. يمكن استخدامها تبريد جيد- مبدد حرارة كبير، لوحة دوائر مطبوعة متعددة الطبقات مساحة كبيرة. هذا سيجعل من الممكن [رفع التيار](/lm2596-tips-and-tricks/ "استخدام LM2596 في الأجهزة وتخطيط اللوحة") إلى 4.5 أمبير. 3. أخيرًا، يمكنك [تحريك المفتاح القوي](#a7) خارج علبة الدائرة الدقيقة. وهذا سيجعل من الممكن استخدام ترانزستور ذو تأثير ميداني مع انخفاض صغير جدًا في الجهد، وسيزيد بشكل كبير من تيار الخرج والكفاءة.

شاحن USB لـ LM2596

يمكنك صنع شاحن USB مناسب جدًا للسفر. للقيام بذلك، تحتاج إلى ضبط المنظم على جهد 5 فولت، وتزويده بمنفذ USB وتوفير الطاقة للشاحن. أستخدم بطارية ليثيوم بوليمر طراز راديو تم شراؤها في الصين والتي توفر 5 أمبير في الساعة عند 11.1 فولت. هذا كثير - يكفي 8 مراتشحن هاتف ذكي عادي (دون مراعاة الكفاءة). مع الأخذ في الاعتبار الكفاءة، سيكون على الأقل 6 مرات.

لا تنس تقصير دبابيس D+ وD في مقبس USB لإخبار الهاتف بأنه متصل بالشاحن وأن التيار المنقول غير محدود. وبدون هذا الحدث، سيعتقد الهاتف أنه متصل بالكمبيوتر وسيتم شحنه بتيار 500 مللي أمبير - لفترة طويلة جدًا. علاوة على ذلك، قد لا يعوض هذا التيار حتى الاستهلاك الحالي للهاتف، ولن يتم شحن البطارية على الإطلاق.

يمكنك أيضًا توفير مدخل منفصل بجهد 12 فولت من بطارية السيارةمع موصل ولاعة السجائر - وتبديل المصادر باستخدام نوع من المفاتيح. أنصحك بتثبيت مؤشر LED يشير إلى تشغيل الجهاز، حتى لا تنسى إيقاف تشغيل البطارية بعد الشحن الكامل - وإلا فإن الخسائر في المحول سوف تستنزف البطارية الاحتياطية تمامًا في غضون أيام قليلة.

هذا النوع من البطاريات ليس مناسبًا جدًا لأنه مصمم للتيارات العالية - يمكنك محاولة العثور على بطارية ذات تيار أقل وستكون أصغر حجمًا وأخف وزنًا.

استقرار الحالي

تعديل الإخراج الحالي

متوفر فقط مع إصدار جهد الخرج القابل للتعديل (LM2596ADJ). بالمناسبة، يصنع الصينيون أيضًا هذا الإصدار من اللوحة، مع تنظيم الجهد والتيار وجميع أنواع المؤشرات - يمكن شراء وحدة مثبت التيار الجاهزة على LM2596 مع حماية ماس كهربائى تحت اسم xw026fr4.

إذا كنت لا ترغب في استخدام وحدة جاهزة، وترغب في إنشاء هذه الدائرة بنفسك، فلا يوجد شيء معقد، باستثناء واحد: لا تتمتع الدائرة الدقيقة بالقدرة على التحكم في التيار، ولكن يمكنك إضافتها. سأشرح كيفية القيام بذلك، وسأوضح النقاط الصعبة على طول الطريق.

طلب

يعد المثبت الحالي أمرًا ضروريًا لتشغيل مصابيح LED القوية (بالمناسبة - مشروع المتحكم الدقيق الخاص بي برامج تشغيل LED عالية الطاقة) ، الثنائيات الليزرية، الطلاء الكهربائي، شحن البطارية. كما هو الحال مع مثبتات الجهد، هناك نوعان من هذه الأجهزة - الخطية والنبضية.

مثبت التيار الخطي الكلاسيكي هو LM317، وهو جيد جدًا في فئته - ولكن الحد الأقصى للتيار هو 1.5 أمبير، وهو ما لا يكفي للعديد من مصابيح LED عالية الطاقة. حتى لو قمت بتشغيل هذا المثبت باستخدام ترانزستور خارجي، فإن الخسائر عليه ببساطة غير مقبولة. العالم كله يثير ضجة حول استهلاك الطاقة للمصابيح الاحتياطية، ولكن هنا يعمل LM317 بكفاءة 30%، وهذه ليست طريقتنا.

لكن دائرتنا الصغيرة هي محرك مناسب لمحول الجهد النبضي الذي يحتوي على العديد من أوضاع التشغيل. الخسائر ضئيلة، حيث لا يتم استخدام أوضاع التشغيل الخطية للترانزستورات، فقط المفاتيح الرئيسية.

كان مخصصًا في الأصل لدوائر تثبيت الجهد، ولكن هناك العديد من العناصر التي تحوله إلى مثبت تيار. الحقيقة هي أن الدائرة الدقيقة تعتمد كليًا على إشارة "التعليقات" كردود فعل، ولكن ما يجب إطعامها به هو أمر متروك لنا.

في دائرة التبديل القياسية، يتم توفير الجهد إلى هذه الساق من مقسم جهد الخرج المقاوم. 1.2 فولت هو التوازن؛ إذا كانت التغذية المرتدة أقل، يقوم السائق بزيادة دورة عمل النبضات؛ ولكن يمكنك تطبيق الجهد على هذا المدخل من تحويلة التيار!

ناور

على سبيل المثال، عند تيار 3A، تحتاج إلى أخذ تحويلة بقيمة اسمية لا تزيد عن 0.1 أوم. عند مثل هذه المقاومة، سيحرر هذا التيار حوالي 1 واط، وهذا كثير. من الأفضل موازاة ثلاث تحويلات من هذا القبيل، والحصول على مقاومة قدرها 0.033 أوم، وانخفاض الجهد بمقدار 0.1 فولت وإطلاق الحرارة بمقدار 0.3 واط.

ومع ذلك، فإن مدخلات التغذية الراجعة تتطلب جهدًا كهربيًا قدره 1.2 فولت - ولدينا 0.1 فولت فقط. يضع المزيد من المقاومةغير منطقي (سيتم إطلاق الحرارة 150 مرة أكثر)، لذلك كل ما تبقى هو زيادة هذا الجهد بطريقة أو بأخرى. ويتم ذلك باستخدام مكبر للصوت التشغيلي.

مضخم تشغيلي غير مقلوب

المخطط الكلاسيكي، ما الذي يمكن أن يكون أبسط؟

نحن نتحد

نحن الآن نجمع بين دائرة محول الجهد المعتادة ومكبر الصوت باستخدام LM358 op-amp، الذي نقوم بتوصيل تحويلة التيار به.

المقاومة القوية 0.033 أوم هي تحويلة. يمكن تصنيعها من ثلاث مقاومات 0.1 أوم متصلة على التوازي، ولزيادة تبديد الطاقة المسموح به، استخدم مقاومات SMD في حزمة 1206، وضعها مع فجوة صغيرة (غير قريبة من بعضها البعض) وحاول ترك أكبر قدر من الطبقة النحاسية حولها. المقاومات وتحتها قدر الإمكان. يتم توصيل مكثف صغير بمخرج الملاحظات لتجنب الانتقال المحتمل إلى وضع المذبذب.

نحن ننظم كل من التيار والجهد

لنقم بتوصيل كلتا الإشارتين بمدخل الملاحظات - التيار والجهد. للجمع بين هذه الإشارات، سوف نستخدم مخطط الأسلاك المعتاد "و" على الثنائيات. إذا كانت الإشارة الحالية أعلى من إشارة الجهد، فسوف تسود والعكس صحيح.

بضع كلمات حول إمكانية تطبيق المخطط

لا يمكنك ضبط جهد الخرج. على الرغم من أنه من المستحيل تنظيم كل من تيار الخرج والجهد في نفس الوقت - إلا أنهما يتناسبان مع بعضهما البعض، مع معامل "مقاومة الحمل". وإذا نفذ مصدر الطاقة سيناريو مثل "جهد الخرج الثابت، ولكن عندما يتجاوز التيار، نبدأ في تقليل الجهد"، أي. CC/CV هو بالفعل شاحن.

الحد الأقصى لجهد إمداد الدائرة هو 30 فولت، حيث أن هذا هو الحد الأقصى لـ LM358. يمكنك تمديد هذا الحد إلى 40 فولت (أو 60 فولت مع إصدار LM2596-HV) إذا قمت بتشغيل مضخم التشغيل من صمام ثنائي زينر.

في الخيار الأخير، من الضروري استخدام مجموعة الصمام الثنائي كمجموع الثنائيات، حيث يتم تصنيع كلا الثنائيات داخل نفس العملية التكنولوجيةوعلى رقاقة سيليكون واحدة. سيكون انتشار معلماتها أقل بكثير من انتشار معلمات الثنائيات المنفصلة الفردية - وبفضل هذا سنحصل على دقة عالية لقيم التتبع.

تحتاج أيضًا إلى التأكد بعناية من عدم إثارة دائرة المضخم التشغيلي والانتقال إلى وضع الليزر. للقيام بذلك، حاول تقليل طول جميع الموصلات، وخاصة المسار المتصل بالطرف 2 من LM2596. لا تضع مضخم التشغيل بالقرب من هذا المسار، ولكن ضع الصمام الثنائي SS36 ومكثف الفلتر بالقرب من جسم LM2596، وتأكد من وجود حد أدنى لمساحة الحلقة الأرضية المتصلة بهذه العناصر - من الضروري ضمان الحد الأدنى من طول إرجاع المسار الحالي "LM2596 -> VD/C -> LM2596".

تطبيق LM2596 في الأجهزة وتخطيط اللوحة المستقلة

لقد تحدثت بالتفصيل عن استخدام الدوائر الدقيقة في أجهزتي وليس في شكل وحدة نمطية جاهزة مقال آخروالذي يناقش: اختيار الصمام الثنائي، والمكثفات، ومعلمات الحث، ويتحدث عنه أيضًا الأسلاك الصحيحةوبعض الحيل الإضافية.

فرص لمزيد من التطوير

نظائرها المحسنة من LM2596

أسهل طريقة بعد هذه الشريحة هي التبديل إلى LM2678. في جوهرها، هذا هو نفس محول التدرج، فقط مع ترانزستور التأثير الميداني، بفضله ترتفع الكفاءة إلى 92٪. صحيح أنه يحتوي على 7 أرجل بدلاً من 5، وهو غير متوافق مع الدبوس. ومع ذلك، فإن هذه الشريحة مشابهة جدًا وستكون خيارًا بسيطًا ومريحًا مع كفاءة محسنة.

L5973D– شريحة قديمة نوعًا ما توفر ما يصل إلى 2.5 أمبير وأكثر من ذلك بقليل كفاءة عالية. كما أن لديها ما يقرب من ضعف تردد التحويل (250 كيلو هرتز) - لذلك، هناك حاجة إلى تقييمات أقل للمحث والمكثف. ومع ذلك، رأيت ما يحدث لها إذا وضعتها مباشرة شبكة السيارة- في كثير من الأحيان يقرع التدخل.

ST1S10- كفاءة عالية (90٪ كفاءة) محول DC-DC المتدرج.

• يتطلب 5-6 مكونات خارجية؛

ST1S14- جهاز تحكم الجهد العالي (حتى 48 فولت). تردد التشغيل العالي (850 كيلو هرتز)، تيار الإخراج يصل إلى 4 أمبير، خرج الطاقة الجيد، الكفاءة العالية (لا تقل عن 85٪) ودائرة الحماية ضد تيار الحمل الزائد تجعله على الأرجح أفضل محول لتشغيل الخادم من 36 فولت مصدر.

إذا كان الحد الأقصى من الكفاءة مطلوبًا، فسيتعين عليك اللجوء إلى وحدات تحكم DC-DC غير المدمجة. المشكلة في وحدات التحكم المدمجة هي أنها لا تحتوي أبدًا على ترانزستورات طاقة باردة - مقاومة القناة النموذجية لا تزيد عن 200 مللي أوم. ومع ذلك، إذا كنت تستخدم وحدة تحكم بدون ترانزستور مدمج، فيمكنك اختيار أي ترانزستور، حتى AUIRFS8409–7P بمقاومة قناة تبلغ نصف ملي أوم

محولات DC-DC مع الترانزستور الخارجي

الجزء التالي

هذه المراجعة مخصصة لوحدة مثبت التبديل، والتي تقدمها المتاجر عبر الإنترنت تحت اسم "5A Lithium Charger CV CC Buck Step Down Power Module LED Driver". وبالتالي، فإن الوحدة عبارة عن محول نبضي مصمم للشحن بطاريات الليثيوم أيونفي أوضاع CV (الجهد الثابت) وCC (التيار المستمر)، بالإضافة إلى تشغيل مصابيح LED. سعر هذا الجهاز حوالي 2 دولار أمريكي. من الناحية الهيكلية، الوحدة عبارة عن لوحة دوائر مطبوعة يتم تثبيت جميع العناصر عليها، بما في ذلك مصابيح الإشارة LED وأدوات التحكم في الضبط. يظهر مظهر الوحدة في الشكل 1.

رسم لوحة الدوائر المطبوعةيظهر في الشكل. 2.

وفقًا لمواصفات الشركة المصنعة، تتميز الوحدة بالخصائص التقنية التالية:

• جهد الإدخال 6-38 فولت العاصمة.
• جهد الخرج قابل للتعديل 1.25-36 فولت تيار مستمر.
• تيار الخرج 0-5 أمبير (قابل للتعديل).
• قوة تحميل تصل إلى 75 فولت أمبير.
• الكفاءة أكثر من 96%.
• هناك حماية مدمجة ضد ارتفاع درجة الحرارة وقصر الدائرة في الحمل.
• أبعاد الوحدة 61.7x26.2x15 ملم.
• الوزن 20 جرام .

مزيج من السعر المنخفض والحجم الصغير والعالي الخصائص التقنيةأثار اهتمام المؤلف ورغبته في تحديد الخصائص الرئيسية للوحدة بشكل تجريبي.
لا توفر الشركة المصنعة مخططًا للدائرة الكهربائية، لذا كان علي أن أرسمه بنفسي. يتم عرض نتيجة هذا العمل في الشكل. 3.

أساس الجهاز هو شريحة DA2 XL4015 وهي تصميم صيني أصلي. تشبه هذه الشريحة إلى حد كبير شريحة LM2596 الشهيرة، ولكنها تتمتع بخصائص محسنة. ويبدو أن هذا يتحقق باستخدام قوية ترانزستور التأثير الميداني. ويرد وصف هذه الدائرة المصغرة في L1. في هذا الجهازيتم تضمين الدائرة الدقيقة بما يتوافق تمامًا مع توصيات الشركة المصنعة. المقاوم المتغير "CV" هو منظم جهد الخرج. تعتمد دائرة الحد من تيار الإخراج القابل للتعديل على مضخم التشغيل DA3.1. يقارن هذا مكبر الصوت انخفاض الجهد عبر المقاوم الحالي R9 مع الجهد المنظم المأخوذ منه المقاوم المتغير"نسخة." باستخدام هذا المقاوم، يمكنك ضبط المستوى المطلوب من الحد الحالي في حمل المثبت.

إذا تم تجاوز القيمة الحالية المحددة، فستظهر إشارة عالية المستوى عند خرج مكبر الصوت، وسيفتح مصباح HL2 LED الأحمر وسيزداد الجهد عند الإدخال 2 لشريحة DA2، مما سيؤدي إلى انخفاض الجهد والتيار عند خرج المثبت. بالإضافة إلى ذلك، سيشير توهج HL2 إلى أن الوحدة تعمل في وضع التثبيت الحالي (CC). يجب أن يضمن المكثف C5 استقرار وحدة التحكم الحالية.

يحتوي مضخم التشغيل الثاني DA3.2 على جهاز إشارة لتقليل التيار في الحمل إلى قيمة أقل من 9٪ من الحد الأقصى للتيار المحدد. إذا تجاوز التيار القيمة المحددة، فسيضيء مصباح LED HL3 الأزرق، وإلا فإنه يضيء الصمام الأخضر HL1. عند شحن بطاريات الليثيوم أيون، ينخفض الشحن الحاليهي إحدى العلامات التي تشير إلى انتهاء الشحن.
تحتوي شريحة DA1 على مثبت بجهد خرج يبلغ 5 فولت. يتم استخدام هذا الجهد لتشغيل مضخم التشغيل DA3، ويستخدم أيضًا لتشكيل الجهد المرجعي لمحدد التيار وإنذار انخفاض التيار.

لا يتم تعويض انخفاض الجهد عبر المقاوم الذي يتم قياسه بأي شكل من الأشكال، لذلك، مع زيادة التيار في الحمل، ينخفض ​​جهد الخرج للمثبت. لتقليل هذا العيب، تم اختيار قيمة مقاومة القياس الحالية لتكون صغيرة جدًا (0.05 أوم). ولهذا السبب، يمكن أن يسبب الانحراف في مضخم التشغيل DA3 عدم استقرار ملحوظ في كل من مستوى الحد الحالي للخرج ومستوى الإنذار.
أظهرت اختبارات الوحدة أن مقاومة الخرج للمثبت في وضع تنظيم الجهد (CV) يتم تحديدها بالكامل تقريبًا بواسطة المقاوم القياس الحالي وهي حوالي 0.06 أوم.
عامل استقرار الجهد حوالي 400.
لتقييم تبديد الحرارة، تم تطبيق جهد 12 فولت على مدخلات الوحدة. تم ضبط جهد الخرج على 5 فولت مع مقاومة حمل تبلغ 2.5 أوم (التيار 2 أمبير). بعد 30 دقيقة، تم تسخين شريحة DA2 والمغو L1 والصمام الثنائي VD1 إلى 71 و64 و48 درجة مئوية على التوالي.

كان التشغيل في وضع تثبيت تيار الحمل (SS) مصحوبًا بانتقال الدائرة الدقيقة DA2 إلى وضع توليد انفجار النبض. يختلف تردد التكرار ومدة الدفقات ضمن حدود واسعة اعتمادًا على حجم التيار. في هذه الحالة، حدث تأثير استقرار التيار، لكن التموجات عند خرج الوحدة زادت بشكل ملحوظ. بالإضافة إلى ذلك، كان تشغيل الجهاز في وضع CC مصحوبًا بصوت عالٍ إلى حد ما، وكان مصدره مغو L1.
إن تشغيل إنذار التخفيض الحالي لم يثير أي شكاوى. نجحت الوحدة في الصمود أمام ماس كهربائي في الحمل.

وبالتالي، فإن الوحدة تعمل في وضعي CV وCC، ولكن عند استخدامها، يجب أن تؤخذ الميزات الموضحة أعلاه في الاعتبار.
تمت كتابة هذه المراجعة بناءً على نتائج دراسة نسخة واحدة من الجهاز، مما يجعل النتائج التي تم الحصول عليها إرشادية بحتة.
وفقًا للمؤلف، يمكن استخدام مُثبِّت التبديل الموصوف بنجاح في حالة الحاجة إلى مصدر طاقة مدمج ورخيص الثمن وذو خصائص مُرضية.

قائمة العناصر الراديوية

تعيين	يكتب	فئة	كمية	ملحوظة	محل	مفكرة بلدي
DA1	منظم خطي	LM317L	1			إلى المفكرة
DA2	رقاقة	XL4015	1			إلى المفكرة
DA3	مكبر للصوت التشغيلي	LM358	1			إلى المفكرة
VD1	شوتكي ديود	SK54	1			إلى المفكرة
HL1	قاد	أخضر	1			إلى المفكرة
HL2	قاد	أحمر	1			إلى المفكرة
HL3	قاد	أزرق	1			إلى المفكرة
ج1، ج6	مكثف كهربائيا	220 ميكروفاراد 50 فولت	2			إلى المفكرة
C2-C4، C7	مكثف	0.47 درجة فهرنهايت	4			إلى المفكرة
ج5	مكثف	0.01 درجة فهرنهايت	1			إلى المفكرة
ر1	المقاوم	680 أوم	1			إلى المفكرة
R2	المقاوم	220 أوم	1			إلى المفكرة
ر3	المقاوم	330 أوم	1			إلى المفكرة
ر4	المقاوم	18 كيلو أوم	1			إلى المفكرة
ص7	المقاوم	100 كيلو أوم	1			إلى المفكرة
ص8	المقاوم	10 كيلو أوم	1

المثبتات الخطية لديها العيب العام- هذه كفاءة منخفضة وتوليد حرارة عالي. الأجهزة القوية التي تولد تيار حمل على نطاق واسع لها أبعاد ووزن كبير. للتعويض عن هذه العيوب، تم تطوير واستخدام مثبتات النبض.

جهاز يحافظ على جهد ثابت عند المستهلك الحالي عن طريق ضبطه بعنصر إلكتروني يعمل في وضع المفتاح. يوجد مثبت جهد التبديل، تمامًا مثل المثبت الخطي، في أنواع متتالية ومتوازية. تلعب الترانزستورات دور المفتاح في مثل هذه النماذج.

نظرًا لأن النقطة الفعالة لجهاز التثبيت تقع بشكل دائم تقريبًا في منطقة القطع أو التشبع، مروراً بالمنطقة النشطة، يتم توليد القليل من الحرارة في الترانزستور، وبالتالي فإن مثبت النبض يتمتع بكفاءة عالية.

يتم التثبيت عن طريق تغيير مدة النبضات، وكذلك التحكم في ترددها. ونتيجة لذلك، يتم التمييز بين تردد النبضة، وبعبارة أخرى، تنظيم العرض والعرض. تعمل مثبتات النبض في وضع النبض المشترك.

في أجهزة التثبيت مع التحكم في عرض النبضة، يكون لتردد النبضة قيمة ثابتة، وتكون مدة النبضات قيمة متغيرة. في الأجهزة التي تحتوي على التحكم في تردد النبضة، لا تتغير مدة النبضات، بل يتغير التردد فقط.

عند إخراج الجهاز، يتم عرض الجهد على شكل تموجات، وبالتالي فهو غير مناسب لتزويد المستهلك بالطاقة. قبل توفير الطاقة لحمل المستهلك، يجب أن تكون معادلة. للقيام بذلك، يتم تثبيت مرشحات التسوية بالسعة عند إخراج مثبتات النبض. أنها تأتي في وصلات متعددة، على شكل حرف L وغيرها.

يتم حساب متوسط ​​الجهد المطبق على الحمل بالصيغة:

• Ti – مدة الفترة.
• تي – مدة النبضة.
• Rн - قيمة مقاومة المستهلك، أوم.
• I(t) - قيمة التيار المار عبر الحمل، الأمبير.

قد يتوقف التيار عن التدفق عبر الفلتر مع بداية النبضة التالية، اعتمادًا على الحث. في هذه الحالة نحن نتحدث عن وضع التشغيل مع التيار المتردد. يمكن أن يستمر التيار أيضًا في التدفق، مما يعني التشغيل بالتيار المباشر.

مع زيادة حساسية الحمل لنبضات الطاقة، يتم تنفيذ وضع التيار المستمر، على الرغم من الخسائر الكبيرة في لف المحث والأسلاك. إذا كان حجم النبضات عند مخرج الجهاز ضئيلا، فمن المستحسن التشغيل بالتيار المتردد.

مبدأ التشغيل

بشكل عام، يشمل مثبت النبض محول النبضمع جهاز ضبط، ومولد، ومرشح معادلة يقلل من نبضات الجهد عند الخرج، وجهاز مقارنة يوفر إشارة للفرق بين جهد الإدخال والإخراج.

يظهر في الشكل رسم تخطيطي للأجزاء الرئيسية لمثبت الجهد.

يتم توفير الجهد عند خرج الجهاز إلى جهاز مقارنة بالجهد الأساسي. والنتيجة هي إشارة متناسبة. يتم توفيره للمولد بعد تضخيمه مسبقًا.

عندما ينظم في مولد، الفرق إشارة تناظريةيتم تعديلها إلى نبضات ذات تردد ثابت ومدة متغيرة. مع التحكم في تردد النبض، تكون مدة النبضات ذات قيمة ثابتة. يقوم بتغيير تردد نبضات المولد حسب خصائص الإشارة.

تمر نبضات التحكم الناتجة عن المولد إلى عناصر المحول. يعمل ترانزستور التحكم في الوضع الرئيسي. من خلال تغيير التردد أو الفاصل الزمني لنبضات المولد، من الممكن تغيير جهد الحمل. يقوم المحول بتعديل قيمة جهد الخرج اعتمادًا على خصائص نبضات التحكم. وفقا للنظرية، في الأجهزة ذات ضبط التردد والعرض، قد تكون نبضات الجهد عند المستهلك غائبة.

في مبدأ التتابعيتم إنشاء إشارة العمل، التي يتم التحكم فيها بواسطة المثبت، باستخدام الزناد. عند القبول الجهد المستمرفي الجهاز، يتم فتح الترانزستور الذي يعمل كمفتاح ويزيد من جهد الخرج. يحدد جهاز المقارنة إشارة الفرق، والتي وصلت إلى حد معين الحد الأعلى، سوف يغير حالة الزناد، وسوف يتحول ترانزستور التحكم إلى القطع.

سيبدأ جهد الخرج في الانخفاض. عندما ينخفض ​​الجهد إلى الحد الأدنى، يحدد جهاز المقارنة إشارة الفرق، وتبديل الزناد مرة أخرى، وسوف يذهب الترانزستور مرة أخرى إلى التشبع. سيزداد الفرق المحتمل عبر حمل الجهاز. لذلك متى نموذج التتابعالاستقرار، ويزيد الجهد الناتج، وبالتالي التسوية. يتم ضبط حد الزناد عن طريق ضبط سعة قيمة الجهد على جهاز المقارنة.

تتمتع المثبتات من نوع التتابع بسرعة استجابة متزايدة، على عكس الأجهزة ذات التحكم في التردد والعرض. هذه هي مصلحتهم. من الناحية النظرية، مع نوع تثبيت التتابع، ستكون هناك دائمًا نبضات عند إخراج الجهاز. وهذا هو عيبهم.

تعزيز استقرار

يتم استخدام منظمات التعزيز التبديلية مع الأحمال التي يكون فرق جهدها أعلى من الجهد عند إدخال الأجهزة. لا يحتوي المثبت على عزل كلفاني بين مصدر الطاقة والحمل. تسمى مثبتات التعزيز المستوردة محولات التعزيز. الأجزاء الرئيسية لهذا الجهاز:

يدخل الترانزستور في حالة التشبع، ويتدفق التيار عبر الدائرة من القطب الموجب عبر مغوِّي التخزين، الترانزستور. في هذه الحالة، تتراكم الطاقة في المجال المغناطيسي للمغوي. لا يمكن إنشاء تيار الحمل إلا عن طريق تفريغ السعة C1.

دعونا نطفئ جهد التبديل من الترانزستور. في الوقت نفسه، سوف يدخل موضع القطع، وبالتالي سيظهر EMF ذاتي الحث على دواسة الوقود. سيتم توصيله على التوالي مع جهد الدخل، ويتم توصيله بالمستهلك عبر الصمام الثنائي. سوف يتدفق التيار عبر الدائرة من القطب الموجب إلى المحرِّض، عبر الصمام الثنائي والحمل.

في هذه اللحظة المجال المغناطيسي خنق حثييزود الطاقة، والسعة C1 تحتفظ بالطاقة للحفاظ على الجهد عند المستهلك بعد دخول الترانزستور في وضع التشبع. الخانق مخصص لاحتياطي الطاقة ولا يعمل في مرشح الطاقة. عندما يتم تطبيق الجهد مرة أخرى على الترانزستور، فإنه سينفتح وستبدأ العملية برمتها مرة أخرى.

المثبتات مع الزناد شميت

هذا النوع جهاز نبضلها خصائصها الخاصة مع أصغر مجموعة من المكونات. يلعب الزناد دورًا رئيسيًا في التصميم. ويشمل المقارنة. وتتمثل المهمة الرئيسية للمقارنة في مقارنة قيمة فرق الجهد الناتج مع أعلى قيمة مسموح بها.

مبدأ تشغيل الجهاز باستخدام مشغل شميت هو أنه عندما يزيد الجهد الأقصى، يتم تحويل المشغل إلى وضع الصفر مع فتحة المفتاح الإلكتروني. في وقت واحد يتم تفريغ الخانق. عندما يصل الجهد إلى أدنى قيمة له، يتم إجراء التبديل بواحد. وهذا يضمن إغلاق المفتاح وتدفق التيار إلى جهاز التكامل.

تتميز هذه الأجهزة بدائرتها المبسطة، ولكن يمكن استخدامها في حالات خاصة، حيث أن مثبتات التبديل ليست سوى خطوة لأعلى وتنحي.

مثبت باك

المثبتات من النوع النبضي التي تعمل مع تقليل الجهد هي أجهزة طاقة مدمجة وقوية صدمة كهربائية. وفي الوقت نفسه، لديهم حساسية منخفضة لتدخل المستهلك مع جهد ثابت بنفس القيمة. لا يوجد عزل كلفاني للمخرجات والمدخلات في أجهزة التنحي. الأجهزة المستوردة تسمى المروحية. طاقة الإخراجفي مثل هذه الأجهزة يوجد دائمًا جهد دخل أقل. تظهر في الشكل دائرة مثبت النبض من النوع باك.

لنقم بتوصيل الجهد للتحكم في مصدر وبوابة الترانزستور الذي سيدخل في وضع التشبع. سوف يحمل التيار عبر الدائرة من القطب الموجب من خلال خنق التعادل والحمل. لا يتدفق التيار عبر الصمام الثنائي في الاتجاه الأمامي.

دعونا نطفئه السيطرة على الجهد، الذي يطفئ الترانزستور الرئيسي. بعد ذلك، سيكون في وضع القطع. سوف يمنع EMF الحثي لخنق التعادل المسار لتغيير التيار، والذي سوف يتدفق عبر الدائرة من خلال الحمل من الاختناق، على طول الموصل المشترك، الصمام الثنائي، ويأتي مرة أخرى إلى الاختناق. سيتم تفريغ السعة C1 وستحافظ على الجهد عند الخرج.

عندما يتم تطبيق فرق جهد الفتح بين مصدر وبوابة الترانزستور، فإنه سوف يدخل في وضع التشبع وسوف تتكرر السلسلة بأكملها مرة أخرى.

عكس استقرار

تُستخدم مثبتات التبديل من النوع المقلوب لتوصيل المستهلكين بجهد ثابت، حيث يكون للقطبية اتجاه قطبي معاكس لفرق الجهد عند خرج الجهاز. يمكن أن تكون قيمته أعلى من شبكة إمداد الطاقة، وتحت الشبكة، اعتمادًا على إعدادات المثبت. لا يوجد عزل كلفاني بين مصدر الطاقة والحمل. تسمى الأجهزة المستوردة من النوع المقلوب محولات تعزيز باك. يكون جهد الخرج لهذه الأجهزة دائمًا أقل.

لنقم بتوصيل فرق جهد التحكم، والذي سيفتح الترانزستور بين المصدر والبوابة. سيتم فتحه، وسوف يتدفق التيار عبر الدائرة من الموجب عبر الترانزستور، المحث، إلى الناقص. في هذه العملية، يحتفظ المحرِّض بالطاقة باستخدام طاقته المجال المغنطيسي. دعونا نطفئ فرق جهد التحكم من المفتاح الموجود على الترانزستور، وسوف يغلق. سوف يتدفق التيار من المحث عبر الحمل والصمام الثنائي ويعود إلى موضعه الأصلي. سيتم استهلاك الطاقة الاحتياطية الموجودة على المكثف والمجال المغناطيسي بواسطة الحمل. دعونا نطبق الطاقة على الترانزستور مرة أخرى على المصدر والبوابة. سوف يصبح الترانزستور مشبعًا مرة أخرى وستتكرر العملية.

المزايا والعيوب

مثل جميع الأجهزة، فإن مثبت التبديل المعياري ليس مثاليًا. لذلك، لديها إيجابيات وسلبيات خاصة بها. دعونا نلقي نظرة على المزايا الرئيسية:

• تحقيق المحاذاة بسهولة.
• اتصال سلس.
• أحجام مدمجة.
• استقرار الجهد الناتج.
• فترة استقرار واسعة.
• زيادة الكفاءة.

عيوب الجهاز:

• تصميم معقد.
• هناك العديد من المكونات المحددة التي تقلل من موثوقية الجهاز.
• الحاجة إلى استخدام أجهزة تعويض الطاقة.
• صعوبة أعمال الإصلاح.
• تعليم كمية كبيرةتدخل التردد.

التردد المسموح به

يمكن تشغيل مثبت النبض عند تردد تحويل كبير. هذه هي السمة المميزة الرئيسية عن الأجهزة التي تحتوي على محول شبكة. زيادة هذه المعلمة يجعل من الممكن الحصول على أصغر الأبعاد.

بالنسبة لمعظم الأجهزة، سيكون نطاق التردد 20-80 كيلو هرتز. ولكن عند اختيار PWM والأجهزة الرئيسية، من الضروري أن تأخذ في الاعتبار التوافقيات الحالية العالية. الحد الأعلى للمعلمة محدود بمتطلبات معينة تنطبق على أجهزة التردد اللاسلكي.

مخطط دائرة لمنظم جهد قابل للتعديل بسيط للغاية وعالي الطاقة وعالي الكفاءة

مساء الخير يا هواة الراديو الأعزاء!
مرحبا بكم في الموقع ""

اليوم نحن معك دعونا نفكر في دائرة مثبت الجهد القوي القابل للتعديل بالنبض. هذا المخططيمكن استخدامه للتثبيت في أجهزة راديو الهواة ذات جهد خرج ثابت وفي مصادر الطاقة ذات جهد خرج قابل للتعديل. على الرغم من أن الدائرة بسيطة جدًا، إلا أنها تحتوي على ما يكفي خصائص جيدةومتاح للتكرار من قبل هواة الراديو مع أي تدريب أساسي.

أساس هذا المثبت هو دائرة كهربائية دقيقة متخصصة LM-2596T-ADJ، وهو مخصص خصيصًا لبناء مثبتات النبض الجهد قابل للتعديل. تحتوي الدائرة الدقيقة على حماية تيار الإخراج والحماية الحرارية. بالإضافة إلى ذلك، تحتوي الدائرة على صمام ثنائي D1 – صمام ثنائي شوتكي من النوع 1N5822و خنقمصنوع في المصنع (من حيث المبدأ، يمكنك صنعه بنفسك) الحث 120 ميكروهنري.المكثفات C1 و C2 - قيد التشغيل جهد التشغيللا يقل عن 50 فولت المقاوم R1 بقوة 0.25 واط.

للحصول على جهد خرج قابل للتعديل، من الضروري توصيل مقاومة متغيرة بالطرفين 1 و2 (بأقصر طول ممكن لأسلاك التوصيل). إذا كان من الضروري الحصول على جهد ثابت عند الخرج، فبدلاً من المقاوم المتغير، يتم تثبيت جهد ثابت، ويتم تحديد قيمته تجريبياً.

بالإضافة إلى ذلك، تحتوي سلسلة LM-2596 على مثبتات ثابتة للجهد 3.3 فولت و5 فولت و12 فولت، ويكون مخطط الاتصال الخاص بها أبسط (يمكن الاطلاع عليه في ورقة البيانات).

تحديد:

كما ترون، فإن خصائص استخدام هذه الدائرة في مصدر الطاقة مناسبة تمامًا (وفقًا لورقة البيانات، يتم تنظيم جهد الخرج ضمن 1.2-37 فولت). تبلغ كفاءة المثبت عند جهد دخل 12 فولت وجهد خرج 3 فولت وتيار حمل 3 أمبير 73٪. عند عمل هذا المثبت يجب ألا ننسى أنه كلما زاد جهد الدخل وانخفض جهد الخرج، انخفض تيار الحمل المسموح به، لذلك يجب تركيب هذا المثبت على مشعاع بمساحة لا تقل عن 100 سم مربع . إذا كانت الدائرة ستعمل بتيارات حمل منخفضة، فليس من الضروري تركيب مشعاع.

فيما يلي مظهر الأجزاء الرئيسية وتكلفتها التقريبية في المتاجر عبر الإنترنت وموقع الأجزاء على اللوحة.

على أساس ترتيب الأجزاء، الإنتاج الذاتيلوحة الدوائر المطبوعة ليست صعبة.

يمكن أن تعمل هذه الدائرة في وضع تثبيت تيار الإخراج، مما يسمح باستخدامها للشحن البطاريات، تشغيل مصباح قوي أو مجموعة من مصابيح LED القوية، وما إلى ذلك.

لتحويل الدائرة إلى وضع تثبيت التيار، من الضروري تركيب مقاومة على التوازي مع المقاومة R1، والتي يتم تحديد قيمتها بالصيغة: R = 1.23/I

تبلغ تكلفة هذا المخطط حوالي 300 روبل، وهو ما لا يقل عن 100 روبل أرخص من شراء المنتج النهائي.

ل الأداء الطبيعيتتطلب الأجهزة المنزلية جهدًا ثابتًا. كقاعدة عامة، يمكن أن تحدث حالات فشل مختلفة على الشبكة. قد ينحرف الجهد عن 220 فولت وقد يتعطل الجهاز. المصابيح هي أول من يتعرض للضرب. إذا اعتبرنا الأجهزة المنزليةفي المنزل، قد تتعرض أجهزة التلفزيون وأجهزة الصوت وغيرها من الأجهزة التي تعمل من التيار الكهربائي للتلف.

في هذه الحالة، يأتي مثبت الجهد النبضي لمساعدة الناس. إنه قادر تمامًا على التعامل مع الزيادات التي تحدث يوميًا. يشعر الكثير من الناس بالقلق إزاء مسألة كيفية حدوث قطرات الجهد وما يرتبط بها. أنها تعتمد بشكل رئيسي على الحمل على المحول. واليوم، يتزايد باستمرار عدد الأجهزة الكهربائية في المباني السكنية. ونتيجة لذلك، لا بد أن يزداد الطلب على الكهرباء.

وينبغي أيضا أن يؤخذ في الاعتبار ذلك مبنى سكنيقد يتم تثبيت الكابلات التي عفا عليها الزمن بالفعل. في المقابل، فإن أسلاك الشقق في معظم الحالات ليست مصممة للأحمال الثقيلة. لحماية معداتك في المنزل، يجب عليك التعرف بمزيد من التفصيل على تصميم مثبتات الجهد، وكذلك مبدأ عملها.

ما هي الوظائف التي يؤديها المثبت؟

بشكل أساسي، يعمل مثبت جهد التبديل كوحدة تحكم في الشبكة. تتم مراقبة جميع القفزات بواسطته والقضاء عليها. ونتيجة لذلك، يتلقى الجهاز جهدا مستقرا. يؤخذ التداخل الكهرومغناطيسي أيضًا في الاعتبار بواسطة المثبت ولا يمكن أن يؤثر على تشغيل الأجهزة. وبذلك تتخلص الشبكة من الازدحام وتنتهي الحالات عمليا.

جهاز استقرار بسيط

إذا نظرنا إلى جهد النبض القياسي، فسيتم تثبيت ترانزستور واحد فقط فيه. كقاعدة عامة، يتم استخدامها حصريا من نوع التبديل، لأنها تعتبر اليوم أكثر كفاءة. ونتيجة لذلك، يمكن زيادة كفاءة الجهاز بشكل كبير.

العنصر الثاني المهم في مثبت جهد التبديل يجب أن يسمى الثنائيات. في المخطط المعتاد، لا يمكنك العثور على أكثر من ثلاثة منهم. وهي متصلة ببعضها البعض باستخدام دواسة الوقود. المرشحات مهمة للتشغيل العادي للترانزستورات. يتم تثبيتها في البداية وأيضًا في نهاية السلسلة. في هذه الحالة، وحدة التحكم هي المسؤولة عن تشغيل المكثف. يعتبر مقسم المقاوم جزءًا لا يتجزأ منه.

كيف يعمل هذا؟

اعتمادًا على نوع الجهاز، قد يختلف مبدأ تشغيل مثبت جهد النبض. بالنظر إلى النموذج القياسي، يمكننا القول أن التيار الأول يطبق على الترانزستور. في هذه المرحلة، يحدث تحولها. بعد ذلك، يتم تشغيل الثنائيات، والتي تشمل مسؤولياتها نقل الإشارة إلى المكثف. بمساعدة المرشحات، يتم القضاء على التداخل الكهرومغناطيسي. في هذه اللحظة، يقوم المكثف بتنعيم تقلبات الجهد والتيار من خلال المحث مقسم مقاوميعود إلى الترانزستورات للتحويل.

أجهزة محلية الصنع

يمكنك عمل مثبت جهد التبديل بيديك، لكن سيكون لديهم ذلك قوة منخفضة. في هذه الحالة، يتم تثبيت المقاومات الأكثر شيوعا. إذا كنت تستخدم أكثر من ترانزستور واحد في الجهاز، يمكنك تحقيق كفاءة عالية. مهمة هامةوفي هذا الصدد هو تركيب المرشحات. أنها تؤثر على حساسية الجهاز. في المقابل، أبعاد الجهاز ليست مهمة على الإطلاق.

المثبتات مع الترانزستور واحد

يمكن لمثبت جهد التيار المستمر من هذا النوع أن يتباهى بكفاءة تصل إلى 80٪. كقاعدة عامة، تعمل في وضع واحد فقط ولا يمكنها التعامل إلا مع التداخل البسيط في الشبكة.

ردود الفعل في هذه الحالة غائبة تماما. يعمل الترانزستور الموجود في دائرة استقرار جهد التبديل القياسية بدون مجمع. ونتيجة لذلك، يتم تطبيق جهد كبير على الفور على المكثف. يمكن استدعاء ميزة مميزة أخرى للأجهزة من هذا النوع إشارة ضعيفة. يمكن لمكبرات الصوت المختلفة حل هذه المشكلة.

ونتيجة لذلك، يمكن تحقيق أداء أفضل للترانزستورات. يجب أن يكون المقاوم للجهاز في الدائرة في الخلف، وفي هذه الحالة سيكون من الممكن تحقيق تشغيل أفضل للجهاز. كمنظم في الدائرة، يحتوي مثبت الجهد الثابت النبضي على وحدة تحكم. هذا العنصر قادر على إضعاف وزيادة قوة الترانزستور. تحدث هذه الظاهرة بمساعدة الاختناقات المتصلة بالثنائيات في النظام. يتم التحكم في الحمل على المنظم من خلال المرشحات.

مثبتات الجهد من النوع الرئيسي

لماذا تثبيت المعوضات؟

في معظم الحالات، يلعب المعوضون دورًا ثانويًا في المثبت. ويرتبط بتنظيم النبضات. تتعامل الترانزستورات بشكل أساسي مع هذا. ومع ذلك، لا يزال للمعوضين مزاياهم. في هذه الحالة، يعتمد الكثير على الأجهزة المتصلة بمصدر الطاقة.

إذا كنا نتحدث عن المعدات الراديوية، فأنت بحاجة إلى نهج خاص. يرتبط بالاهتزازات المختلفة التي ينظر إليها مثل هذا الجهاز بشكل مختلف. في هذه الحالة، يمكن للمعوضات أن تساعد الترانزستورات على استقرار الجهد. تركيب مرشحات إضافية في الدائرة، كقاعدة عامة، لا يحسن الوضع. وفي الوقت نفسه، فإنها تؤثر بشكل كبير على الكفاءة.

عيوب العزل الجلفاني

يتم تركيب عوازل كلفانية لنقل الإشارات فيما بينها عناصر مهمةأنظمة. يمكن أن تسمى مشكلتهم الرئيسية بالتقدير غير الصحيح لجهد الإدخال. يحدث هذا غالبًا مع نماذج المثبتات القديمة. وحدات التحكم الموجودة فيها غير قادرة على معالجة المعلومات بسرعة وتوصيل المكثفات للعمل. ونتيجة لذلك، تعاني الثنائيات أولا. إذا تم تركيب نظام الترشيح خلف المقاومات الدائرة الكهربائية، ثم يحترقون للتو.