كيف يجب فصل مصدر الطاقة؟

“يتمثل الهدف النهائي لفصل إمداد الطاقة في تمكين الحمل من العمل بشكل طبيعي ، وجعل خصائص مصدر الطاقة أقرب إلى مصدر الطاقة المثالي – الاستجابة السريعة للطلب الحالي للحمل ، والجهد المستقر ، والنظيف وخالي من الضوضاء. يتم تقليل تداخل الاقتران الناتج عن مصدر الطاقة بين الأجزاء المختلفة للدائرة إلى الحد الأدنى.

“

يتمثل الهدف النهائي لفصل إمداد الطاقة في تمكين الحمل من العمل بشكل طبيعي ، وجعل خصائص مصدر الطاقة أقرب إلى مصدر الطاقة المثالي – الاستجابة السريعة للطلب الحالي للحمل ، والجهد المستقر ، والنظيف وخالي من الضوضاء. قلل من تداخل الاقتران الناتج عن مصدر الطاقة بين الأجزاء المختلفة للدائرة.

1. مصدر الطاقة المثالي:

جهد “مصدر الطاقة المثالي” مستقر ، بدون أي ضوضاء ، طاقة الخرج غير محدودة ، وسرعة الاستجابة سريعة بلا حدود. أي بغض النظر عن كيفية تغير التيار الذي يستهلكه الحمل وبأي سرعة ، يجب أن يكون جهد مصدر الطاقة ثابتًا. لن يتأثر بالحمل ، كما أنه يلبي تمامًا متطلبات إمداد الطاقة للحمل ، ولن يؤثر على التشغيل العادي للحمل.

2. مقدمة موجزة لأجهزة الإمداد بالطاقة الشائعة في الدوائر الفعلية:

هناك نوعان من أجهزة الطاقة الفعلية التي غالبًا ما تستخدم في الدوائر الإلكترونية:

منظم خطي:

يستخدم مبدأ مصدر الطاقة هذا مبدأ التغذية الراجعة السلبية ، ويتم تقسيم جهد الخرج على مقاومين ثم يتم إعادته مرة أخرى إلى طرف الإدخال الخاص بـ “المرجع أمبير” ، ويتم توصيل طرف الإدخال الآخر لجهاز op amp بـ الجهد المرجعي الثابت Vref ، وفقًا للافتراضي استنادًا إلى مبدأ الفاصل الافتراضي القصير وردود الفعل السلبية ، سيقوم المرجع op amp تلقائيًا بضبط جهد الخرج ، وبالتالي ضبط مقاومة أنبوب الضبط (FET في الشكل) ، بحيث يلبي جهد الخرج Vout و Vref Vout ・ R2 / (R1 + R2) = Vref. يمكن ملاحظة أن مصدر الطاقة الخطي المنظم يمكن أن يكون مكافئًا لمقاوم متغير متصل في سلسلة بين مصدر الطاقة والحمل.عندما يتغير جهد مصدر الطاقة أو تيار الحمل ، تتغير مقاومة المقاوم وفقًا لذلك ، لذلك أن الجهد مقسومًا على ثابت الحمل.

تحويل التيار الكهربائي:

يعمل FET كمفتاح. عند تشغيل FET ، يقوم مزود الطاقة بشحن المحرِّض والمكثف ، ويوفر الطاقة للحمل. عند إيقاف تشغيل FET ، تشكل الطاقة المخزنة في المحث والمكثف حلقة من خلال الصمام الثنائي الحر لتوفير الطاقة للحمل. يمكن ضبط جهد الخرج عن طريق التحكم في دورة عمل مفتاح FET.

موردات الطاقة المستخدمة بشكل شائع في الدوائر الإلكترونية هما النوعان أعلاه. لهذين النوعين مزايا وعيوب خاصة بهما ، بالإضافة إلى حالات استخدام مختلفة ، ويمكن تقسيم كل منهما إلى فئات فرعية متعددة ، والتي تتجاوز نطاق الطاقة فصل العرض في هذه المقالة. من المقدمة الموجزة أعلاه ، يمكننا أن نرى أن هذين المزودين العمليين للطاقة لهما قيود.

3. الفجوة بين مصدر الطاقة الفعلي ومصدر الطاقة المثالي:

(1) توجد فجوة بين خصائص جهاز إمداد الطاقة الفعلي ومصدر الطاقة المثالي:

سرعة الاستجابة: كما ذكرنا سابقًا ، يتم تنظيم مصدر الطاقة الخطي المنظم عن طريق تغيير مقاومة أنبوب الضبط من خلال ردود الفعل السلبية. لكن عرض النطاق الترددي لـ op amp محدود ، وتستغرق عملية التعليقات السلبية قدرًا معينًا من الوقت. لذلك ، يتطلب مصدر الطاقة المنظم الخطي الفعلي وقت استجابة معين. بمعنى آخر ، عندما يتغير جهد الدخل أو تيار الحمل بسرعة كبيرة أو أن السعة كبيرة جدًا ، لا يتوفر لجهاز إمداد الطاقة وقت للاستجابة أو لا يمكنه التخلص تمامًا من هذا التغيير ، فإن جهد إمداد الطاقة للحمل سوف التغيير ، مما يؤثر على التشغيل الطبيعي للحمل.

خصائص الضوضاء: نظرًا لأن مصدر طاقة التبديل يعمل في حالة التبديل ، أي أن هناك تغييرًا حادًا في التيار داخل الدائرة ، تكون الضوضاء أكبر من تلك الخاصة بالمنظم الخطي. بالإضافة إلى ذلك ، فإن أجهزة أشباه الموصلات المختلفة داخل مزود الطاقة لها ضوضاء أيضًا. سيكون لهذه الضوضاء والخصائص غير المثالية لمصدر الطاقة تأثير معين على الحمل.

تتضمن المعلمات التي تصف خصائص جهاز إمداد الطاقة على وجه التحديد معدل الضبط الخطي ومعدل ضبط الحمل وضوضاء جهد الخرج.

(2) آثار ثنائي الفينيل متعدد الكلور لها تأثير على جودة الطاقة:

نعلم جميعًا أن مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالية السرعة هي عمومًا لوحات متعددة الطبقات ، لها طبقة طاقة مخصصة لتقليل الحث الطفيلي لخط الطاقة. يتمثل دور المحاثة في إعاقة التغيير السريع للتيار ، فإذا كان الحث الطفيلي لخط الطاقة كبيرًا ، وعندما يحتاج الحمل فجأة إلى التيار ، لا يمكن الحصول عليه من مزود الطاقة في الوقت المناسب. يمكن لطائرة الطاقة العريضة تقليل الحث الطفيلي وتحسين جودة مصدر الطاقة.

ومع ذلك ، لا يزال الحث الطفيلي موجودًا. من أجل توفير التيار الآني الذي تتطلبه الرقاقة ، غالبًا ما يتم وضع مكثفات الفصل عند دبابيس الشريحة (يمكن تغيير تيار المكثف فجأة ، لكن لا يمكن تغيير الجهد فجأة).

(3) يؤثر التداخل الخارجي على جودة مصدر الطاقة:

سيتأثر خط الطاقة أيضًا بالتداخل الكهرومغناطيسي للإشارات والمسافات الأخرى على اللوحة أثناء عملية التوجيه ، مما سيزيد من الضوضاء. يمكن لمكثفات الفصل أن ترشح هذه الضوضاء بشكل فعال.