ما هي منظمات الجهد وكيف تعمل في الإلكترونيات؟

الجهد المنظم خذ جهد الدخل وقم بإنشاء جهد خرج منظم بغض النظر عن جهد الدخل عند مستوى جهد ثابت أو مستوى جهد قابل للتعديل. يتم التعامل مع هذا التنظيم التلقائي لمستوى جهد الخرج من خلال تقنيات التغذية الراجعة المختلفة. بعض هذه التقنيات بسيطة مثل الصمام الثنائي Zener. تشتمل الأنظمة الأخرى على طبولوجيا ردود الفعل المعقدة التي تعمل على تحسين الأداء والموثوقية والكفاءة وإضافة ميزات أخرى مثل زيادة جهد الخرج فوق جهد الإدخال لمنظم الجهد.

منظمات الجهد هي سمة مشتركة في العديد الدوائر لضمان توفير جهد ثابت ومستقر للإلكترونيات الحساسة.

كيف تعمل منظمات الجهد الخطي

يتطلب الحفاظ على جهد ثابت بإدخال غير معروف ومن المحتمل أن يكون مزعجًا إشارة تغذية مرتدة لتوضيح التعديلات التي يجب إجراؤها. المنظمين الخطيين يستخدمون أ ترانزستور الطاقة كمقاوم متغير يعمل مثل النصف الأول من شبكة مقسم الجهد. يعمل خرج مقسم الجهد على تشغيل ترانزستور الطاقة بشكل مناسب للحفاظ على جهد خرج ثابت.

لأن الترانزستور يتصرف مثل المقاوم ، فإنه يهدر الطاقة عن طريق تحويلها إلى حرارة - في كثير من الأحيان الكثير من الحرارة. نظرًا لأن الطاقة الإجمالية المحولة إلى حرارة تساوي انخفاض الجهد بين جهد الدخل و جهد الخرج يضاعف التيار الموفر ، يمكن أن تكون الطاقة المشتتة عالية جدًا في كثير من الأحيان ، وتتطلب الخير خافضات حرارة.

الشكل البديل للمنظم الخطي هو منظم التحويلة ، مثل a الصمام الثنائي زينر. بدلاً من العمل كمقاومة سلسلة متغيرة كما يفعل المنظم الخطي النموذجي ، يوفر منظم التحويل مسارًا إلى الأرض لتدفق الجهد الزائد (والتيار) خلاله. غالبًا ما يكون هذا النوع من المنظم أقل كفاءة من المنظم الخطي المتسلسل النموذجي. إنه عملي فقط عندما تكون هناك حاجة إلى القليل من الطاقة وتوفيرها.

كيف تعمل تبديل منظمات الجهد

يعمل منظم جهد التحويل على مبدأ مختلف عن منظمات الجهد الخطي. بدلاً من العمل كمغسلة جهد أو تيار لتوفير ناتج ثابت ، يخزن منظم التحويل الطاقة عند مستوى محدد وتستخدم التغذية المرتدة لضمان الحفاظ على مستوى الشحن بأقل جهد كهربائي تموج. تسمح هذه التقنية لمنظم التحويل بأن يكون أكثر كفاءة من المنظم الخطي عن طريق تحويل أ الترانزستور قيد التشغيل بالكامل (مع الحد الأدنى من المقاومة) فقط عندما تحتاج دائرة تخزين الطاقة إلى انفجار طاقة. هذا النهج يقلل من إجمالي الطاقة المهدرة في النظام لمقاومة الترانزستور أثناء التبديل كما هو التحولات من إجراء (مقاومة منخفضة جدًا) إلى غير موصل (مقاومة عالية جدًا) وخسائر الدوائر الصغيرة الأخرى.

كلما كانت مفاتيح منظم التبديل أسرع ، قلت سعة تخزين الطاقة التي تحتاجها للحفاظ على جهد الخرج المطلوب ، مما يعني أنه يمكن استخدام مكونات أصغر. ومع ذلك ، فإن تكلفة التبديل الأسرع هي خسارة في الكفاءة حيث يتم قضاء المزيد من الوقت في الانتقال بين الحالات الموصلة وغير الموصلة. يتم فقد المزيد من الطاقة من التسخين المقاوم.

من الآثار الجانبية الأخرى للتبديل الأسرع زيادة الضوضاء الإلكترونية الناتجة عن منظم التحويل. باستخدام تقنيات التحويل المختلفة ، يمكن لمنظم التحويل:

• تنحى عن جهد الدخل (طوبولوجيا باك).
• تصعيد الجهد (طوبولوجيا التعزيز).
• كلاهما ينزل أو يصعد الجهد (باك-دفعة) حسب الحاجة للحفاظ على جهد الخرج المطلوب.

تجعل هذه المرونة تبديل المنظمين خيارًا رائعًا للعديد من التطبيقات التي تعمل بالبطارية بسبب يمكن لمنظم التحويل تصعيد أو زيادة جهد الدخل من البطارية مثل البطارية التفريغ.