تأخذ منظمات الجهد جهد دخل وتخلق 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. وتشمل الأخرى طوبولوجيا 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 ميزة شائعة في العديد من الدوائر لضمان توفير جهد ثابت ومستقر للإلكترونيات الحساسة.
كيف تعمل منظمات الجهد الخطي
يتطلب الحفاظ على جهد ثابت بإدخال غير معروف وربما صاخب إشارة مرجعية لتوضيح التعديلات التي يجب إجراؤها. تستخدم المنظمات الخطية ترانزستور طاقة 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 تحويله إلى حرارة - غالبًا الكثير من الحرارة. نظرًا لأن الطاقة الإجمالية المحولة إلى حرارة تساوي انخفاض الجهد بين جهد الدخل والجهد الناتج مضروبًا في التيار الموفر ، يمكن أن تكون الطاقة المشتتة عالية جدًا في كثير من الأحيان ، وتتطلب خافضات حرارة جيدة.
الشكل البديل للمنظم الخطي هو منظم التحويلة ، مثل الصمام الثنائي Zener. 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 يعمل تبديل منظمات الجهد
يعمل منظم الجهد الكهربائي على مبدأ مختلف عن منظمات الجهد الخطي. بدلاً من العمل كمغسلة للجهد أو التيار لتوفير ناتج ثابت ، يخزن منظم التبديل الطاقة عند مستوى محدد ويستخدم التغذية المرتدة لضمان الحفاظ على مستوى الشحن بأقل تموج للجهد. تسمح هذه التقنية لمنظم التبديل أن يكون أكثر كفاءة من المنظم الخطي عن طريق تشغيل الترانزستور بالكامل (بأقل مقاومة) فقط عندما تحتاج دائرة تخزين الطاقة إلى انفجار من الطاقة. يقلل هذا النهج إجمالي الطاقة المهدرة في النظام إلى مقاومة الترانزستور أثناء التبديل حيث ينتقل من التوصيل (مقاومة منخفضة جدًا) إلى غير موصل (مقاومة عالية جدًا) وخسائر الدوائر الصغيرة الأخرى.
كلما كانت مفاتيح منظم التبديل أسرع ، قلت سعة تخزين الطاقة التي يحتاجها للحفاظ على جهد الخرج المطلوب ، مما يعني أنه يمكن استخدام مكونات أصغر. ومع ذلك ، فإن تكلفة التبديل الأسرع هي خسارة في الكفاءة حيث يتم إنفاق المزيد من الوقت في الانتقال بين الحالات الموصلة وغير الموصلة. يتم فقدان المزيد من الطاقة من التسخين المقاوم.
أحد الآثار الجانبية الأخرى للتبديل الأسرع هو زيادة الضوضاء الإلكترونية الناتجة عن منظم التبديل. باستخدام تقنيات التحويل المختلفة ، يمكن لمنظم التحويل:
- تنحى جهد الدخل (طوبولوجيا باك).
- تصعيد الجهد (طوبولوجيا التعزيز).
- كلاهما يتنحى أو يصعد الجهد (باك-دفعة) حسب الحاجة للحفاظ على جهد الخرج المطلوب.
هذه المرونة تجعل تبديل المنظمين خيارًا رائعًا للعديد من التطبيقات التي تعمل بالبطارية لأن منظم التبديل يمكنه زيادة أو زيادة جهد الدخل من البطارية أثناء تفريغ البطارية.
