تأخذ منظمات الجهد جهد الدخل وتخلق جهد خرج منظم إما عند مستوى ثابت أو قابل للتعديل. يتم التعامل مع هذا التنظيم التلقائي لمستوى جهد الخرج بشكل مختلف بواسطة أنواع مختلفة من منظمات الجهد.
أنواع منظمات الجهد
أكثر أنواع منظمات الجهد التي يمكن استخدامها بأسعار معقولة وغالبًا ما تكون أسهلها هي منظمات الجهد الخطي. المنظمات الخطية مضغوطة وغالبًا ما تستخدم في أنظمة الجهد المنخفض والطاقة المنخفضة. تعد منظمات التبديل أكثر كفاءة من منظمات الجهد الخطي ، ولكنها أصعب في العمل معها وتكون أكثر تكلفة. ثنائيات زينر غير مكلفة وسهلة الاستخدام ولكنها أقل كفاءة من المنظمات الخطية.
منظمات خطية
إحدى الطرق الأساسية لتوفير جهد ثابت للإلكترونيات هي استخدام منظم جهد خطي قياسي ثلاثي السنون ، مثل LM7805 ، والذي يوفر خرج 5 فولت ، 1 أمبير مع جهد إدخال تصل إلى 36 فولت (حسب الطراز).
تعمل المنظمات الخطية عن طريق ضبط مقاومة السلسلة المكافئة (ESR) للمنظم بناءً على جهد التغذية المرتدة ، لتصبح في الأساس دائرة مقسم للجهد. يتيح ذلك للمنظم إخراج جهد ثابت بغض النظر عن الحمل الحالي الموضوع عليه ، حتى سعته الحالية.
أحد أكبر السلبيات لمنظمات الجهد الخطي هو انخفاض الجهد الأدنى الكبير ، وهو 2.0 فولت في منظم الجهد الخطي القياسي LM7805. هذا يعني أنه للحصول على خرج ثابت 5 فولت ، يلزم إدخال 7 فولت على الأقل. يلعب انخفاض الجهد هذا دورًا كبيرًا في الطاقة التي يتبددها المنظم الخطي ، والذي يجب أن يتبدد 2 واط على الأقل إذا كان يوفر حمولة 1 أمبير (انخفاض الجهد 2 فولت مرات 1 أمبير).
يزداد تبديد الطاقة سوءًا مع اتساع الفرق بين جهد الدخل والخرج. على سبيل المثال ، في حين أن مصدرًا بجهد 7 فولت منظم إلى 5 فولت يوفر 1 أمبير يتبدد 2 واط من خلال المنظم الخطي ، فإن مصدر 10 فولت منظم إلى 5 فولت يوفر نفس التيار يبدد 5 واط ، مما يجعل المنظم فعالاً بنسبة 50٪ فقط.
تبديل المنظمين
المنظمات الخطية هي حلول رائعة للتطبيقات منخفضة الطاقة ومنخفضة التكلفة حيث يكون فرق الجهد بين المدخلات والمخرجات منخفضًا ، ولا يتطلب الكثير من الطاقة. أكبر عيب للمنظمين الخطيين هو أنها غير فعالة ، وهنا يأتي دور تبديل المنظمين.
عندما تكون هناك حاجة إلى كفاءة عالية ، أو من المتوقع وجود نطاق واسع من جهد الدخل ، يصبح منظم التبديل هو الخيار الأفضل. تبديل منظمات الجهد لديها كفاءة طاقة بنسبة 85٪ أو أفضل مقارنة بكفاءات منظم الجهد الخطي التي غالبًا ما تكون أقل من 50٪.
تبديل المنظمين يتطلب عمومًا مكونات إضافية على المنظمات الخطية. قيم المكونات لها تأثير أكبر على الأداء العام لمنظمات التحويل أكثر من المنظمات الخطية. هناك أيضًا تحديات تصميم في استخدام تبديل المنظمين بشكل فعال دون المساس بأداء الدائرة الناتجة عن الضوضاء الإلكترونية التي يولدها المنظم.
ثنائيات زينر
واحدة من أبسط الطرق لتنظيم الجهد هي باستخدام الصمام الثنائي Zener. في حين أن المنظمات الخطية عادة ما تكون أساسية في التصميم ، فإن الصمام الثنائي Zener يوفر تنظيمًا مناسبًا للجهد في مكون واحد.
نظرًا لأن ثنائيات Zener تحول كل الجهد الإضافي فوق عتبة جهد الانهيار إلى الأرض ، فيمكن استخدامها كمنظم جهد بسيط مع سحب جهد الخرج عبر خيوط الصمام الثنائي Zener.
ومع ذلك ، غالبًا ما يكون لدى Zeners قدرة محدودة على التعامل مع الطاقة ، مما يحد من هذه التطبيقات منخفضة الطاقة فقط. عند استخدام ثنائيات Zener بهذه الطريقة ، من الأفضل الحد من الطاقة المتاحة التي يمكن أن تتدفق عبر Zener عن طريق اختيار مقاوم بحجم مناسب بشكل استراتيجي.
