دروس في الإليكترونيات
الدرس الرابع عشر
- وحدات التغذية التعشيقية
- التحكم بالتغذية
- تنظيم ثبات التغذية

معظم الأجهزة الإليكترونية تحتاج للجهد المستمر ، وذلك بخلاف الجهد المتردد في شبكة الكهرباء العامة ، وما عدى الأجهزة التي تغذى بالبطاريات فتحتاج جميع الأجهزة الإليكترونية إلى وحدات تغذية.
ويتم تصميم هذه الوحدات على الأسس التالية :
- أداة حماية من الاجتياز ، أي صمام للأمان(Fuse)أو "مفتاح أمان"(1)
- تحويل الجهد إلى القيمة اللازمة
- تقويم الجهد ليصبح مستمر
- سهمدة وتنعيم (إذا كان ضروري) لتموجات الجهد بعد التقويم
- تنظيم ثبات قيمة الجهد والتيار (إذا كان ضروري)


وتزود وحدات التغذية الجهاز أوالمراحل الأخرى فيه بالجهد . وباختلاف وحدات التغذية القديمة والتي كانت تعمل دون تحديد أو توجيه فأن فوائد وحدات التغذية الحديثة (التعشيقة) كثيرة أهمها تحديد قيمة التيار لحسب الإستهلاك ، أحجام العناصر المكونة أصبحت صغير وخفيفة الوزن ، إمكانيات العزل بين الجهاز والتيار العام لهدف حماية الإنسان من خطر الصواعق الكهربائية ، إمكانيات تصميم "دوائر وقائية" (2) توقف عمل وحدة التغذية في حالات قصر ، أو حملا زائداً ، أو ناقصا ، أو أي خطر يظهر ، وأخيراُ الفاعلية أو الكفاءة أجود بكثير من مراحل التغذية القديمة .
وحماية للإنسان يجب أن لا تكون وصلات مكشوفة للمس يزيد فيها الجهد التردد فوق 34 فولت من القمة للقمة(ق ق) ، ومن أجل ضمان السلامة من الصواعق الكهربائية تكون في المحول علمية العزل من الكهرباء العامة .
التحكم بالتغذية
أن تزايد استعمال الدوائر المتكاملة يتطلب أكثر دقة في تزويد الجهد ، وذلك يتطلب التحكم بتقلبات جهدشبكة الكهرباء العامة كما يتطلب التحكم في الدوائر المزودة لحمل المستهلك . والمبدأ الأساسي للتحكم هو أن يُربط مخرج التغذية بالمفتاح (الترانزيستور) الذي ينظم الجهد ، فإذا تطلب زيادة الاستهلاك فيرتفع التزويد ، وإذا قل فيقل التزويد .

أما عملية ثبات الجهد ، أي ثبات قيمته دون التقليل أو الزيادة في التزويد فتتم بعلاقة عرض الموجة أي علاقة فتح وإغلاق المفتاح (حالات التوصيل والحجز في الترانزيستور) .


وحدات التغذية التعشيقية
Switched Power Supply
بما أن مراحل التلفزيون كثيرة ومختلفة وتحتاج إلى جهود مختلف فسنركز على وحدات التغذية فيه.

مبدأ القطع والتحويل
في هذا النظام يتم بعد التقويم تيار الشبكة العامة المتردد بقنطرة ، يتم توصيل الجهد المستمر والمتعرج إلى مكثف التشحين ، وبعد إزالة معظم التعرجات ينقل الجهد المستمر إلى ترانزيستور سريع التعشيق وذو قدرة عالية ، ويقوم الترنزستور بتقطيع الجهد . أما تردد علمية القطع فلابد أن يكون فوق الصوت السمعي (أي بين 20 كيلو هرتز و50 كيلو هرتز) ، ويتم توجيه هذا التردد بمذبذب (أوسيليتور) عن طريق قاعدة الترانزيستور . وبما أن المذبذبات لا تضمن الجهد المرغوب بشكل مربعات دقيقة ، فيوصل الجهد قبل المذبذب إلى "معدل عرض النبضات"(3) (PCM) وفيه يتم تشكيل المربعات التي توجه الترانزيستور ثم يوصل الجهد عن طريق المحول إلى قنطرة التقويم ثم الى مكثف التشحين ثم إلى مراحل الحمل المستهلكة .
ووحدات التغذية التعشيقية التي تعمل بنظام القطع والتحويل هي أكثرها استعمالا ، لذلك ستخطط كاملا بما في ذلك الدائرة المتكاملة بحيث تكون قابلة للتطبيق .



الدائرة المتكاملة التابعة لها

ويصل جهد الشبكة العامة بعد تقويمه(مستمر) بقيمة 300 فولت إلى مكثف التشحين ، ثم ينتقل دوريا عن طريق الملف الأولي (أي قبل العزل الجلفاني) إلى ترانزيستور التعشيق، حيث يتم توجيهه عن طريق الدائرة المتكاملة TDA 4600. وفي خلال وقت الحجز للترانزيستور وبالحث المغناطيسي ينشا في الملف الثائي (بعد العزل الجلفاني) جهود تشغيل للمراحل المستهلكة . أما ثبات هذا الجهود فيتم عن طريق التحكم بتيار القاعدة للترانزيستور . وعملية تثبيت الجهد المستهلك فتتم خلال ملف الإقران ، وبحالة انخفاض الجهد المستهلك يرتفع تردد الترانزيستور أو العكس . وبذلك يتزود جانب الحمل بالجهد والتيار الضروري له ، وهذه هي ميزة المهمة في وحدات التغذية التعشيقية .
وتتميز خصائص هذا النظام بالعزل الجلفاني عن شبكة الكهرباء العامة ، كما تتميز بالأوزان والأحجام الصغيرة لمكونات ، و درجة الكفاءة (4) فيه تصل 80% (وحدات التغذية دون التعشيق 45% ) بالإضافة إلى اقتصادياتها .
ولمحات سريعة عن بعض وحدات التغذية أخرى
القطع والتحويل
بالترانزيستور أو التيريستور أو الدائرة المتكاملة (تم شرحها أعلاه )
الاختراق والتحويل
بترانزيستور مزوج ( Darlington ) و التيريستور
طريقة عملها : تتم عملية العزل من الشبكة العمة قبل عملية التقويم ، وبذلك تـتساهل عملية التصميم نسبيا ، عمليات التقويم والترشيح وبمساعدة عناصر منظمة لجهد تتم عملية تثبيته ، وبوسيلة تبديل في التعشيق تتكون جهود تشغيل مختلفة.
الوحدات التي تعمل بالضخ
تتولد جهود تشغيل مستمرة من 5 الى35 فولت عن طريق التحويل ثم التقويم ثم السهمدة والترشيح ثم التنظيم ( أي الثبات ) ، دون عزلا حلفاني ، ويتم تقسيم الجهود قليلة القيمة عن طريق مقاومات .
===========================




(1) مفتاح أو صمام أمان (Fuse)، يوقف عمل وحدة التغذية في حالة قصر أو حملا زائدا أو أي خطر، أو غيرها من الدوائر الأخرى وهي تحمي كامل الأجهزة .











(2) دوائر وقائية لمراحل التغذية توقف عمل وحدة التغذية في حالة قصر او حملا زائدا أو ناقصا أو أي خطر، وبذلك تكون حماية لكامل الأجهزة.









(3) معدل عرض النبضاتPulse code modulation (PCM)، تعديل بتغيّر عرض النبضات ، أي شكل النبضات يتغيّر في عرضها ولكن متساوية في سعتها .











(4) درجة الكفاءة . شدة التفاعل . (قوة الخرج تقسيم قوة الدخل) درجة المقدرة ، في جميع عمليات تحويل الطاقة ينتج ضياع أو خسارة ، أي يكون هناك فدرة ضائعة وقدرة مستغلة ففي المحركات مثلا تتحول الطاقة الكهربائية الى طاقة حركية أي ميكانيكية ولأسباب محتلفة ينتح عن عملية التحويل حرارة سائبة . بذلك يكون هناك ضياع أي القدة الخارجة لا بساوي القدرة الداخلة وهذا يكون مقياس درجة الكفاءة درجة الكفاءة = h = ق خ\ ق د (قوة الخرج تقسيم قوة الدخل)