⁉️ 🐋 ☝🏽 توقف عن وضع الصمام الثنائي 🧚🏼 🎱 🚷

لا ، هذا ليس "إلى الأبد" آخر

بعد قراءة المقالة حول حماية الدوائر الكهربائية من قطبية الطاقة غير الصحيحة باستخدام ترانزستور تأثير المجال ، تذكرت أنني واجهت منذ فترة طويلة مشكلة لم يتم حلها في فصل البطارية تلقائيًا عن الشاحن عندما تم إلغاء تنشيط هذه الأخيرة. وكنت أشعر بالفضول إذا كان من الممكن تطبيق نهج مماثل في حالة أخرى ، حيث تم استخدام الصمام الثنائي منذ زمن بعيد كعنصر إغلاق.

هذه المقالة هي دليل نموذجي لركوب الدراجات ، مثل يتحدث عن تطوير دائرة تم تنفيذ وظائفها منذ فترة طويلة في ملايين الأجهزة النهائية. لذلك ، لا ينطبق الطلب على هذه المادة ، على شيء نفعي تمامًا. بدلاً من ذلك ، إنها مجرد قصة حول كيفية ولادة جهاز إلكتروني: من الوعي بالحاجة إلى نموذج أولي فعال من خلال جميع العقبات.

لماذا كل هذا؟

عند النسخ الاحتياطي لمصدر طاقة DC منخفض الجهد ، فإن أسهل طريقة لتشغيل بطارية حمض الرصاص هي استخدامها كمخزن مؤقت ، موازي لمصدر الشبكة ، كما تم في السيارات قبل أن يكون لديهم أدمغة معقدة. البطارية ، على الرغم من أنها لا تعمل في الوضع الأمثل ، يتم شحنها دائمًا ولا تتطلب أي تبديل للطاقة عند فصل أو تشغيل جهد التيار الكهربائي عند مدخل PSU. بمزيد من التفصيل حول بعض مشاكل مثل هذا الشمول ومحاولة حلها.

الخلفية

قبل حوالي 20 سنة ، لم يكن مثل هذا السؤال على جدول الأعمال. والسبب في ذلك هو دارة مصدر طاقة الشبكة (أو الشاحن) النموذجي ، الذي منع البطارية من التفريغ إلى دائرة الخرج عند إيقاف التيار الكهربائي الرئيسي. دعونا نلقي نظرة على أبسط مخطط كتلة مع تصحيح نصف الموجة:

من الواضح تمامًا أن نفس الصمام الثنائي الذي يصحح الجهد البديل للملف الرئيسي سيمنع أيضًا البطارية من التفريغ إلى اللف الثانوي للمحول عندما يتم فصل جهد التيار الكهربائي. إن دائرة جسر نصف الموجة للمعدل ، على الرغم من الوضوح الأقل إلى حد ما ، لها نفس الخصائص بالضبط. وحتى استخدام مثبت الجهد المعلمي مع مضخم التيار (مثل شريحة 7812 واسعة الانتشار ونظائرها) لا يغير الوضع: في

الواقع ، إذا نظرت إلى الدائرة المبسطة لمثل هذا المثبت ، يصبح من الواضح أن تقاطع باعث الترانزستور الناتج يلعب دور نفس البوابة الصمام الثنائي ، الذي يغلق عندما يختفي الجهد عند خرج المقوم ، ويحافظ على شحن البطارية سليمًا.

ومع ذلك ، في السنوات الأخيرة ، تغير كل شيء. تم استبدال إمدادات طاقة المحول مع التثبيت البارامتري بمحولات جهد AC / DC أكثر إحكاما وأقل تكلفة ، والتي تتمتع بكفاءة أعلى ونسبة طاقة / وزن. ولكن مع كل المزايا فقط ، أظهرت مصادر الطاقة هذه عيبًا واحدًا: تحتوي دوائر الإخراج على دوائر أكثر تعقيدًا بكثير ، والتي لا توفر عادةً حماية ضد تدفق التيار العكسي من الدائرة الثانوية. ونتيجة لذلك ، عند استخدام مثل هذا المصدر في نظام على شكل "BP -> بطارية عازلة -> تحميل" ، عندما يتم فصل جهد التيار الكهربائي ، تبدأ البطارية في التفريغ بشكل مكثف إلى دائرة خرج PSU.

أبسط طريقة (ديود)

أبسط حل هو استخدام الصمام الثنائي مع حاجز Schottky المدرجة في فجوة السلك الإيجابي الذي يربط PSU والبطارية:

ومع ذلك ، تم التعبير عن المشاكل الرئيسية لهذا الحل بالفعل في المقالة أعلاه. بالإضافة إلى ذلك ، قد يكون هذا النهج غير مقبول لسبب أنه من أجل العمل في وضع التخزين المؤقت ، تحتاج بطارية حمض الرصاص 12 فولت إلى جهد لا يقل عن 13.6 فولت. وما يقرب من نصف فولت يسقط على الصمام الثنائي يمكن أن يجعل هذا الجهد العادي غير قابل للتحقيق مع مصدر طاقة موجود (حالتي فقط).

كل هذا يجعلنا نبحث عن طرق بديلة للتبديل التلقائي ، والتي يجب أن تحتوي على الخصائص التالية:

انخفاض صغير في الجهد الأمامي عند التشغيل.
القدرة على الصمود دون تسخين كبير في حالة التشغيل للتيار المباشر الذي يستهلكه مصدر الطاقة بواسطة الحمل والبطارية العازلة.
انخفاض الجهد العكسي العالي وانخفاض الاستهلاك الذاتي في حالة إيقاف التشغيل.
عادة ما تكون في وضع إيقاف التشغيل ، بحيث عندما يتم توصيل بطارية مشحونة بالنظام الذي تم إلغاء تنشيطه في البداية ، لا يبدأ تفريغها.
الانتقال التلقائي إلى حالة التشغيل عند تطبيق الجهد الكهربائي ، بغض النظر عن وجود ومستوى شحن البطارية.
أسرع انتقال تلقائي إلى حالة إيقاف التشغيل عندما يفشل جهد التيار الكهربائي.

إذا كان الصمام الثنائي جهازًا مثاليًا ، فإنه سيفي بكل هذه الشروط دون مشاكل ، ولكن الواقع القاسي يلقي بظلال من الشك على النقطتين 1 و 2.

حل ساذج (ترحيل DC)

عند تحليل المتطلبات ، فإن أي شخص على الأقل "حول الموضوع" سيخرج بفكرة استخدام مرحل كهرومغناطيسي لهذا الغرض ، وهو قادر على إغلاق جهات الاتصال فعليًا باستخدام المجال المغناطيسي الذي أنشأه تيار التحكم في اللف. وربما يلقى شيئًا كهذا على منديل:

في هذه الدائرة ، يتم إغلاق جهات اتصال الترحيل المفتوحة عادة فقط عندما يتدفق التيار عبر اللفة المتصلة بإخراج مصدر الطاقة. ومع ذلك ، إذا ذهبت من خلال قائمة المتطلبات ، فقد تبين أن هذه الدائرة لا تتوافق مع النقطة 6. بعد كل شيء ، إذا تم إغلاق جهات اتصال الترحيل مرة واحدة ، فلن يؤدي انقطاع الطاقة إلى قطع الاتصال لسبب اللف (ومعه دائرة الإخراج بأكملها لوحدة PSU) يبقى متصلاً بالبطارية من خلال نفس جهات الاتصال! هناك حالة نموذجية من ردود الفعل الإيجابية ، عندما يكون لدائرة التحكم اتصال مباشر مع السلطة التنفيذية ، ونتيجة لذلك ، يكتسب النظام خصائص الزناد القابل للكسر.

وبالتالي ، فإن هذا النهج الساذج ليس حلاً للمشكلة. علاوة على ذلك ، إذا قمنا بتحليل الوضع الحالي منطقيًا ، فيمكننا بسهولة الوصول إلى استنتاج مفاده أنه في الفجوة "BP -> البطارية العازلة" في ظل الظروف المثالية ، لا يمكن ببساطة أن يكون هناك حل آخر غير الصمام الذي يوصل التيار في اتجاه واحد. في الواقع ، إذا لم نستخدم أي إشارة تحكم خارجية ، مهما فعلنا في هذه المرحلة من الدائرة ، فإن أي من عناصر التحويل لدينا ، بمجرد تشغيلها ، ستجعل الكهرباء المولدة من البطارية لا يمكن تمييزها عن الكهرباء التي يولدها مصدر الطاقة.

دوار (تتابع AC)

بعد إدراك جميع مشاكل الفقرة السابقة ، عادة ما يأتي الشخص "scumbag" بفكرة جديدة لاستخدام مصدر الطاقة نفسه كصمام توصيل أحادي الاتجاه. لما لا؟ بعد كل شيء ، إذا لم يكن PSU جهازًا قابلاً للعكس ، ولم ينتج جهد البطارية الموفر لمخرجاته 220 فولت عند دخل التيار المتردد (كما يحدث في 100 ٪ من حالات الدوائر الحقيقية) ، فيمكن استخدام هذا الاختلاف كإشارة تحكم لعنصر التبديل:

البنغو! يتم استيفاء جميع نقاط المتطلبات والشيء الوحيد المطلوب لذلك هو التتابع الذي يمكن أن يغلق جهات الاتصال عند تطبيق الجهد الكهربائي عليه. يمكن أن يكون تتابع AC خاصًا ، مصممًا لجهد التيار الكهربائي الرئيسي. أو مرحل عادي مع وحدة PSU صغيرة خاصة به (أي دائرة تنحى بدون محول مع مقوم بسيط يكفي هنا).

سيكون من الممكن الاحتفال بالنصر ، لكني لم يعجبني هذا القرار. أولاً ، تحتاج إلى توصيل شيء ما بالشبكة مباشرةً ، وهي ليست ضجة من حيث الأمان. ثانيًا ، حقيقة أن هذا التتابع يجب أن يتم تبديله بواسطة تيارات كبيرة ، ربما تصل إلى عشرات الأمبيرات ، وهذا يجعل التصميم بأكمله ليس بسيطًا ومضغوطًا كما قد يبدو في البداية. وثالثًا ، ماذا عن مثل هذا الترانزستور ذو التأثير الميداني المناسب؟

( + )

قادني البحث عن حل أكثر أناقة للمشكلة إلى حقيقة أن بطارية تعمل في وضع عازلة بجهد يبلغ حوالي 13.8 فولت دون "إعادة شحن" خارجية تفقد بسرعة جهدها الأصلي حتى في حالة عدم وجود حمل. إذا بدأ في التفريغ على PSU ، فإنه في الدقيقة الأولى من الوقت يفقد 0.1 فولت على الأقل ، وهو أكثر من كافٍ للتثبيت الموثوق به من قبل المقارنة البسيطة. بشكل عام ، الفكرة هي ما يلي: يتحكم المقارن في بوابة ترانزستور تأثير المجال المتغير. يتم توصيل أحد مدخلات المقارنة بمصدر جهد ثابت. يتم توصيل المدخل الثاني بمقسم الجهد لمصدر الطاقة. علاوة على ذلك ، يتم اختيار معامل القسمة بحيث يكون الجهد عند خرج المقسم مع تشغيل PS حوالي 0.1..0.2 فولت أعلى من جهد المصدر المستقر. نتيجة لذلكعند تشغيل PSU ، يسود الجهد من المقسم دائمًا ، ولكن عندما يتم إلغاء تنشيط الشبكة ، مع انخفاض جهد البطارية ، سينخفض بما يتناسب مع هذا الانخفاض. بعد مرور بعض الوقت ، سيكون الجهد عند خرج المقسم أقل من جهد المثبت وسيقارن المقارن الدائرة باستخدام ترانزستور تأثير المجال.

رسم تخطيطي لمثل هذا الجهاز:

كما ترون ، يتم توصيل الإدخال المباشر للمقارنة مع مصدر الجهد المستقر. إن جهد هذا المصدر ، من حيث المبدأ ، ليس مهمًا ، والشيء الرئيسي هو أنه ضمن جهد الإدخال المسموح به في المقارنة ، ولكنه مناسب عندما يكون حوالي نصف جهد البطارية ، أي حوالي 6 فولت. يتم توصيل المدخلات العكسية للمقارن بمقسم الجهد في PSU ، والإخراج عند بوابة الترانزستور التبديل. عندما يتجاوز الجهد عند المدخلات العكسية الجهد عند المدخل المباشر ، يربط خرج المقارنة بوابة ترانزستور تأثير المجال بالأرض ، ونتيجة لذلك يفتح الترانزستور ويغلق الدائرة. بعد إلغاء تنشيط التيار الكهربائي ، بعد فترة ينخفض جهد البطارية ، إلى جانب انخفاض الجهد عند المدخلات العكسية للمقارن ، وعندما يتحول إلى أقل من المستوى عند الإدخال المباشر ،المقارنة "تمزق" بوابة الترانزستور عن الأرض وبالتالي تكسر الدائرة. في المستقبل ، عندما "يأتي التيار الكهربائي مرة أخرى إلى الحياة" ، يرتفع الجهد عند الإدخال العكسي على الفور إلى المستوى الطبيعي ويفتح الترانزستور مرة أخرى.

من أجل التنفيذ العملي لهذه الدائرة ، تم استخدام شريحة LM393 الموجودة لدي. إنه رخيص للغاية (أقل من عشرة سنتات في تجارة التجزئة) ، ولكن في نفس الوقت ، يعتبر المقارن المزدوج اقتصاديًا وله خصائص جيدة جدًا. إنه يسمح بإمداد الطاقة حتى 36 فولت ، ولديه معامل إرسال لا يقل عن 50 فولت / مللي فولت ، وتتميز مدخلاته بمقاومة عالية إلى حد ما. تم استخدام أول MOSFETs FDD6685 القوي المتوفر تجاريًا كترانزستور تبديل. بعد عدة تجارب ، تم استنباط الرسم البياني العملي التالي للمفتاح:

في ذلك ، يتم استبدال المصدر المجرد للجهد المستقر بمثبت باراميتر حقيقي حقيقي للغاية من المقاوم R2 وثنائي زينر D1 ، ويتم عمل المقسم على أساس المقاوم المقاوم R1 ، والذي يسمح لك بتعديل معامل القسمة إلى القيمة المطلوبة. نظرًا لأن مدخلات المقارنة لها مقاومة كبيرة جدًا ، يمكن أن تكون مقاومة التخميد في المثبت أكثر من مائة كيلو أوم ، مما يقلل من تيار التسرب ، وبالتالي إجمالي استهلاك الجهاز. قيمة المقاوم الضبط ليست حاسمة على الإطلاق وبدون أي عواقب على تشغيل الدائرة يمكن تحديدها في النطاق من عشرة إلى عدة مئات من أوم. نظرًا لحقيقة أن دائرة خرج المقارنة LM393 يتم إنشاؤها وفقًا لدائرة جامع مفتوحة ، فإن مقاوم الحمل R3 مطلوب أيضًا لإكماله الوظيفي.مقاومة عدة مئات من الكوم.

ضبط الجهاز يتلخص في ضبط موضع منزلق المقاوم الانتهازي إلى موضع يتجاوز فيه الجهد على الساق 2 للدائرة الدقيقة الجهد في الساق 3 بنحو 0.1.0.2 فولت. من أجل الضبط ، من الأفضل عدم الصعود إلى الدوائر عالية المقاومة بمقياس متعدد ، ولكن ببساطة عن طريق تثبيت محرك المقاوم في الموضع السفلي (وفقًا للرسم التخطيطي) ، قم بتوصيل وحدة الإمداد بالطاقة (لا نقوم بتوصيل البطارية بعد) ، وقياس الجهد عند الطرف 1 من الدائرة المصغرة ، قم بتحريك جهة اتصال المقاوم لأعلى. بمجرد انخفاض الجهد إلى الصفر ، يمكن اعتبار الإعداد المسبق كاملاً.

لا تحاول الإيقاف بأقل فرق جهد ، لأن هذا سيؤدي حتمًا إلى التشغيل غير الصحيح للدائرة. في الظروف الحقيقية ، على العكس من ذلك ، يجب عليك تقليل الحساسية على وجه التحديد. والحقيقة هي أنه عندما يتم تشغيل الحمل ، فإن الجهد عند مدخل الدائرة يتراجع حتمًا بسبب عدم الاستقرار المثالي في إمدادات الطاقة والمقاومة النهائية لأسلاك التوصيل. يمكن أن يؤدي ذلك إلى حقيقة أن جهازًا شديد الحساسية سيأخذ في الاعتبار مثل هذا الانخفاض مثل إيقاف التيار الكهربائي وكسر الدائرة. ونتيجة لذلك ، سيتم توصيل PSU فقط عندما لا يكون هناك حمولة ، وبقية الوقت الذي ستعمل فيه البطارية. ومع ذلك ، عندما يتم تفريغ البطارية قليلاً ، يفتح الصمام الثنائي الداخلي للترانزستور ذو التأثير الميداني ويبدأ التيار من PSU في التدفق عبر الدائرة من خلاله. ولكن هذا سيؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الترانزستور وإلىأن البطارية ستعمل في وضع الشحن الطويل. بشكل عام ، يجب إجراء المعايرة النهائية تحت حمل حقيقي ، والتحكم في الجهد عند الطرف 1 من الدائرة المصغرة ، ونتيجة لذلك ، ترك هامش صغير للموثوقية.

نتيجة للاختبار العملي ، تم الحصول على هذه النتائج. تقابل المقاومة في الحالة المفتوحة مقاومة المرور من ورقة البيانات إلى الترانزستور. في الحالة المغلقة ، لا يمكن قياس التيار الطفيلي في الدائرة الثانوية لوحدة PSU بسبب عدم أهميته. كان الاستهلاك الحالي في وضع البطارية 1.1 مللي أمبير ، ويتكون 100٪ تقريبًا من التيار الذي تستهلكه الشريحة. بعد المعايرة تحت الحمل الأقصى ، خرج وقت الاستجابة بدون الحمل حوالي 15 دقيقة. كان هناك الكثير من الوقت اللازم لبطاريتي لتفريغ الجهد الذي يأتي من PSU إلى الجهاز تحت الحمل الكامل. صحيح أن الإغلاق عند التحميل الكامل يحدث على الفور تقريبًا (أقل من 10 ثوانٍ) ، لكن هذه المرة تعتمد على السعة والشحن و "الحالة العامة" للبطارية.

تتمثل العيوب الكبيرة لهذا المخطط في التعقيد النسبي للمعايرة والحاجة إلى تحمل خسائر طاقة البطارية المحتملة للتشغيل السليم.

العيب الأخير لم يعط راحة ، وبعد بعض المداولات دفعتني إلى التفكير في عدم قياس جهد البطارية ، ولكن مباشرة اتجاه التيار في الدائرة.

الحل الثاني (ترانزستور تأثير المجال + مقياس الاتجاه الحالي)

لقياس اتجاه التيار ، يمكن للمرء استخدام بعض أجهزة الاستشعار الصعبة. على سبيل المثال ، مستشعر Hall الذي يكتشف ناقل المجال المغناطيسي حول الموصل ويسمح ليس فقط بكسر الدائرة لتحديد الاتجاه ، ولكن أيضًا القوة الحالية. ومع ذلك ، بسبب عدم وجود مثل هذا المستشعر (والخبرة مع الأجهزة المماثلة) ، فقد تقرر محاولة قياس علامة انخفاض الجهد عبر قناة ترانزستور التأثير الميداني. بالطبع ، في الحالة المفتوحة ، يتم قياس مقاومة القناة بمئات من أوم (من أجل هذا ، والفكرة كلها) ، ولكن مع ذلك ، فهي محدودة تمامًا ويمكنك محاولة لعبها. حجة إضافية لصالح مثل هذا الحل هو غياب الحاجة إلى تعديل دقيق. سنقيس قطبية انخفاض الجهد فقط ، وليس قياسه المطلق.

وفقًا للحسابات الأكثر تشاؤمًا ، عندما تكون مقاومة القناة المفتوحة للترانزستور FDD6685 حوالي 14 مللي أوم والحساسية التفاضلية لمقارن LM393 من عمود "دقيقة" هي 50 فولت / مللي فولت ، سيكون لدينا مدى جهد كامل يبلغ 12 فولت عند خرج المقارنة عند تيار عبر الترانزستور يزيد قليلاً عن 17 مللي أمبير. كما ترون ، القيمة حقيقية تمامًا. من الناحية العملية ، يجب أن يكون ترتيبًا أصغر حجمًا ، لأن الحساسية النموذجية لمقارنةنا هي 200 فولت / مللي فولت ، ومقاومة قناة الترانزستور في الظروف الحقيقية ، مع مراعاة التركيب ، من غير المرجح أن تكون أقل من 25 مللي أوم ، ولا يمكن أن يتأرجح تأرجح التحكم في البوابة عن ثلاثة فولت.

سيبدو التنفيذ المجرد على النحو التالي:

هنا ، يتم توصيل مدخلات المقارنة مباشرة بالحافلة الإيجابية على الجوانب المقابلة من ترانزستور تأثير المجال. عندما يمر التيار من خلاله في اتجاهات مختلفة ، ستختلف حتمًا الفولتية عند مدخلات المقارنة ، وستتوافق علامة الاختلاف مع اتجاه التيار وحجمه.

للوهلة الأولى ، فإن الدائرة بسيطة للغاية ، ولكن هنا توجد مشكلة في قوة المقارنة. وهو يتألف من حقيقة أنه لا يمكننا تشغيل الشريحة مباشرة من نفس الدوائر التي يجب قياسها. وفقًا لورقة البيانات ، يجب ألا يكون الحد الأقصى للجهد عند مدخلات LM393 أعلى من جهد الإمداد مطروحًا منه فولتان. إذا تم تجاوز هذا الحد ، يتوقف المقارنة عن ملاحظة فرق الجهد عند المدخلات المباشرة والعكسية.

هناك حلان محتملان للمشكلة. الأول ، الواضح ، هو زيادة جهد إمداد المقارنة. والثاني الذي يتبادر إلى الذهن ، إذا كنت تفكر قليلاً ، هو خفض جهد التحكم بالتساوي بمساعدة فاصلين. إليك ما قد يبدو عليه:

يأسر هذا المخطط ببساطته وإيجازه ، ولكن في العالم الحقيقي ، للأسف ، ليس ممكنًا. والحقيقة هي أننا نتعامل مع فرق جهد بين مدخلات المقارنة لعدد قليل من الميليفولت. في نفس الوقت ، يبلغ انتشار المقاومات حتى أعلى درجات الدقة 0.1٪. مع الحد الأدنى المقبول لمعامل التقسيم من 2 إلى 8 ومقاومة معقولة تبلغ 10 كيلو أوم ، سيصل خطأ القياس إلى 3 مللي فولت ، وهو أكبر عدة مرات من انخفاض الجهد عبر الترانزستور عند تيار 17 مللي أمبير. يختفي استخدام "أداة التشذيب" في أحد الفواصل للسبب نفسه ، لأنه لا يمكن تحديد مقاومتها بدقة تزيد عن 0.01٪ حتى عند استخدام المقاوم الدقيق متعدد الأدوار (بالإضافة إلى عدم نسيان الوقت ودرجة حرارة الانجراف). بالإضافة إلى ذلك ، كما سبق ذكره أعلاه ،من الناحية النظرية ، لا تحتاج هذه الدائرة إلى المعايرة على الإطلاق بسبب طبيعتها "الرقمية" تقريبًا.

بناءً على ما سبق ، هناك خيار واحد عمليًا مع زيادة جهد الإمداد. من حيث المبدأ ، هذه ليست مشكلة ، بالنظر إلى وجود عدد كبير من الدوائر الدقيقة المتخصصة التي تسمح باستخدام عدد قليل من الأجزاء لبناء محول خطوة للجهد المطلوب. ولكن بعد ذلك ، سيتضاعف تعقيد الجهاز واستهلاكه تقريبًا ، وهو ما أود تجنبه.

هناك عدة طرق لبناء محول تعزيز منخفض الطاقة. على سبيل المثال ، تستخدم معظم المحولات المتكاملة جهد الحث الذاتي لمحرِّض صغير متصل في سلسلة بمفتاح "طاقة" يقع مباشرة على الشريحة. هذا النهج مبرر بتحويل قوي نسبيًا ، على سبيل المثال ، لتشغيل LED بتيار بعشرات المللي أمبير. في حالتنا ، من الواضح أن هذا أمر فائض ، لأنك تحتاج إلى توفير تيار يبلغ حوالي مللي أمبير واحد فقط. نحن أكثر ملاءمة لمضاعفة جهد التيار المستمر باستخدام مفتاح تحكم ، ومكثفان ، وثنائيات. يمكن فهم مبدأ عملها من خلال المخطط:

في اللحظة الأولى ، عندما يتم إغلاق الترانزستور ، لا يحدث شيء مثير للاهتمام. يذهب التيار من ناقل الطاقة عبر الثنائيات D1 و D2 إلى الإخراج ، ونتيجة لذلك يتم ضبط جهد أقل قليلاً على المكثف C2 مما يتم توفيره للمدخلات. ومع ذلك ، إذا تم فتح الترانزستور ، فسيتم شحن المكثف C1 من خلال الصمام الثنائي D1 والترانزستور تقريبًا إلى جهد الإمداد (ناقص الانخفاض المباشر في D1 والترانزستور). الآن ، إذا أغلقنا الترانزستور مرة أخرى ، اتضح أن المكثف المشحون C1 متصل في سلسلة مع المقاوم R1 ومصدر الطاقة. ونتيجة لذلك ، سيضيف جهده إلى جهد مصدر الطاقة ، وبعد معاناة بعض الخسائر في المقاوم R1 والديود D2 ، سيشحن C2 لمضاعفة Uin تقريبًا. بعد ذلك ، يمكن بدء الدورة بأكملها من جديد. ونتيجة لذلك ، إذا كان الترانزستور يتحول بانتظام ، واستخراج الطاقة من C2 ليس كبيرًا جدًا ،من 12 فولت ، يتحول إلى حوالي 20 بتكلفة خمسة أجزاء فقط (بدون احتساب المفتاح) ، من بينها لا يوجد عنصر واحد متعرج أو أبعاد.

لتنفيذ مثل هذا المضاعف ، بالإضافة إلى العناصر المدرجة بالفعل ، نحتاج إلى مولد تذبذب والمفتاح نفسه. قد يبدو الأمر وكأنه الكثير من التفاصيل ، ولكنه في الواقع ليس كذلك ، لأن كل ما نحتاجه تقريبًا موجود بالفعل. آمل أنك لم تنسَ أن LM393 يحتوي على مقارنين؟ وما الذي استخدمناه حتى الآن واحد منهم فقط؟ بعد كل شيء ، فإن المقارنة هي أيضًا مكبر للصوت ، مما يعني أنه إذا قمت بتغطيته بملاحظات إيجابية على التيار المتناوب ، فسوف يتحول إلى مولد. في الوقت نفسه ، سيتم فتح وإغلاق الترانزستور الناتج بشكل منتظم ، مما يؤدي بشكل مثالي دور مفتاح المضاعف. إليك ما نحصل عليه عند محاولة تنفيذ خطتنا:

في البداية ، قد تبدو فكرة تزويد المولد بالجهد ، التي ينتجها بالفعل أثناء التشغيل ، متوحشة إلى حد ما. ومع ذلك ، إذا نظرت عن كثب ، يمكنك أن ترى أنه في البداية يتلقى المولد الطاقة من خلال الثنائيات D1 و D2 ، وهو ما يكفي لبدء تشغيله. بعد حدوث التوليد ، يبدأ المضاعف في العمل ، ويزداد جهد الإمداد تدريجياً إلى حوالي 20 فولت. لا تستغرق هذه العملية أكثر من ثانية ، وبعدها يتلقى المولد ومعه المقارن الأول طاقة تتجاوز بشكل كبير جهد التشغيل للدائرة. هذا يعطينا الفرصة لقياس فرق الجهد مباشرة في مصدر واستنزاف الترانزستور تأثير الحقل وتحقيق هدفنا.

فيما يلي الرسم البياني النهائي لمحولنا:

لا يوجد شيء لشرح ذلك ، كل شيء موصوف أعلاه. كما ترى ، لا يحتوي الجهاز على أي عنصر ضبط ، وعند تجميعه بشكل صحيح ، يبدأ العمل على الفور. بالإضافة إلى العناصر النشطة المألوفة بالفعل ، تمت إضافة اثنين فقط من الثنائيات ، والتي يمكن استخدامها مع أي ثنائيات منخفضة الطاقة بجهد عكسي أقصى لا يقل عن 25 فولت وأقصى تيار أمامي يبلغ 10 مللي أمبير (على سبيل المثال ، 1N4148 واسع الانتشار ، والتي يمكن إزالتها من اللوحة الأم القديمة).

تم اختبار هذه الدائرة على لوحة توصيل حيث أثبتت أنها تعمل بكامل طاقتها. تتوافق المعلمات التي تم الحصول عليها تمامًا مع التوقعات: التبديل الفوري في كلا الاتجاهين ، وعدم وجود رد فعل غير مناسب عند توصيل الحمل ، والاستهلاك الحالي من البطارية هو 2.1 مللي أمبير فقط.

يتم تضمين أحد خيارات تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور أيضًا. 300 نقطة في البوصة ، عرض من جانب الأجزاء (لذلك ، تحتاج إلى الطباعة في صورة معكوسة). يتم تركيب الترانزستور ذو التأثير الميداني على جانب الموصلات. الجهاز المجمع ، جاهز تمامًا للتثبيت: لقد قمت بتربيته بالطريقة القديمة القديمة ، لذلك اتضح أنه ملتوي قليلاً ، ولكن مع ذلك يعمل الجهاز بشكل صحيح لعدة أيام في دائرة بتيار يصل إلى 15 أمبير دون أي علامات على ارتفاع درجة الحرارة. أرشيف مع ملفات التخطيط والأسلاك ل EAGLE . شكرا لكم على اهتمامكم.

توقف عن وضع الصمام الثنائي