يقدم لك محرر Downcodes شرحًا تفصيليًا حول تحقيق خرج ±5 فولت أو ±12 فولت من مصدر طاقة واحد. ستلقي هذه المقالة نظرة متعمقة على ثلاث طرق تحويل الطاقة شائعة الاستخدام: محولات التعزيز، ومحولات مضخة الشحن، ومحولات مقسم الجهد، وتوصي بالعديد من شرائح إمداد الطاقة شائعة الاستخدام. من خلال تحليل هذه الأساليب والرقائق، آمل أن يساعدك ذلك على فهم مبدأ تنفيذ الإخراج ثنائي القطب أحادي الطاقة بشكل أفضل واختيار الحل المناسب.
يمكن تحقيق خرج ±5V أو ±12V من مصدر طاقة واحد باستخدام محول Boost-Buck، ومحول مقسم الجهد، ومحول مضخة الشحن، وما إلى ذلك. يمكن أن توفر مصادر الطاقة أو شرائح منظم الجهد هذه مخرجات ثنائية القطب إيجابية وسلبية من خلال تصميمات الدوائر المقابلة، ويمكن أن تعمل مباشرة من مصدر طاقة واحد مثل مدخلات الطاقة 5 فولت أو 12 فولت. تعد محولات Boost-Buck خيارًا شائعًا جدًا يمكنه توليد جهد خرج ثنائي القطب من مصدر إمداد واحد، وهذا النوع من المحولات يتمتع بكفاءة عالية ونطاق جهد خرج واسع.
محول Boost-Buck عبارة عن طوبولوجيا دائرة تستخدم بشكل شائع في تصميم مصدر الطاقة الذي يحول جهد الدخل إلى جهد خرج ثابت أعلى أو أقل من جهد الدخل. هذا النوع من المحولات مناسب لأنظمة الطاقة التي تحتاج إلى توليد مستويات جهد مختلفة.
مبدأ العمل لجزء التعزيز هو استخدام إشارة PWM (تعديل عرض النبض) للتحكم في تبديل أنبوب التبديل، وتخزين الطاقة من خلال عنصر تخزين الطاقة (عادةً مغو)، وتوليد جهد أعلى من جهد الإدخال من خلال الحث الذاتي للمحث عند إيقاف تشغيل أنبوب التبديل. هذه العملية تحقق نقل الطاقة من خلال إجراءات التبديل المتكررة، وأخيرًا تنتج جهدًا عاليًا مستقرًا.
يتحكم الجزء الخلفي في طول وقت التبديل عن طريق ضبط دورة التشغيل لإشارة PWM، وبالتالي تقليل جهد الخرج. يحتوي هذا الجزء من الدائرة عادةً على مقوم متزامن لزيادة كفاءة التحويل. يتم تحقيق تنظيم الجهد من خلال حلقة التغذية المرتدة للخرج لضمان استقرار جهد الخرج.
تعد محولات مضخة الشحن طريقة تحويل أقل محثًا وهي مثالية للتطبيقات ذات المساحة المحدودة أو الحساسة للتكلفة. إنها تحقق تحويل الجهد عن طريق شحن وتفريغ مكثف بالتناوب.
يكمن جوهر محول مضخة الشحن في دورة الشحن والتفريغ للمكثف. أثناء مرحلة الشحن، يمتص المكثف الطاقة من مصدر الإدخال. ثم أثناء مرحلة التفريغ، يقوم المكثف بتحرير الطاقة المخزنة إلى الخرج، بحيث يمكن توليد الفولتية الإيجابية والسلبية المطلوبة عن طريق التحكم في شحن وتفريغ المكثفات المتعددة.
على الرغم من أن كفاءة التحويل لمحول مضخة الشحن ليست بشكل عام جيدة مثل محول دفعة باك باستخدام مغو، إلا أن هيكلها بسيط والتكلفة منخفضة بالنسبة للتطبيقات التي لا تكون فيها الطاقة عالية جدًا، فإن مضخة الشحن تكون فعالة جدًا حل أنيق.
تعتبر محولات مقسم الجهد مناسبة للاستخدام عندما لا يكون الطلب الحالي على الإخراج مرتفعًا، فهي توفر جهدًا موجبًا وسالبًا للإخراج من خلال منظمين مستقلين.
يتم تنفيذ هذا الجزء عادة باستخدام منظم خطي أو محول تعزيز، والذي يولد خرج الجهد الإيجابي المطلوب مباشرة من مصدر الإدخال. يجب أن يضمن تصميم المنظم استقرار جهد الخرج.
يتم تحويل خرج الجهد السلبي إلى جهد سلبي بواسطة محول باك أو يتم توليده باستخدام منظم خطي للجهد السلبي مخصص. في تصميم محول مقسم الجهد، يعد توازن مصادر الطاقة الإيجابية والسلبية أمرًا مهمًا للغاية، ومن الضروري التأكد من تطابق مخرجات الاثنين عن طريق اختيار المكونات المناسبة.
هناك العديد من الدوائر المتكاملة (ICs) الخاصة بالتطبيقات في السوق والتي تتمتع بالوظائف المذكورة أعلاه ويمكن استخدامها لتحقيق خرج ±5V أو ±12V من مصدر طاقة واحد.
LT1054 عبارة عن محول IC لمضخة الشحن DC-DC يستخدم على نطاق واسع والذي يمكنه توليد جهد خرج سلبي مطابق من جهد دخل إيجابي. تُستخدم الشريحة على نطاق واسع في الأجهزة المحمولة التي تتطلب حجمًا صغيرًا ودوائر مبسطة.
TPS65130 عبارة عن محول DC-DC ثنائي الإخراج من إنتاج شركة Texas Instruments. يمكن أن يوفر جهد إخراج إيجابي معزز وجهد إخراج سلبي من مصدر واحد من 2.7 فولت إلى 5.5 فولت، مما يجعله مثاليًا لتطبيقات مثل شاشات OLED.
عند تنفيذ مصدر طاقة واحد يبلغ ±5 فولت أو ±12 فولت، يحتاج المصممون إلى مراعاة الكفاءة والتكلفة وحجم الدائرة واستقرار مصدر الطاقة. قد يكون لسيناريوهات التطبيق المختلفة تأثير مهم على اختيار حل الطاقة. توفر أنواع المحولات المذكورة أعلاه ورقائق الطاقة المحددة مجموعة متنوعة من الخيارات، ويمكن للمصممين اختيار الحل الأكثر ملاءمة وفقًا لاحتياجاتهم الخاصة.
1. ما هي مصادر الطاقة أو شرائح منظم الجهد التي يمكنها تحقيق خرج ثنائي القطب (±5 أو ±12 فولت) من مصدر طاقة واحد؟
هناك مجموعة متنوعة من مصادر الطاقة أو شرائح منظم الجهد في السوق التي يمكنها تحقيق خرج ثنائي القطب من مصدر طاقة واحد. الحل الشائع هو استخدام شرائح منظم الجهد المزدوج مثل LM337 وLM317. يمكن لهذه الرقائق تحقيق مخرجات إيجابية وسلبية من مصدر طاقة واحد من خلال تصميم الدائرة، كما أنها تتمتع بخطية واستقرار جيدين.
2. كيف يمكن تحقيق خرج ±5 أو ±12 فولت من مصدر طاقة واحد؟
لتحقيق خرج ±5 أو ±12 فولت من مصدر طاقة واحد، يمكن استخدام شريحة منظم الجهد وبعض مكونات الدائرة الخارجية لبناء نظام موثوق لإمداد الطاقة. إحدى الطرق الشائعة هي استخدام شريحة منظم الجهد الموجب وشريحة منظم الجهد السالبة وتوصيلهما بالدائرة المناسبة. من خلال الاختيار المناسب لمعلمات شريحة منظم الجهد وتكوين مكونات الدائرة الخارجية، يمكن الحصول على جهد الخرج المطلوب ±5 أو ±12 فولت.
3. ما هي شريحة مصدر الطاقة أو منظم الجهد التي يجب اختيارها في المشروع لتحقيق خرج ±5 أو ±12V من مصدر طاقة واحد؟
هناك عدة عوامل يجب مراعاتها عند اختيار مصدر الطاقة أو شريحة منظم الجهد. أولاً، تحتاج إلى تحديد نطاق جهد الخرج المطلوب (±5V أو ±12V). ثانيًا، عليك أن تأخذ في الاعتبار تيار الإخراج وقدرات الطاقة المطلوبة لضمان قدرة الشريحة على تلبية احتياجات المشروع. أخيرًا، تحتاج أيضًا إلى مراعاة مؤشرات أداء الشريحة مثل الاستقرار والخطية ومعامل درجة الحرارة للتأكد من قدرتها على توفير خرج طاقة ثابت. تشمل الاختيارات الشائعة شرائح منظم الجهد مثل LM337 وLM317، ولكن قابلية التطبيق المحددة تعتمد على متطلبات المشروع.
آمل أن يساعدك الشرح الذي قدمه محرر Downcodes في حل مشكلة الإخراج ثنائي القطب لمصدر طاقة واحد. إذا كان لديك أي أسئلة، يرجى ترك رسالة في منطقة التعليق للمناقشة!