0
إذا كان مصدر التغذية المستمر غير معزول وخرجُه موجبًا، فقارن الجهد عند طرفَي دخل الوحدة بالجهد الذي يحتاج إليه الحمل. إذا بقي الدخل أعلى من المطلوب مع هامش كافٍ عند الحمل الكامل فاختر محولًا خافضًا (Buck). وإذا بقي أدنى منه فاختر محولًا رافعًا (Boost). أما إذا انتقل الدخل بين جانبي الجهد المطلوب وكان لا بد من تثبيت الخرج طوال الوقت، فاختر محولًا خافضًا رافعًا غير عاكس للقطبية.
أي محول يناسب نطاق جهد الدخل؟
أمثلة للجهد عند أطراف الوحدة. تستخدم الرسوم الثلاثة تدريجًا واحدًا من 0 إلى 12 فولت.
خافض للجهد (Buck)
تحقّق من حدود الدخل وهامش الجهد عند الحمل الكامل وتيار الخرج المتاح باستمرار.
رافع للجهد (Boost)
تحقّق من بدء التشغيل عند 3.0 فولت ومن قدرة الوحدة على تغذية الحمل باستمرار عند هذا الجهد.
خافض رافع غير عاكس
تأكد من أن الخرج موجب ويظل مستقرًا عند عبور الدخل مستوى 3.3 فولت.
ما الذي يتغير إلى جانب الجهد؟
يستهلك حمل يعمل عند 5 فولت ويسحب 1 أمبير قدرة قدرها 5 واط، سواء غذّاه محول خافض أم منظم خطي. لكن التيار المسحوب من مصدر 12 فولت والحرارة المتولدة في المنظم يختلفان.
مع المحول الخافض اختر المصدر على أساس تيار الدخل والوحدة على أساس تيار الخرج. أما مع المنظم الخطي فالصعوبة في تبديد 7 واط من الحرارة.
لتغذية حمل يحتاج إلى 5 فولت و1 أمبير من مصدر منظم بجهد 12 فولت، يمكنك النظر في وحدة Elecbee الخافضة ذات الخرج الثابت 5 فولت (EB0044142). تحدد صفحة المنتج دخلًا من 7 إلى 26 فولت وتوصي بألا يتجاوز التيار 1.6 أمبير في التشغيل الطويل. أما 3 أمبير فهي القيمة القصوى. تحقّق من التبريد داخل الصندوق.
في الدائرتين يتحكم المفتاح في توقيت تخزين الطاقة في الملف وإطلاقها. يستخدم كل مثال صمامًا ثنائيًا (ديود) ومكثف خرج C. يقع المفتاح في جهة التغذية في الدائرة الخافضة وفي فرع العودة في الدائرة الرافعة.
خافض للجهد (Buck)
رافع للجهد (Boost)
كيف تقيس نطاق جهد الدخل؟
لا يكفي الجهد الاسمي المكتوب على المصدر أو البطارية. يتغير الجهد عند الوحدة بفعل تغير جهد المصدر والهبوط على مسار التيار. فالخلية الليثيومية ذات الجهد الاسمي 3.7 فولت قد تبدأ قرب 4.2 فولت عند اكتمال الشحن، ثم يهبط جهدها مع التفريغ أو زيادة الحمل. وقد يتجاوز المصدر غير المنظم قيمته الاسمية عند الحمل الخفيف. ويضاف إلى ذلك هبوط الجهد في الأسلاك والموصلات والمصاهر ومفاتيح حماية البطارية عند مرور التيار.
لمعرفة أقل جهد، قِس مباشرة عند طرفَي دخل المحول قرب نهاية التفريغ مع تشغيل الحمل الأقصى. أو قِس جهد المصدر تحت الحمل نفسه واطرح مجموع هبوط الجهد في مساري الذهاب والعودة بين نقطتَي القياس والوحدة.
احسب هبوط المسار مرة واحدة. إذا أخذت القراءة عند طرف الكابل المتصل بالوحدة فهي تشمل الهبوط بالفعل. وتحقّق من أن أعلى جهد عند اكتمال الشحن وخفة الحمل أو فصله يقع ضمن الحد المسموح للدخل.
قارن طرفَي النطاق بالجهد المطلوب. لا تستطيع لوحة مخصصة للرفع فقط خفض دخل مرتفع. وفي المحول الخافض، المهم عند أدنى دخل هو أقل فرق جهد تحتاج إليه تلك اللوحة تحت الحمل لتثبيت الخرج.
هل يكفي دخل 5.10 فولت لتثبيت الخرج عند 5 فولت؟
افترض أن الحمل يقبل 5.00 فولت بسماحية ±5%، أي من 4.75 إلى 5.25 فولت عند طرفيه. يهبط دخل الوحدة إلى 5.10 فولت عند الحمل الكامل. ويحتاج المحول المرشح إلى فرق قدره 0.30 فولت عند هذا التيار لتثبيت الخرج عند 5.00 فولت.
ينقص هامش الجهد 0.20 فولت. بذلك ينتهي ضمان 5.00 فولت، لكن لا يمكن استنتاج أن الخرج سيكون 4.80 فولت. فقد يتبع الخرج الدخل أو يفقد استقراره عند تغير مفاجئ للحمل أو يتوقف بفعل حماية انخفاض الجهد. راجع بيانات الشركة عند التيار المطلوب.
إذا كان الحمل يتطلب 5.00 فولت منظمة، فتحقّق مما إذا كان تقليل فاقد الأسلاك يُبقي الدخل فوق 5.30 فولت، أو ابحث عن خافض آخر تكفيه القيمة المتاحة وهي 0.10 فولت. وإذا أمكن أن يهبط المصدر دون الجهد المطلوب ففكّر في وحدة خافضة رافعة غير عاكسة.
إذا كان كامل نطاق ±5% مقبولًا، فاستعن بخصائص الخرج الموثقة وهبوط الجهد في أسلاك الخرج للتحقق من الحدين، 4.75 و5.25 فولت، عند الحمل. وقد يظل الجهد ضمن سماحية الحمل طوال التشغيل حتى عندما يفقد المنظم قدرته على تثبيت القيمة المضبوطة.
عندما يعبر جهد البطارية مستوى جهد الخرج
قد يبدأ الجهد عند مدخل الوحدة فوق 3.3 فولت مع خلية مشحونة ثم يهبط دون 3.3 فولت عند التفريغ تحت الحمل. ويستلزم تثبيت الخرج بدقة على كامل النطاق القدرة على الخفض والرفع معًا.
افحص قطبية الخرج عند اختيار وحدة تحمل تسمية buck-boost. فالدائرة العاكسة التقليدية ذات الملف الواحد تعطي جهدًا سالبًا بالنسبة إلى الأرضي المشترك. وللحصول على خرج موجب، اختر وحدة غير عاكسة وتحقّق من استمرارية التنظيم حين يمر الدخل بالجهد المطلوب. لا يشترط التصميم غير العاكس وجود أربعة مفاتيح، لذا اعتمد على خصائص التنظيم في منطقة الانتقال.
هل يكفي المصدر لتغذية الحمل عند أدنى جهد؟
عند ثبات قدرة الخرج وتقارب الكفاءة، يزداد تيار الدخل كلما انخفض الجهد. قيّم المصدر والوحدة عند أقل جهد متوقع على طرفَي الدخل. استخدم الكفاءة الفعلية عند نقطة التشغيل في صورة عدد عشري وراعِ الحدود الأخرى أيضًا.
متوسط تيار الدخل (أمبير) = جهد الخرج (فولت) × تيار الحمل (أمبير) ÷ [أدنى جهد عند دخل الوحدة (فولت) × الكفاءة]
افترض أن الحمل يحتاج إلى 5 فولت عند 1 أمبير، أي 5 واط، وقد هبط دخل الوحدة إلى 3.0 فولت. نفترض كفاءة 85% عند هذه النقطة في الحالتين ونعوّض عنها بالقيمة 0.85.
لتوفير 1 أمبير عند 5 فولت
مصدر حدّه الأقصى في التشغيل المستمر 1.50 أمبير
يفحص الحساب قدرة المصدر في الحالة المستقرة. ثم تحقّق من أن اللوحة تستطيع تغذية الحمل باستمرار في درجة الحرارة وظروف التهوية المتوقعة، وأن النظام يستطيع البدء عند أدنى جهد دخل.
ما المقصود بعبارة «2 أمبير» في ورقة البيانات؟
يسحب الحمل في المثال 1 أمبير، بينما يوفر مصدر 3.0 فولت نحو 1.96 أمبير في المتوسط. يرتفع تيار الملف وينخفض كل دورة تبديل، فتكون ذروة التيار اللحظي في المفتاح أعلى. ويبيّن اسم المعلمة وشروط الاختبار أيّ تيار تعنيه عبارة «2 أمبير».
لنتأمل وصفين افتراضيين للوحة تغذي هذا الحمل.
- تذكر اللوحة «أ» في عنوانها «2 أمبير» فقط. اطلب تيار الخرج المستمر عند دخل 3.0 فولت وخرج 5 فولت مع شروط التبريد. تظل صلاحيتها للحمل غير محسومة من دون ذلك.
- توفر اللوحة «ب» منحنيات تشغيل. اختر منحنى خرج 5 فولت واقرأ تيار الخرج عند 3.0 فولت على محور الدخل وقارنه بحمل 1 أمبير. واقرأ الكفاءة عند الدخل والحمل نفسيهما لتقدير تيار المصدر. ميّز القيم النموذجية من المضمونة وقارن تبريد الاختبار بظروف صندوقك.
راجع أقل جهد للبدء مع توصيل الحمل، وقارن نبضة تيار الاندفاع بتيار النبضة المسموح للمصدر. افحص مدى هبوط الجهد لحظيًا عند الوحدة. قد تواصل اللوحة العمل ببطارية ضعيفة ثم يتعذر عليها البدء من جديد. قياسات TI لبدء تشغيل المحول الرافع
في TPS61022 تحدد TI عتبة تحديد تيار المفتاح عند قاع الموجة، وذلك عند دخل 3.6 فولت وخرج 5 فولت. والقاع هو أدنى نقطة لتيار الملف خلال دورة التبديل.
| الأدنى | النموذجي | الأقصى |
|---|---|---|
| 6.5 A | 8 A | 10 A |
عند نقطة تشغيل مختلفة، بدخل 1.8 فولت وخرج 5 فولت، استخدمت TI الحد الأدنى البالغ 6.5 أمبير وتموج تيار الملف وكفاءة 87% لتقدير تيار خرج قدره 2.12 أمبير. فالقيمة النموذجية 8 أمبير والنتيجة 2.12 أمبير تصفان تيارين مختلفين. مثال TI لحساب تيار الرفع
أين تقيس عند إعادة تشغيل جهاز يعمل بالبطارية؟
قارن الجهود أثناء التغير نفسه في الحمل. قِس عند طرفَي المصدر ثم عند دخل الوحدة. وإذا وُجد كابل خرج فقِس عند اللوحة وعند الحمل أيضًا.
قارن طرفَي المصدر بدخل المحول
إذا هبط الجهد بشدة عند المصدر بمجرد توصيل الحمل، فافحص شحن البطارية وقدرتها على توفير تيار مستمر والتيار الذي يسحبه الحمل فعلًا.
إذا ثبت جهد المصدر بينما هبط جهد دخل الوحدة، فافحص أسلاك الذهاب والعودة والموصلات والمفاتيح وحوامل المصاهر بينهما.
هل يحدث الهبوط في الوحدة أم في كابل الخرج؟
في المحول الخافض، قد يعني هبوط الخرج عند اقتراب الدخل من جهد الضبط أن فرق الجهد غير كافٍ. وقد يسهم أيضًا ارتفاع تيار الحمل أو التقييد الحراري.
إذا ثبت الجهد عند خرج اللوحة وهبط عند الحمل فافحص أسلاك الخرج وتوصيلاتها. وإذا هبط عند مخارج اللوحة نفسها مع بقاء الدخل ضمن النطاق المطلوب، فافحص حدود التيار والحرارة والتيار المطلوب للحمل.
هل تحدث إعادة التشغيل عند بدء التشغيل أم بعد السخونة؟
يعرض المقياس المتعدد قراءة متوسطة وقد تفوته الانخفاضات القصيرة بحسب سرعة أخذ العينات والتقاطها. إذا حدثت إعادة التشغيل عند البدء أو عند نبضة حمل رغم استقرار القراءة، فاستخدم التقاطًا سريعًا للقيم الدنيا والعظمى أو راسم إشارة لرصد الهبوط اللحظي على الدخل أو الخرج.
إذا بدأ النظام بصورة طبيعية ثم توقف بعد فترة، فقارن احتمالين: تفريغ البطارية تدريجيًا بما يخفض جهد الدخل ويرفع تياره لنفس قدرة الخرج، أو وصول اللوحة إلى حد التقييد الحراري. سجّل جهد الدخل ودرجة حرارة اللوحة عند إعادة التشغيل للتمييز بينهما.
بعد تحديد نطاق جهد الدخل الفعلي وجهد الخرج المطلوب وتيار أسوأ حالة، قارن هذه القيم بمواصفات محولات التيار المستمر DC-DC.
