مقاله مدارات تغذیه

مقاله مدارات تغذیه

رگولاتورهای ولتاژ و مدارات تغذیه

تقریباً‌تمام مدارات الكترونیكی ، از مدارات سادة ترانزیستوری و آپ امپ تا سیستم های حساس میكروپرواسسوری و دیجیتالی به یك یا چند ولتاژ dc پایدار نیاز دارند منابع تغذیه رگوله نشده با ترانس – پل – خازن بعلت اینكه ولتاژهای خروجی آنها با جریان بار وولتاژ خط تغییر می كنند و نیز بدلیل اینكه آنها ریپل های 100Hz مهمی دارند . معمولاً كفایت نمی كنند . خوشبختانه ساخت منابع تغذیه پایدار كه از فیدبك منفی برای رگوله شده بصورت جامع استفاده می شوند و می توانند با چیپ های رگولاتور ولتاژ مدار مجتمع كه تنها به یك منبع ورودی dc رگوله نشده (‌از یك تركیب ترانس – پل – خازن ؛ یك باطری ، یا چند منبع دیگر dc ورودی ) و چند المان دیگر نیاز دارند باسانی ساخته می شوند .

 در این فصل چگونگی ساخت رگولاتورهای ولتاژ را با استفاده از مدارات مجتمع بخصوص خواهید دید همین روشهای مداری می تواند برای ساختن رگولاتورهای با المان های مجزا به كار رود (‌ترانزیستورها ، مقاومت ها ، غیره ) اما بعلت موجود بودن چیپ های رگولاتور ارزان با كارائی زیاد ، استفاده از المانهای مجزا در طرح های جدید مزیتی ندارد . رگولاتورهای ولتاژ ما را به حوزة تلف قدرت زیاد وارد می كنند . بنابراین در مورد سینك گرمایی ور وش هایی نظیر «‌محدود كردن Fold back  »‌برای محدود كردن عملكرد درجه حرارت های ترانزیستور و جلوگیری از صدمه به مدار صحبت خواهیم كرد این روش ها می توانند برای تمام ترتیبات مدارات قدرت شامل تقویت كننده های قدرت نیز استفاده شوند . با دانشی كه در اینجا نسبت به رگولاتورها بدست خواهیم آورد قادر خواهیم بود به عقب برگشته و طراحی تغذیه رگوله نشده را به تفصیل بحث نماییم  در این فصل به مراجع ولتاژ و آی سی های مرجع ولتاژ كه خارج از طرح منبع تغذیه نیز استفاده می شوند نظری خواهیم انداخت .

1-2- مشخصه ها و خصوصیات منابع تغذیه :

 بطور كلی میتوان منبع تغذیه ها را از 6 نقطه نظر مختلف طبقه بندی كرد :

1)طبقه بندی از نظر میزان صاف بودن ولتاژ تغذیه

منبع تغذیه صاف نشده ، در این حالت  مقداری سیگنال AC برروی ولتاژ تغذیه سوار می شود ، كه ولتاژ ریپل نام دارد ( در یكسوسازی تمام موج فركانس آن دو برابر فركانس سیگنال AC می باشد )

 منبع تغذیه صاف شده ، در این نوع تغذیه مدارهای اضافی برای كاهش دامنه ریپل در نظر گرفته شده است .

...

4-2- ترانزیستورهای قدرت و دفع حرارت

 همانند مدار قبل ، استفاده از ترانزیستورهای قدرت یا ادوات دیگر جریان زیاد نظیر SCRها یا یكسو كننده های قدرت كه می توانند وات زیادی را تلف كنند اغلب لازم است

 2N3055 یك ترانزیستور قدرت ارزان فوق العاده مشهور در صورتیكه بطور مناسب نصب گرددمی تواند تا 115 وات تلف كند تمام ادوات قدرت طوری ساخته می شوند كه بین سطح فلزی آنها و هیت سینك یك اتصال برقرار شود . در اكثر موارد سطح فلزی وسیله الكتریكی به یك پایه وصل می شود ( مثلاً برای ترانزیستورهای  قدرت بدنه همیشه به كلكتور متصل می شود )

 منظور اصلی از دفع گرما حفظ اتصال ترانزیستور ( یا اتصال یك وسیلة‌دیگر ) زیر حداكثر نقطة كار مشخص شده است . برای ترانزیستورهای سیلیكونی با بدنة فلزی ، حداكثر درجة حرارت اتصال معمولاً 200°c است ، در حالیكه برای ترانزیستورهای با بدنة پلاستیكی معمولاً 150°C است .

جدول (1-2)چند ترانزیستور ، قدرت مفید را به همراه خواص حرارتی آنها فهرست نموده است آنگاه طراحی هیت سینك ساده می شود با دانستن قدرت حداكثری كه وسیله در یك مدار معین تلف خواهد نمود ؛ درجه حرارت اتصال را محاسبه مینماید . كه این محاسبه به اثرات هدایت گرمایی در ترانزیستور ، هیت سینك، غیره و حداكثر درجه حرارت محیط كه در آن مدار انتظار كاركردن را دارد نیز نیاز دارد .آنگاه برای حفظ در جه حرارت اتصال به حد كافی زیر حداكثر درجه حرارت مشخص شده توسط سازنده یك هیت سینك مناسب انتخاب می نماییم محافظه كار بودن در طراحی هیت سینك عاقلانه است زیرا عمر ترانزیستور در درجه حرارت های نزدیك یا بالای حداكثر بشدت كاهش می یابد .

 1-4-2- مقاومت حرارتی

 برای انجام محاسبات هیت سینك مقاومت حرارتی را استفاده نمایند .  بصورت افزایش گرما ( بر حسب درجه ) تقسیم بر قدرت منتقل شده تعریف می گردد برای گرما كامل منتقل شده توسط هدایت ، مقاومت حرارتی یك ثابت مستقل از درجه حرارت است كه به خواص مكانیكی اتصال بستگی دارد . برای یك زنجیره از نقاط حرارتی بصورت سری ، مقاومت حرارتی كل برابر مجموع مقاومت های حرارتی نقاط جدا از هم می باشد . بنابراین ، برای یك ترانزیستور متصل روی هیت سینك ، مقاومت حرارتی نقاط جدا از هم می باشند .