مضاعِفات الفولطية
2013 تبسيط علم الإلكترونيات
ستان جيبيليسكو
مؤسسة الكويت للتقدم العلمي
يمكننا وصل صمام ثنائيات ومكثّفات مع بعضها البعض لكي نجعل وحدةَ التغذية تؤمِّن خرجَ فولطية مضاعفاً بعددٍ صحيح لذروة فولطية دخلِ التيار المتناوب. نظرياً يمكن الحصول على مضاعفة بعدد صحيح كبير، ولكننا نادراً ما نرى وحدات تغذية تستعمل عواملَ مضاعَفةٍ أكبر من 2.
في الحالة العملية لا تعمل وحداتُ التغذية المضاعِفة للفولطية (Voltage Multiplier) بشكل جيد إلّا عندما يسحب الحِمْل تياراً منخفضاً، وغير ذلك سنحصل على تنظيم للفولطية سيّئ، مما يعني أن فولطية الخرج ستنخفض بشكل كبير عندما يرتفع سحب التيار بشكل ملحوظ.
تتضمن أفضلُ طريقة لبناء وحدة تغذية في التطبيقات عالية التيار والفولطية استعمالَ محوِّلِ خطوةٍ رافع، وليس دارةَ مقوِّمٍ مضاعِفةً للفولطية.
يبين الشكل 4-5 وحدة تغذية مضاعفة للفولطية بسيطة. تعمل هذه الدارة على كامل دورة التيار المتناوب لذلك يسميها المهندسون بـالفولطية المزدوجة لموجة كاملة، وبالكاد تساوي فولطية خرجها للتيار المستمرّ ضعفَ فولطية الذروة لدخل التيار المتناوب عندما يكون سحب التيار ضعيفاً، أو تقريباً 2.8 مرة من فولطية التيار المتناوب الفعالة المطبَّقة.
.jpg)
تخضع الفولطية المزدوجة لموجة كاملة إلى بي آي فيPIV مساوٍ لـ 2.8 مرة من فولطية التيار المتناوب الفعالة المطبَّقة، وبالتالي يجب على الصمامات الثنائية أن تملك تصنيفاً بي آي في PIV مساوياً على الأقل 4.2 مرّة من فولطية التيار المتناوب الفعالة التي تظهر عبر الملف الثانوي للمحوِّل.
يعتمد التشغيلُ السليم لهذا النوع من الدارات على قدرة المكثّفات على تخزين شحنة تحت الحمل الأعظمي، وبالتالي يجب أن تملك المكثفات قيماً كبيرة وكذلك القدرةَ على تحمل فولطيات عالية.
تخدم المكثفات هدفين اثنين: تعزيز الفولطية وترشيح الخرج. تحمي المقاوَماتُ التي تملك قيماً أومية منخفضة الصمام ثنائي ضدّ تيارات الفورة (Surge Currents) التي تحدث عندما "نشغل التغذية"، أي عندما نطبِّق على المحوِّل في البداية قدرة تيار متناوب.
مسألة 4-3:
بفرض أننا وصلنا محوّلَ قدرة ذا نسبةِ لفّات أولية إلى ثانوية 1:4 إلى خطوط تغذيةِ خدمةِ الـ 120 فولط فاعل الرئيسة للتيار المتناوب.
سنستعمل دارة مقوِّم نصف موجة للحصول على خرج تيار مستمر نبضي. كم سيكون تصنيف الـ بي آي في PIV الأصغري الذي يجب أن تملكه الصمامات الثنائية للتأكد من أنها لن تنهار؟
الحلّ:
تؤمِّن خطوط تغذيةِ الخدمة 120 فولط فعال لتيار متناوب، ويرفع المحوِّل ذلك بمقدار عامِل مساوٍ لنسبة اللفات الأولية إلى الثانوية، وبالتالي خرج المحول سيساوي 4 × 120 أو 480 فولط فعال لتيار متناوب. يجب أن يكون تصنيف الـ بي آي في PIV للصمامات الثنائية في دارة نصف الموجة مساوياً على الأقل لـ 4.2 مرة من هذه القيمة، ولذلك يجب تصنيفها 4.2 × 480 أو 2016 بي آي في PIV.
مسألة 4-4:
بفرض أننا استعملنا دارة مقوّم جسر كامل الموجة في حالة المسألة 4-3. كم سيكون تصنيفُ الـ بي آي في PIV الأصغري الذي يجب أن تملكه الصمامات الثنائية في هذه الحالة؟
الحلّ:
يؤمِّن الملف الثانوي للمحول 480 فولط فعال للتيار المتناوب. يجب أن يكون تصنيف الـ بي آي في PIV للصمامات الثنائية في دارة كامل الموجة 2.1 مرة على الأقل من جهد التيار المتناوب الفعال عبر الملف الثانوي للمحوِّل، وهذا يساوي نصفَ تصنيف الـ بي آي في PIV في حالة نصف الموجة أي 2.1 × 480 أو 1008 بي آي في PIV.
