مدخل الى الدارات الالكترونية البسيطة

[geniusse01]

من الاشياء التي قد تخيفنا عند رؤيتها هو مميزة الفولت امبير للديود
فما المقصود بهذا المصطلح (volt-ampere characteristic) مميزة الفولت امبير للديود؟؟؟

بكل بساطة هي علاقة توضح هبوط الجهد على الديود تبعا للتيار المار خلال الديود ولها الشكل التالي:



حيث القسم الايمن يبين الانحياز الامامي حيث يزداد الجهد على الديود طرديا مع زيادة التيار المار عبر الديود..اما القسم الايسر فيبين حالة الانحياز العكسي حيث لا يمر تيار خلال الديود الا نسبة بسيطة جدا جدا جدا تدعى تيار التسريب العكسي....

لنأخذ القسم الايمن بشيء من التفصيل قليلا...< هذا مخطط سلسلة الديودات (1N4001 - 1N4007) >



حيث المحور الافقي يمثل تغير الجهد وهو يتغير من (0.6 - 0.95 قولت) تقريبا عندما يتغير التيار (على المحور العمودي) من ( 0.01 - 1.0 امبير)... اي تقريبا يتغير 0.35 فولت اذا كان التيار اقل من 1 امبير وبشكل وسطي يمكن اعتبار ان هبوط الجهد على الديود تقريبا 0.7 فولت وهو ما سنعتبره عند تحليل الدارات بشكل عام..

هذا ما خطر ببالي مؤقتا وان شاء الله تعالى نكمل لاحقا..واخر دعوانا ان الحمدلله رب العالمين.وصلى الله على سيدنا محمد وعلى اله وصحبه وسلم...

[geniusse01]

في بداية هذا الموضوع اريد منك مراجعة بعض المفاهيم الواردة في اول مشاركة هنا وهي:
جهد (قيمة) القمة Vp..قيمة القمة الى القمة Vp-p..الدور T.
القيمة المتوسطة للاشارة.....

ولدينا الان مفهوم جديد وهو القيمة المنتجة الفعالة (او القيمة الفعالة).وتعريفها كالتالي:

القيمة المنتجة الفعالة(RMS):
عند تطبيق جهد جيبي على مقاومة فانه يمر تيار جيبي عبر المقاومة. والحصيلة النهائية هو تبدد الجهد اللحظي والتيار اللحظي (القدرة اللحظية) على طول الدور على شكل حرارة.اما ال(RMS) هو الجهد المستمر الذي يجب تطبيقه على المقاومة لينتج نفس كمية الحرارة الناتجة من مرور الموجة الجيبية في نفس المقاومة.
والعلاقة التي تربط بين جهد القمة Vp وال(RMS):

Vrms=0.707 Vp
ومنها نجد ان :Vp = V rms /0.707
فعلى سبيل المثال جهد الخط عندنا هو 220 فولت (RMS) وتردد 50 هيرتز وحسب المعادلة السابقة نجد ان جهد القمة هو :

Vp=220/0.707
Vp = 311 volt

المحولات:

عادة ما تحتوي الدارات الالكترونية على محول وظيفته:
1)تخفيض الجهد من (220فولت) او (110 فولت) الى جهد منخفض مناسب لعمل الاجهزة الكهربائية مثل التلفزيون والفيديو والDVD..
2)عزل دارة الملف الثانوي عن الاولي وبالتالي حماية دارة العمل من الجهود العالية وعدم تخريبها...

حيث يرتبط الجهد والتيار و عدد لفات المحول بالعلاقة التالية:

V1/V2 = N1/N2 =I2/I1

حيث V1 جهد الملف الابتدائي و N1 عدد لفات الملف الابتدائي و I1 التيار المار في الملف الابتدائي
V2 جهد الملف الثانوي و N2 عدد لفات الملف الثانوي و I2 التيار المار في الملف الثانوي

يمكن استخدام طرفين من الثلاث السابقة للحصول على ما نريد...فباعتبار ان عدد لفات المحول ثابته لا تتغير وكانت نسبة لفات الابتدائي الى الثانوي (1:9) وعلى اعتبار ان جهد الابتدائي هو 220 فولت (قيمة فعالة، نحسب جهد الثانوي مثلا من العلاقة السابقة:

V1\V2=N1\N2
220\V2=9\1
V2=220\9 =24.4 volt (rms(

وهكذا نحسب المطلوب حسب عدد اللفات مع الجه].او يمكن حسب التيار اذا وجد تيار الابتدائي وهكذا...تستخدم اي نسبتين من الثلاث معا للوصول الى المطلوب من جهد او تيار.....بشرط ان تكون النسبة متناسبة (اذا اذا استخدمنا القيمة الفعالة للجهد يجب ان نستخدمها لكلا الجهدين ولا نستخدم مثلا قيمة فعالة (RMS) مع جهد من القمة الى القمة مثلا (p-Vp) لان ذلك سيسبب خطأ في الحسابات ولن نصل للمطلوب....

ارجو ان اكون وفقت في ايصال الفكرة وان كان هناك اي استفسار فانا جاهز باذن الله...
واخر دعوانا ان الحمدلله رب العالمين.وصلى الله على سيدنا محمد وعلى اله وصحبه وسلم.

[metalljack]

المشاركة الأصلية كتبت بواسطة geniusse01

من الاشياء التي قد تخيفنا عند رؤيتها هو مميزة الفولت امبير للديود ...

وضعت يدك على الجرح كلامك سليم %%%%%%
هههههه

[geniusse01]

اليوم ان شاء الله سأبدأ بالحديث عن احدى استخدامات الديودات او الموحدات وهي مقوم نصف الموجة (half wave rectifier) وقد اتوسع قليلا في الكلام عنه وتوضيحة لانه الخطوة الاولى لفهم عملية تقويم الجهد المتناوبAC الى مستمر DC... بسم الله نبدأ:

تقويم نصف موجة ( half wave rectifier):

تتكون دارة تقويم نصف الموجة (half wave rectifier) مما يلي:




يدخل الجهد المتناوب الذي نريد ان نقوم بتقويمه الى محول خافض للجهد لنحصل على جهد قريب من جهد التشغيل المطلوب ومن ثم يدخل على دارة تقويم نصف الموجة المؤلفة من الديود او الموحد والذي يمرر فقط في احد الاتجاهين...ثم الى الحمل المطلوب تغذيته بالجهد المقوم.

نحن نعلم ان الموجة المتناوبة تتكون من قسمين قسم علوي (القسم الموجب) وقسم سفلي (القسم السالب):

[url=http://www.0zz0.com][/url]

وبعد ان تدخل الى دارة تقويم نصف الموجة وتخرج نجد ان الاشارة اصبح لها الشكل التالي:



نلاحظ ان القسم السفلي قد تم الغاؤه عن طريق هذه الدارة وبالتالي لا يظهر على الخرج سوى نصف موجة فقط...وهو سبب تسميتها بمقوم نصف الموجة...



وتفسير طريقة عملها كالاتي:

في القسم الموجب من الموجة المتناوبة يكون مصعد الديود موجبا بالنسبة للمهبط ويكون بحالة عمل وبالتالي يمر الجهد (ويمر التيار) عبر الديود الى الحمل.اما في حالة القسم السالب من الموجة يكون مصعد الديود اكثر سلبية (اي اقل ايجابية) من المهبط وبالتالي لا يمر اي جهد عبره(ولا يمر تيار) وبالتالي لا يظهر اي شي على الخرج وهذا تفسير مبدا عمل الدارة الالكتروني. والشكل التالي يوضح اشارة الدخل واشارة الخرج لدارة مقوم نصف الموجة بشكل اكثر وضوح...




لننظر للشكل التالي مرة اخرى:



نلاحظ وجود ما يدعى بV ripple او جهد التموج وهو الفرق بين القيمة العليا والسفلى للاشارة ويساوي تقريبا(حسب الشكل) جهد القمة Vp...وبالتالي نلاحظ انه مختلف كثيرا عن الجهد المستمر.

لذلك لتخفيف هذا الفارق يتم اضافة مكثف بعد الديود او الموحد(يدعى مكثف التنعيم) كما في الشكل (1-1):
وظيفةهذا المكثف في الانحياز الامامي هو ان ينشحن بالجهد ويحفظه..وعندما ينتقل الديود الى حالة الانجياز العكسي ولا يمرر فان المكثف يعمل كمنبع للجهد يقوم بتفريغ شحنته عبر الحمل وبالتالي نحصل على الشكل (1-3)..
اما الشكل (1-2 ) فيوضح الفرق بين حالة وجود المكثف (الخط الاحمر في الصورة) وحالة عدم وجود مكثف (الخط الاسود في الصورة)..




ان العلاقة بين جهد التموج وسعه المكثف هي علاقة عكسية..فبزيادة قيمة المكثف يقل جهد التعرج.حيث يمكن تشبيه المكثف بخزان فكلما زادت سعته يمكن ان يزودنا بكمية اكبر وبالتالي يستمر لفترة اطول وهذا موضح بالشكل التالي:



يبقى لدينا الان ان نذكر ان قيمة الجهد المستمر للاشارة(متوسط قيمة الاشارة على كامل الدور) بوجود المكثف تساوي:

V dc = 0.318 V p
اي لو استخدمنا افو ميتر يقيس الDC فسيقرأ 0.318 من جهد القمة للاشارة الداخلة على دارة تقويم نصف الموجة..

طبعا تفيدنا القيمة المتوسطة لمعرفة التيار المار خلال الحمل (على الرغم ان الجهد الواصل لا يزال يحتوي تموج ولكن ما يصل للحمل هو الجهد المستمر)

ملاحظة للتصميم:من مواصفات الديود شي يدعى بجهد القمة العكسي..وهو مقدار الجهد الذي يتحمله الديود وهو في حالة انحياز عكسي دون ان يحدث له انهيار او تلف ويرمز له بـ(PIV) او (PRV) وفي حالة استخدام دارة تقويم نصف الموجة يجب ان يكون هذا الجهد للديود اكبر من ضعفي قيمة الجهد الداخل على الدارة(اي ضعف جهد الملف الثانوي للمحول)...فاذا كان الفولت الداخل 12 فولت فيجب ان يتحمل الديود 2*12=24 فولت اي اكبر من 24 فولت ليعمل ولا يحدث له تلف. بالاضافة انه يجب حساب التيار المتوسط المار في الديود واختيار الديود بحيث يكون التيار الذي يتحمله اكبر من التيار المتوسط الذي يمر في الدارة.والمثال التالي يوضح ذلك... ويوضح طريقة اختيار الديود عند التصميم....


مثال:دارة تقويم نصف موجة تتكون من محول له نسبة لفات (N1:N2) مساوية لـ(9:1) وجهد الداخل هو 115 V ac ..احسب الجهد المتوسط على الحمل والتيار المتوسط المار في الحمل اذا كانت قيمة مقاومة الحمل 10 اوم؟؟؟؟



في البداية نشرح بعض المواصفات الواردة في السؤال:

نسبة اللفات 9:1 تعني ان كل 9 لفات للملف الابتدائي يقابلها لفة واحده للملف الثانوي وليس بالضرورة ان تعني ان المحول مكون من تسع لفات للملف الابتدائي ولفة واحدة للثانوي.
الجهد الداخل 115 V ac تعني ان الجهد الداخل هو 115 V rms قيمة فعالة حيث تشير ac الى انها قيمة فعالة ففي البيوت يصلنا الفولت 220 V ac اي 220 فولت قيمة فعالة اما جهد القمة لها(حسب علاقة سابقة ذكرتها) فيساوي :

V p =V rms \ 0.707
V p =220\0.707 = 311 volt


الان نبدا بالاجابة على السؤال(يجب ان تقرأ بعض الدروس السابقة لفهم اجابه هذا السؤال)....

بما ان لدينا نسبة اللفات وجهد الابتدائي (V rms) فيمكن ان نحصل على جهد الثانوي (V rms ايضا).. حسب علاقات المحول:

V2\V1 =N2\N1
V2\115 =1\9
V2 = 115\9 = 12.8 Vrms

بما ان علاقات المقوم نصف الموجة يتعلق بجهد القيمة Vp فنقوم بحسابه من Vrms كالتالي:

Vp = Vrms\0.707
Vp =12.8\0.707=18.1volt

الان نحسب الجهد المستمر الخارج من الدارة (الجهد المتوسط V dc) :


V dc = 0.318* Vp
V dc =0.318 *18.1 =5.76 Volts

وبالتالي يكون التيار المتوسط المار هو (حسب قانون اوم):


I = V\R
I=5.76\10=0.576 Ampere

ملاحظات تصميمة للدارة السابقة:ان التيار المار في الديود هو 0.576 امبير وبالتالي عند اختبار الديود يجب الاخذ بعين الاعتبار كل مما يلي:

1)بالنسبة للجهد :يجب ان بكون الجهد العكسي PIV الذي يتحمله الديود على الاقل هو ضعف الجهدالداخل على الدارة (اي ضعف جهد الملف الثانوي) اي يجب ان يكون اكبر من 18.1 *2 =36.2 ونختار اقرب قيمة لها اكبر منها..فمثلا ربما تكون اقرب قيمة PIV هي 50 فولت فنختارها ولا نختار اقل من القيمة المحسوبة لانها ستؤدي حتما لتخريب الديود المستخدم.

2)بالنسبة للتيار:نحسب التيار المتوسط كما فعلنا سابقا ونختار قيمة اعلى منه فمثلا اذا وجد ديود يتحمل تيار 1 امبير فيمكن اختياره(بشرط مراعاة شرط الجهد العكسي له).

واخر دعوانا ان الحمدلله رب العالمين..وصلى الله على سيدنا محمد وعلى اله وصحبه وسلم..

[akrambench]

بسم الله الرحمن الرحيم

اللهم يارب اعني و اخواني اعضاء و مشرفون و من ساعد بعيد او قريب لمنتدى القرية
جعل الله اعمالنا في ميزان الحسنات
اللهم تقبل منا صيام رمضان

[geniusse01]

كما رأينا من مقوم نصف الموجة السابق ان هناك نصف موجة لا يتم الاستفادة منه بالاضافة لجهد التعرج الكبير للدارة (حيث تم حل جزء من هذه المشكلة باستخدام مكثف يدعى مكثف التنعيم)..فما الحل للاستفادة من كامل الموجة وتخفيف التعرج....هنا ياتي دور دارات تقويم الموجة الكاملة والتي تستفيد من كلا نصفي الموجة المتناوبة واستخدامها للحصول على جهد مستمر (تقريبا)...

دارة تقويم موجة كاملة باستخدام محول ذات نقطة منتصف (full wave center tapper rectifier):

لننظر الى الشكل التالي الذي يوضح دارة تقويم موجة كاملة وهما نفس الدارة ولكن مع تعديل بسيط في الشكل الخارجي(وليس في المضمون).كما نلاحظ شكل الموجة على الحمل(جهد الخرج) حيث تم استغلال كلا القسمين في الموجة المتناوية للحصول على جهد مستمر:



ملاحظة مهمة :عند عمل الدارة يتولد لدينا جهد على الملف الابتدائي
( V pri).. هذا الجهد الابتدائي يؤدي الى توليد جهد على الملف الثانوي
( V sec) وبسبب نقطة الوسط فان هذا الجهد ينقسم بالتساوي بين الملفين العلوي والسفلي للمحول (V sec\2) ولكنه يحافظ على نفس القطبية التابعة لقطبية جهد الدخل....

ومبدأ عملها كالتالي:

في النصف الموجب لجهد الدخل يتولد جهد ثانوي مقداره (Vsec\2) بسبب نقطة الوسط وبنفس القطبية المبينة في الشكل الايسر العلوي وبالتالي يكون الديود العلوي D1 في حالة انحياز امامي ويمرر التيار من خلاله اما الديود السفلي D2 فيكون بحالة انحياز عكسي ولا يمرر...
اما
في النصف السالب لجهد الدخل يتولد جهد ثانوي مقداره (Vsec\2) بسبب نقطة الوسط وبنفس القطبية المبينة في الشكل الايسر السفلي وبالتالي يكون الديود السفلي D2 في حالة انحياز امامي ويمرر التيار من خلاله اما الديود العلوي D1 فيكون بحالة انحياز عكسي ولا يمرر...

وهكذا يمر تيار في نفس الاتجاه خلال كلا القسمين الموجب والسالب للموجة المتناوبة (اي التيار النهائي هو مجموع التيارين خلال القسمين الموجب والسالب ) ويتولد لدينا جهد على شكل نبضات ولكن عددها ضعف عدد النبضات على خرج المقوم نصف الموجة..والشكل التالي يوضح ذلك:




الان للنظر الى شكل الجهد على خرج دارة تقويم الموجة (على الحمل):



نلاحظ ان جهد التعرج ما زال كبيرا جدا وهو يساوي نصف جهد الملف الثانوي
(V sec\2) لان كل ديود يطبق عليه هذا الجهد..من خلال المحول...

وهنا ايضا يتم حل هذه المشكلة باضافة مكثف (يدعي مكثف التنعيم) بعد دارة التقويم (وقبل الحمل) وظيفته تخزين الجهد القادم اليه. ومن ثم تفريغه عندما لا يكون هناك جهد كافي وبالتالي يحافظ على مستوي جهد اقرب كثيرا الى المستمر... والدارة التالية توضح التعديل لدارة تقويم الموجة الكاملة باستخدام محول ذات نقطة وسط عن طريق استخدام مكثف التنعيم.وهو يوضح ايضا شكل جهد الخرج مع التنعيم :



وطبعا بزيادة مكثف التنعيم يقل جهد التموج (سأضع العلاقة بينهما لاحقا) ايضا...ولكن لا ننسى انه بزيادة قيمة سعة المكثف تزداد التكلفة فيجب ان نوازن بين جهد التموج والتكلفة المناسبة للدارة ونقرر ماذا نريد فعلا...

الشكل التالي يوضح الفرق بين دارة تقويم نصف الموجة وتقويم الموجة الكاملة:

حيث ان الموجتين 1 و 3 تكون في حال تقويم نصف الموجة ومنحني شحن المكثف وتفريغه لها هو الخط الازرق....اما الموجات 1 و 2 و 3 فيكون في حال تقويم الموجة الكاملة ومنحني شحن المكثف وتفريغه هو الخط الاصفر....نلاحظ كيف ان تقويم الموجة الكاملة ادى الى تقليل جهد التعرج (الفرق بين الخط الاصفر والازرق) وبالتالي حسنت من تقويم الدارة ككل...بالاضافة نجد ان عدد النبضات الموجودة على الخرج قد تضاعفت وبالتالي فالتردد قد تضاعف ايضا...



بمقارنة خرج دارة تقويم الموجة الكامله مع تقويم نصف الموجة نجد ان عدد النبضات قد تضاعف..وبالتالي فان جهد الخرج المستمر قد تضاعف ايضا.واصبح يساوي :

V dc =2* 0.318 * Vout p
V dc=0.636 * Vout p

اي لو استخدمنا افو ميتر يقيس الDC فسيقرأ 0.636 من جهد القمة للاشارة الداخلة على دارة تقويم نصف الموجة ( اي سيقرا 0.636 من نصف قيمة الجهد على الملف الثانوي....

طبعا تفيدنا القيمة المتوسطة لمعرفة التيار المار خلال الحمل (على الرغم ان الجهد الواصل لا يزال يحتوي تموج ولكن ما يصل للحمل هو الجهد المستمر)

ملاحظة للتصميم: من مواصفات الديود شي يدعى بجهد القمة العكسي..وهو مقدار الجهد الذي يتحمله الديود وهو في حالة انحياز عكسي دون ان يحدث له انهيار او تلف ويرمز له بـ(PIV) او (PRV) وفي حالة استخدام دارة تقويم موجة كاملة يجب ان يكون هذا الجهد للديود اكبر من ضعفي قيمة الجهد الداخل على الدارة (اي مساوي جهد الملف الثانوي للمحول كاملا)...فاذا كان الفولت الداخل 12 فولت على كل نصف ملف الثانوي فيجب ان يتحمل الديود 2*12=24 فولت اي اكبر من 24 فولت ليعمل ولا يحدث له تلف. بالاضافة انه يجب حساب التيار المتوسط المار في الديود واختيار الديود بحيث يكون التيار الذي يتحمله اكبر من التيار المتوسط الذي يمر في كل ديود .والمثال التالي يوضح ذلك... ويوضح طريقة اختيار الديود عند التصميم....

مثال: على فرض ان جهد الثانوي لمحول V ac 40 احسب قيمة تيار الخرج,التيار المار عبر كل ديود،جهد القمة العكسي للديود على اعتبار ان مقاومة الحمل 68 اوم؟؟

بما انه لدينا جهد الثانوي للمحول فلسنا بحاجة لعمل اي حسابات للحصول عليه عن طريق عدد اللفات..
الان نبدا بالحل:

لدينا الان الجهد الفعال للثانوي V rms=40 Volt (ولكن كل الشرح يتحدث عن جهد القمة) لذلك نحسب جهد القمة من العلاقة :

V p = V rms \0.707

V p =40\0.707=56.6 Volt

هذا الجهد ينقسم الى قسمين بسبب نقطة وسط المحول ويصل الى الخرج عن طريق الديود :

Vout p= Vsec\2 =56.6\2=28.3 Volt

الان نحسب جهد الخرج المستمر :

V dc = 0.636 * Vout p
V dc =0.636 * 28.3 =18 volt

هذ الجهد المستمر مطبق على مقاومة الحمل وبالتالي تيار الخرج .وحسب قانون اوم :

I dc =V dc \ R
I dc =18\68 =0.265 Ampere

هذا التيار هو مجموع التيار المار في كلا الديودين وبالتالي تيار كل ديود هو نصف التيار السابق:

I diode= I dc\2
I diode=0.265\2=0.1325 Ampere

الان بالنسبة لجهد الديود العكسي (PIV) او (PRV) فيساوي قيمة جهد الملف الثانوي كاملا :

PIV=56.6 Volt

ملاحظات تصميمة للدارة السابقة:ان التيار المار في الديود هو 0.1325امبير وبالتالي عند اختبار الديود يجب الاخذ بعين الاعتبار كل مما يلي:

1)بالنسبة للجهد :يجب ان بكون الجهد العكسي PIV الذي يتحمله الديود على الاقل مساوي للجهد الداخل على الدارة (اي مساوي لجهد الملف الثانوي) اي يجب ان يكون اكبر من 56.6 فولت، ونختار اقرب قيمة لها اكبر منها..فمثلا ربما تكون اقرب قيمة PIV هي 100فولت فنختارها ولا نختار اقل من القيمة المحسوبة لانها ستؤدي حتما لتخريب الديود المستخدم.

2)بالنسبة للتيار:نحسب التيار المتوسط لكل ديود (حيث يساوي نصف التيار المتوسط على الحمل) كما فعلنا سابقا ونختار قيمة اعلى منه فمثلا اذا وجد ديود يتحمل تيار 0.25 أمبير فيمكن اختياره(بشرط مراعاة شرط الجهد العكسي له).

هذا درسنا اليوم.فان وفقت بايصال الافكار فهذا بفضل الله وكرمه وتوفيقه.وان اخطأت فمن نفسي الخطاءة.. ربنا يهديني ويهدي جميع المسلمين لما يحبه ويرضاه..اسالكم دعوة لوالدي بظهر الغيب..فلربما صادفت ساعة اجابة فنحصل على فضل الله كما لكم مثله باذنه تعالى....

واخر دعوانا ان الحمدلله رب العالمين..وصلى الله على سيدنا محمد وعلى اله وصحبه وسلم..

[geniusse01]

كما لاحظنا سابقا من دارة تقويم نصف الموجة انه لا يتم سوى استخدام قسم واحد من القسمين للموجة المتناوبة بالاضافة لوجود تعرج كبير جدا للدارة...فكان الحل باستخدام دارة تقويم الموجة الكاملة باستخدام محول ذات نقطة وسط ...وقد مكنتنا من استغلال كلا قسمي الموجة المتناوبة للحصول على جهد مستمر ...ولكن المشكلة ان الحصول على نقطة وسط للمحول يعتبر صعبا نسبيا ومكلفا..لانه من الصعب الحصول على تماثل كامل بين الفرعين الثانويين للمحول...بالاضافة ان جهد الملف الثانوي ينقسم الى قسمين متساويين.وبالتالي للحصول على جهد 10 فولت على الديود مثلا يجب ان يكون الجهد المطبق على الملف الثانوي هو الضعف اي 20 فولت لانه سينقسم الى قسمين متساويين لكلا الفرعين..لذلك كان هذا الحل وهو باستخدام المقوم الجسري(bridge rectifier)..حيث انه باستخدام هذه الدارة فان الجهد الثانوي كله يصل للخرج )تقريبا وبالتالي نستفيد منه فاذا وصل 10 فولت لثانوي فهو سيصل للحمل دون ان ينقسم لقسمين .

دارة تقويم الموجة الكاملة الجسري (bridge rectifier):

الشكل التالي يوضح دارة المقوم الجسري (bridge rectifier)وهي تتألف من أربع ديودات بحيث يمرر ديودان فقط في كل نصف قسم من الموجة المتناوبة:



ويكون جهد الخرج كما في دارة تقويم الموجة الكاملة السابقة على شكل نبضات موجبة متتالية كما في الشكل...

اما مبدا عمل دارتنا هنا فهو كالتالي:

عند تطبيق الجهد على الدارة يتكون الجهد على الملف الثانوي للمحول كاملا..
1) في القسم الموجب من الموجة المتناوبة يمر التيار عبر الديود B ولن يمر عبر C لانه في حالة انحياز عكسي.فيكون طريقه الوحيد هو عبر مقاومة الحمل (طبعا بسبب مرور التيار عبر مقاومة الحمل يحدث هبوط للجهد عليها)ويستمر حتى يصل لنقطة تقاطع A مع D و يمر عبر D الى ان يغلق الدارة لان A يكون في حالة انحياز عكسي (بسبب هبوط الجهد على المقاومة يجعل الديود بحالة انحياز عكسي) ...وبالتالي الى المحول وهكذا يكمل دارة كاملة خلال القسم الموجب للموجة المتناوبة ويمر تيار عبر الحمل.




2)في القسم السالب من الموجة المتناوبة(تنعكس القطبية) يبدأ التيار من الاسفل عبر الديود C ولن يمر عبر B لانه في حالة انحياز عكسي.فيكون طريقه الوحيد هو عبر مقاومة الحمل (طبعا بسبب مرور التيار عبر مقاومة الحمل يحدث هبوط للجهد عليها) ويستمر حتى يصل لنقطة تقاطع A مع D ويمر عبر A لان D يكون في حالة انحياز عكسي(بسبب هبوط الجهد على المقاومة يجعل الديود بحالة انحياز عكسي) ...وبالتالي الى المحول وهكذا يكمل دارة كاملة خلال القسم السالب للموجة المتناوبة ويمر تيار عبر الحمل.



والصورة التالية توضح العمل خلال نصفي الموجة الموجب والسالب:




وهكذا يمر تيار في نفس الاتجاه خلال كلا القسمين الموجب والسالب للموجة المتناوبة (اي التيار النهائي هو مجموع التيارين خلال القسمين الموجب والسالب ) ويتولد لدينا جهد على شكل نبضات ولكن عددها ضعف عدد النبضات على خرج المقوم نصف الموجة..

الان للنظر الى شكل الجهد على خرج دارة تقويم الموجة (على الحمل):



نلاحظ ان جهد التعرج ما زال كبيرا جدا وهو يساوي جهد الملف الثانوي
(V sec) لان كل ديودين يطبق عليهما هذا الجهد..من خلال المحول...

وهنا ايضا يتم حل هذه المشكلة باضافة مكثف (يدعي مكثف التنعيم) بعد دارة التقويم (وقبل الحمل) وظيفته تخزين الجهد القادم اليه. ومن ثم تفريغه عندما لا يكون هناك جهد كافي وبالتالي يحافظ على مستوي جهد اقرب كثيرا الى المستمر... والدارة التالية توضح التعديل لدارة المقوم الجسري عن طريق استخدام مكثف التنعيم.وهو يوضح ايضا شكل جهد الخرج مع التنعيم :



وطبعا بزيادة مكثف التنعيم يقل جهد التموج (سأضع العلاقة بينهما لاحقا) ايضا...ولكن لا ننسى انه بزيادة قيمة سعة المكثف تزداد التكلفة فيجب ان نوازن بين جهد التموج والتكلفة المناسبة للدارة ونقرر ماذا نريد فعلا...

بمقارنة خرج دارة المقوم الجسري مع تقويم نصف الموجة نجد ان عدد النبضات قد تضاعف..وبالتالي فان جهد الخرج المستمر قد تضاعف ايضا.واصبح يساوي :

V dc =2* 0.318 * Vout p
V dc=0.636 * Vout p

اي لو استخدمنا افو ميتر يقيس الDC فسيقرأ 0.636 من جهد القمة للاشارة الداخلة على دارة تقويم الموجة الكاملة ( اي سيقرا 0.636 من قيمة الجهد على الملف الثانوي)

طبعا تفيدنا القيمة المتوسطة لمعرفة التيار المار خلال الحمل (على الرغم ان الجهد الواصل لا يزال يحتوي تموج ولكن ما يصل للحمل هو الجهد المستمر).

ملاحظة للتصميم: من مواصفات الديود شي يدعى بجهد القمة العكسي..وهو مقدار الجهد الذي يتحمله الديود وهو في حالة انحياز عكسي دون ان يحدث له انهيار او تلف ويرمز له بـ(PIV) او (PRV) وفي حالة استخدام دارة المقوم الجسري يجب ان يكون هذا الجهد للديود اكبر من قيمة الجهد الداخل على الدارة (اي مساوي جهد الملف الثانوي للمحول كاملا)...فاذا كان الفولت الداخل 12 فولت على الملف الثانوي فيجب ان يتحمل الديود 2*12=24 فولت اي اكبر من 24 فولت ليعمل ولا يحدث له تلف. بالاضافة انه يجب حساب التيار المتوسط المار في الديود واختيار الديود بحيث يكون التيار الذي يتحمله اكبر من التيار المتوسط الذي يمر في كل ديود .والمثال التالي يوضح ذلك... ويوضح طريقة اختيار الديود عند التصميم....

مثال: على فرض ان جهد الثانوي لمحول V ac 12.6 احسب قيمة تيار الخرج,التيار المار عبر كل ديود،جهد القمة العكسي للديود على اعتبار ان مقاومة الحمل 10 اوم؟؟

بما انه لدينا جهد الثانوي للمحول فلسنا بحاجة لعمل اي حسابات للحصول عليه عن طريق عدد اللفات..
الان نبدا بالحل:

لدينا الان الجهد الفعال للثانوي V rms=12.6 Volt (ولكن كل الشرح يتحدث عن جهد القمة) لذلك نحسب جهد القمة من العلاقة :

V p = V rms \0.707

V p =12.6\0.707=17.8 Volt

هذا الجهد يصل الى الخرج عن طريق الديودين :

Vout p= Vsec =17.8Volt

الان نحسب جهد الخرج المستمر :

V dc = 0.636 * Vout p
V dc =0.636 *17.8 =11.3 volt

هذ الجهد المستمر مطبق على مقاومة الحمل وبالتالي تيار الخرج .وحسب قانون اوم :

I dc =V dc \ R
I dc =11.3\10 =1.13 Ampere

هذا التيار هو مجموع التيار المار في كلا الديودين وبالتالي تيار كل ديود هو نصف التيار السابق:

I diode= I dc\2
I diode=1.13\2=0.565 Ampere

الان بالنسبة لجهد الديود العكسي (PIV) او (PRV) فيساوي قيمة جهد الملف الثانوي كاملا :

PIV=17.8 Volt

ملاحظات تصميمة للدارة السابقة:ان التيار المار في الديود هو 0.565امبير وبالتالي عند اختبار الديود يجب الاخذ بعين الاعتبار كل مما يلي:

1)بالنسبة للجهد :يجب ان بكون الجهد العكسي PIV الذي يتحمله الديود على الاقل مساوي للجهد الداخل على الدارة (اي مساوي لجهد الملف الثانوي) اي يجب ان يكون اكبر من 17.8 فولت، ونختار اقرب قيمة لها اكبر منها..فمثلا ربما تكون اقرب قيمة PIV هي 50 فولت فنختارها ولا نختار اقل من القيمة المحسوبة لانها ستؤدي حتما لتخريب الديود المستخدم.

2)بالنسبة للتيار:نحسب التيار المتوسط لكل ديود (حيث يساوي نصف التيار المتوسط على الحمل) كما فعلنا سابقا ونختار قيمة اعلى منه فمثلا اذا وجد ديود يتحمل تيار 1 أمبير فيمكن اختياره(بشرط مراعاة شرط الجهد العكسي له).

ملاحظة:
المقوم الجسري شائع الاستعمال ولهذا يغلفه المصنع بغلاف واحد فمثلا
MD A920-3 هو جسر متيسر تجاريا ومجمع في غلاف والديودات فيه موصلة داخليا ومغلفة ببلاستيك صلب ولها دبوسي دخل من اجل جهد الثانوي، ودبوسي خرج من أجل مقاومة الحمل.

هذا درسنا اليوم.فان وفقت بايصال الافكار فهذا بفضل الله وكرمه وتوفيقه.وان اخطأت فمن نفسي الخطاءة.. ربنا يهديني ويهدي جميع المسلمين لما يحبه ويرضاه..اسالكم دعوة لوالدي بظهر الغيب..فلربما صادفت ساعة اجابة فنحصل على فضل الله كما لكم مثله باذنه تعالى....

واخر دعوانا ان الحمدلله رب العالمين..وصلى الله على سيدنا محمد وعلى اله وصحبه وسلم..

[geniusse01]

1) علاقة تعرج جهد خرج دارات تقويم الموجة:

V rip = I \ F * C
حيث:
V rip : جهد التعرج على الخرج.
I : تيار الحمل dc.
F : تردد التعرج.
C : سعة المكثف على خرج دارة التقويم.

هذه العلاقة المستخدمة لحساب التعرج (عند وصل مكثف على خرج دارة التقويم)...حيث ان التعرج يزداد بزياردة التيار I dc....ولكنه ينقص بزيادة التردد وسعة المكثف الموجود على الخرج.. يتم تحديد القيم كلها حسب الدارة الموجودة لدينا ومن هذه العلاقة نحسب جهد التعرج..

مثال : على افتراض لدينا دارة تقويم موجة كاملة تيار الحمل I dc يساوي 10mA والمكثف الموصول على الخرج 470 uF .وتردد الخط هو 60 Hz احسب جهد التعرج؟؟
بما ان الدارة هي تقويم موجة كاملة فالتردد هو ضعف تردد الدخل ويساوي
120 Hz...والان نحسب جهد التعرج من العلاقة السابقة:

V rip =10/120 * 470 = 0.177 Volt

ملاحظة تصميمية :
كما لاحظنا لتقليل التعرجات يجب ان نختار مكثف اكبر لتصبح التعرجات اقل ما يمكن فكلما زادت قيمة المكثف كلما تصاغرت قيمة التعرج ولكن كلفة المكثف تصبح اكبر ،و بحل وسط فالعديد من المصممين يستعلون قاعدة 10% اي اختيار مكثف يحفظ التعرج الى 10% من جهد القمة..فاذا كان جهد القمة 15 فولت فان التعرج يكون 1.5 فولت.عند النظرة الاولى يبدو هذا التعرج كبيرا ولكن باستخدام دارات تنظيم الجهد يحصل ترشيح وتحسين اضافي لهذا التعرج.

للذي يريد دقة اكبر يمكن ان نستخدم صيغة اكثر دقة :

V dc =V p - V rip \2



فاذا كان جهد الدخل 15 فولت فجهد التعرج 1.5 فولت وبالتالي يكون الجهد المستمر الناتج على الخرج حسب العلاقة السابقة :

V dc=15- 1.5\2
V dc=14.25 Volt
هذا يجعل جهد الحمل(جهد الخرج) تقريبا 95% من جهد القمة (اي يقترب اكثر ما يمكن من القيمة المستمرة الثابتة والتي هي 15 فولت.....

2)صيغة اكثر دقة للديودات في الدارات:

لقد تم اعتبار الديود بانه مثالي في التحليل السابق ولكن فعليا فان الجهد يستهلك جهد تقريبا 0.7 فولت..حيث في بعض الحالات نريد اجوبة دقيقة للدارة فعلى سبيل المثال في دارة تقويم الموجة قلنا بان جهد الثانوي للمحول يصل الى الحمل ولكن فعليا فان الجهد الثانوي يطرح منه 0.7 فولت لانه يستهلك من الديود لانه يمر التيار مكن خلاله...اما دارة المقوم الجسير فالجهد الثانوي للمحول يمر عبر ديودين وبالتالي يستهلكان 0.7+0.7=1.4 فولت من جهد المحول الثانوي..
فمثلا اذا كان جهد الثانوي للمحولا V ac 12.6 .فان جهد القمة المثالي يكون :

V p =12.6/0.707 =17.8 Volt
واذا اعتبرنا وجود هبوط جهد عبر الديودين( استهلاك بسببهما مقداره 0.7 *2 لانها ديودين ) فان الجهد الفعلي للخرج يكون :

V p (real)=17.8-1.4=16.4 Volt

وهذا مهم جدا اذا كان جهد الخرج منخفض نسبيا ..مثلا 5 فولت وبالتالي بسبب الديودين يكون الجهد النهائي هو 3.6 فولت.وهذا يهم بالنسبة للجهود المنخفضة نسبيا....


هذا درسنا اليوم.فان وفقت بايصال الافكار فهذا بفضل الله وكرمه وتوفيقه.وان اخطأت فمن نفسي الخطاءة.. ربنا يهديني ويهدي جميع المسلمين لما يحبه ويرضاه..اسالكم دعوة لوالدي بظهر الغيب..فلربما صادفت ساعة اجابة فنحصل على فضل الله كما لكم مثله باذنه تعالى....

ومن اليوم سأوقف الشرح وأترك مجالا مفتوحا للأسئلة حتى نرى هل وصلت المعلومات.وأترك وقتا وجهدا لمن يحب ان يشتغل او يعمل..انتظر اقتراحاتكم وابداعاتكم من الان وصاعدا...

واخر دعوانا ان الحمدلله رب العالمين..وصلى الله على سيدنا محمد وعلى اله وصحبه وسلم..