تصميم مصدر الطاقة - مُنظم تحويل الطاقة غير المُعزول

عوامل التصميم المطلوب مراعاتها

عند تصميم مصدر الطاقة التحويلي (مُنظم التبديل)، يجب أن نأخذ في اعتبارنا على الأقل العوامل التالية:

جهد الإدخال / الإخراج: يجب اختيار جهد العمل الموصى به وفقاً لمدى الجهد الفعلي مع الأخذ بعين الاعتبار تذبذبات الجهد الفعلي وضمان عدم تجاوز المواصفات الخاصة بالجهاز.
تيار الإخراج: يجب الاحتفاظ بتيار الإخراج بمقدار زائد واحتساب التيار الزائد للحظات الذروية للدائرة واحتساب التسخين، كما يجب أن نلبي متطلبات التخفيض.
التذبذب: يُعتبر التذبذب معلمة مهمة لقياس تذبذب الجهد الناتج من الدائرة، ويجب أن نراعي التذبذب في الحمل الخفيف والحمل الثقيل، وعادة ما نستخدم مُحلل الأمواج بعرض نطاق 20 ميجاهرتز للاختبار.
الكفاءة: يجب مراعاة الكفاءة في الحمل الخفيف والحمل الثقيل. يمكن للحمل الخفيف أن يؤثر على استهلاك الطاقة في وضع الاستعداد بينما يؤثر الحمل الثقيل على الارتفاع في درجة الحرارة. عادةً ما يتعين أن تكون الكفاءة أكثر من 80% عندما يكون الإدخال 12 فولت والإخراج 5 فولت وتيار 10 مللي أمبير أو أعلى.
الاستجابة الزمنية: تعكس الاستجابة الزمنية كيفية استجابة النظام عندما تتغير الحمولة بشكل حاد، ويتعين أن تكون الزيادة والانخفاض في جهد الإخراج أقل من 10% عمومًا.
تردد التبديل: عادةً ما يكون أعلى من 500 كيلوهرتز، وهو مرتبط بمختارات الملف والمكثف. وهناك مسائل أخرى مثل التوافق elecMagnetic Interference (EMC) والضوضاء في الحمل الخفيف.
جهد المرجع والدقة: يجب أن يتم مقارنة جهد الرجوع بالجهد المرجعي الداخلي وذلك بالتناغم مع مقاومة توزيع الرجوع الخارجي لإخراج جهد مختلف. قد يكون لجهود المرجع في المنتجات المختلفة تفاوتات مثل 0.6-0.8 فولت، ويجب اختيار مقاومة الرجوع بدقة 1%.
استقرار الخطي واستقرار الحمولة: يعكس استقرار الخطي استقرار الجهد الناتج عن تغيرات الجهد الداخلي، بينما يعكس استقرار الحمولة استقرار الجهد الناتج عن تغيرات الحمل. عادةً ما يتعين أن يكون الاستقرار 1% على الأقل ولا يجب أن يتجاوز 3% على الأكثر.
مستوى التشغيل (EN): يجب أن تلبي مستوى التشغيل (EN) متطلبات المواصفات الخاصة بالجهاز، وهناك بعض الدوائر المتكاملة التي لا يجب تجاوز نطاق الجهد المحدد. بسبب الحاجة إلى التحكم في التوقيت، يمكن أن يزيد هذا السُنّ التحكم من السعة، ولضبط مستوى الجهد وقطع التفريغ، يجب أن تتوفر مقاومة متصلة بالأرض أيضًا.
أداء الحماية: يجب أن يكون هناك حماية من التيار الزائد (OCP) وحماية من الحرارة الزائدة (OTP)، ويجب أن تعود الظروف إلى ح

الملف اللفّائي (الإندكتور): يفضل دائمًا اختيار الملف اللفائي الذي يكون مصبوبًا كقطعة واحدة، حيث يكون لديها تشويش elecmagnetic منخفض.

شبكة الردود: يجب توجيه الأسلاك المتصلة بشبكة الردود بعيدًا قدر الإمكان عن الملف اللفائي وعن تشويشات مصدر الطاقة. وبعد تحقيق هذا الشرط الأول، يمكن تصميم الأسلاك بأن تكون قصيرة وعريضة قدر الإمكان. من الأفضل أن تمر الأسلاك من الجهة المقابلة للملف اللفائي على اللوحة الدائرية (PCB)، وتفصل بينها بطبقة أرضية في منتصف اللوحة. وغالبًا ما يتم توصيل مقاومات توزيع الجهد (الـDivider) بالأرض الكهربائي AGND، ويمكن أن تكون هذه الأسلاك ممتدة إلى الأرض.

السعة التخزينية الكهربائية: يجب وضع السعة التخزينية الكهربائية للإشارة على مقربة من منطقة \(V_{IN}\) و GND على الشريحة لتقليل التأثيرات الطفيفة الناتجة عن الملف اللفائي؛ بالإمكان زيادة عدد الفتحات على الجانب السالب للسعة لتقليل الانتقالات. وعادةً ما يكون هناك سعة تخزينية إلكتروليتية كبيرة في الأمام للتصفية، حيث يمكن أن تمر مدخلات الطاقة من خلال سعة كبيرة ثم إلى سعة صغيرة.

الدائرة الكهربائية للقدرة: يجب أن تكون الدوائر الكهربائية للقدرة قصيرة وعريضة قدر الإمكان، مما يساهم في تقليل مساحة الحلقة وإشعاع التشويشات. يجب وضع الملف اللفائي بالقرب من دبوس SW وبعيدًا عن أسلاك الردود. أما السعة الخرجية يجب وضعها بالقرب من الملف اللفائي، ويمكن زيادة عدد الفتحات الأرضية.

الأسلاك المتصلة بالمكثف BST: يجب أن تكون قصيرة وليست رفيعة جدًا.

تبريد الشريحة: يجب توفير تبريد الشريحة وفقًا لمتطلبات التصميم، ومن الأفضل أن تتم إضافة فتحات تبريد في الجزء السفلي للشريحة.

المراجع والشكر

تمت ترجمة هذه المشاركة باستخدام ChatGPT، يرجى تزويدنا بتعليقاتكم إذا كانت هناك أي حذف أو إهمال.