مقدمة في مبدأ عمل العاكس

كيف تعمل المحولات العاكسة

1. يمكن تحويل التيار المستمر إلى تيار متردد من خلال الدائرة المتذبذبة؛
2. يتم بعد ذلك تعزيز التيار المتردد الناتج بواسطة الملف (في هذه المرحلة، يتم الحصول على تيار متردد بموجة مربعة)؛
3. يتم تقويم التيار المتردد الناتج للحصول على موجة جيبية.

التيار المتردد إلى التيار المستمر بسيط نسبيًا، نعلم أن الصمامات الثنائية لها توصيل أحادي الاتجاه. يمكن استخدام هذه الخاصية لتشكيل جسر بحيث يتدفق التيار دائمًا من طرف ويخرج من الطرف الآخر، مما ينتج عنه جهد تيار مستمر مع تغير جيبي في الجهد. إذا كنت بحاجة إلى تيار مستمر ناعم وتقويم، فإن الطريقة السهلة هي توصيل مكثف.

المحول العاكس هو محول من التيار المستمر إلى التيار المتردد، وهو في الواقع عملية عكس الجهد باستخدام محول الطاقة. يقوم المحول بتحويل جهد التيار المتردد من شبكة الكهرباء إلى خرج تيار مستمر مستقر بجهد 12 فولت، ويقوم المحول العاكس بتحويل جهد التيار المستمر 12 فولت الناتج عن المحول إلى تيار متردد عالي التردد وعالي الجهد؛ كلا الجزأين يستخدمان تقنية تعديل عرض النبضة (PWM) التي تُستخدم بشكل متزايد حاليًا. الجزء الأساسي هو وحدة تحكم متكاملة PWM، يستخدم المحول UC3842، ويستخدم المحول العاكس شريحة TL5001. نطاق جهد العمل لـ TL5001 هو من 3.6 إلى 40 فولت. وهو مزود بمكبر خطأ، ومنظم، ومذبذب، ومولد PWM مع تحكم في المنطقة الميتة، ودائرة حماية من انخفاض الجهد، ودائرة حماية من الدائرة القصيرة.

جزء واجهة الإدخال:
يحتوي جزء الإدخال على 3 إشارات، إدخال تيار مستمر 12 فولت VIN، جهد تمكين العمل ENB، وإشارة تحكم تيار اللوحة DIM. يتم توفير VIN بواسطة المحول، ويتم توفير جهد ENB بواسطة وحدة التحكم الدقيقة (MCU) على اللوحة الأم، وقيمته 0 أو 3 فولت، عندما يكون ENB=0، لا يعمل المحول العاكس، وعندما يكون ENB=3 فولت، يكون المحول العاكس في حالة عمل طبيعية؛ بينما يتم توفير جهد DIM بواسطة اللوحة الأم، ويتراوح بين 0 و5 فولت. عند تغذية قيم DIM مختلفة إلى طرف التغذية الراجعة لوحدة تحكم PWM، يختلف التيار الذي يوفره المحول العاكس للحمل. كلما كانت قيمة DIM أصغر، زاد التيار الخارج من المحول العاكس.

دائرة بدء الجهد:
عندما يكون ENB في مستوى عالٍ، يخرج جهدًا عاليًا لإضاءة مصباح الإضاءة الخلفية للوحة.

وحدة تحكم PWM:
تتكون من الوظائف التالية: جهد مرجعي داخلي، مكبر خطأ، مذبذب وPWM، حماية من زيادة الجهد، حماية من انخفاض الجهد، حماية من الدائرة القصيرة، وترانزستور الإخراج.

تحويل التيار المستمر:
تتكون دائرة تحويل الجهد من أنبوب MOS مفتاح ومحاثة تخزين طاقة. يتم تضخيم النبضة الداخلة بواسطة مضخم دفع وسحب ثم تحريك أنبوب MOS لأداء عملية التبديل بحيث يشحن ويفرغ الجهد المستمر المحاثة ليحصل الطرف الآخر من المحاثة على جهد متردد.

دائرة التذبذب LC والإخراج:
تضمن الجهد المطلوب 1600 فولت لتشغيل المصباح، وتخفض الجهد إلى 800 فولت بعد تشغيل المصباح.

تغذية راجعة لجهد الإخراج:
عندما يعمل الحمل، يتم تغذية جهد العينة راجعًا لتثبيت جهد الإخراج للمحول العاكس. في الواقع، يمكنك تخيل ذلك. هناك مكونات إلكترونية تتطلب أقطابًا موجبة وسالبة، المقاومات والمحاثات عادة لا تحتاج لذلك. إذا كان الصمام الثنائي تالفًا، فقد يتعطل. طالما أن الجهد طبيعي، عادة لا توجد مشكلة. الترانزستور الثلاثي لن يوصل. أنبوب زنر سيتلف إذا تم عكس التوصيل الموجب والسالب، لكن عادةً ما تحمي بعض الدوائر التوصيل أحادي الاتجاه للصمام الثنائي. المكثف هو الآخر؛ النقاط الموجبة والسالبة في المكثف هي مكثفات إلكتروليتية. إذا تم توصيل الموجب والسالب بشكل خاطئ، قد ينفجر الغلاف.

المكون الرئيسي هو الصمام الثنائي. أنبوب التبديل، مذبذب، محول، أخذ عينات، أنبوب التوسيع. هناك أيضًا مبدأ دائرة التبديل مثل المقاومة والسعة في دائرة التذبذب.

اختيار المكونات الرئيسية للطاقة في المحول العاكس مهم جدًا. حاليًا، أكثر مكونات الطاقة استخدامًا هي الترانزستورات الثنائية دارلينجتون (BJTs)، ترانزستورات تأثير المجال للطاقة (MOSFETs)، الترانزستورات ثنائية القطب ذات البوابة المعزولة (IGBTs)، والثايرستورات القابلة للإيقاف (GTO)، إلخ. تُستخدم MOSFETs أكثر في الأنظمة منخفضة الجهد والسعة الصغيرة بسبب انخفاض جهد التشغيل وتردد التبديل العالي، بينما تُستخدم وحدات IGBT عادة في الأنظمة عالية الجهد والسعة الكبيرة. ذلك لأن مقاومة التشغيل لـ MOSFET تزداد مع زيادة الجهد، بينما يتمتع IGBT بأفضلية أكبر في الأنظمة متوسطة السعة. في الأنظمة ذات السعة الكبيرة جدًا (فوق 100 كيلو فولت أمبير)، يُستخدم GTO عادة كمكون طاقة كبير. تشمل المكونات: FET أو IGBT، المحول، المكثف، الصمام الثنائي، المقارن، والتحكم الرئيسي مثل 3525. يحتوي المحول العاكس AC-DC-AC أيضًا على تقويم وترشيح. حجم الطاقة والدقة مرتبطان بتعقيد الدائرة. يمكنك إلقاء نظرة على شاحن الهاتف المحمول، فهو مصدر طاقة صغير متحول!

IGBT (الترانزستور ثنائي القطب ذو البوابة المعزولة)، كجهاز جديد للتحكم في الطاقة شبه الموصلية ذات الإيقاف الذاتي، يجمع بين الأداء عالي السرعة لترانزستور MOSFET للطاقة والمقاومة المنخفضة للأجهزة ثنائية القطب. يتميز بمقاومة إدخال عالية، واستهلاك طاقة تحكم منخفض للجهد، ودائرة تحكم بسيطة، ومقاومة جهد عالية، ومقاومة تيار عالية، وخصائص أخرى، وقد تم استخدامه على نطاق واسع في مختلف تحويلات الطاقة. في الوقت نفسه، تواصل الشركات الكبرى لصناعة أشباه الموصلات تطوير تقنيات عالية الجهد، عالية التيار، عالية السرعة، انخفاض جهد التشبع، عالية الموثوقية، ومنخفضة التكلفة لـ IGBTs.