۱۲ - ۷ دارة التنظيم الترانزستورية :
إن دارة التنظيم بثنائي زينر بسيطة وسهلة ولكنها تبرز العيوب التالية :
١ - ضياع كبير في القدرة خلال المقاومة التسلسلية والثنائي
۲ - يتغير الجهد في طرفي زينر بتغير شدة تياره بنسبة مئوية ضعيفة
٣ - تيار المخرج محدود .
٤ - إن دارة ثنائي زينر لا تؤمن أي تصفية للتعرجات الكبيرة في التيار وهذه العيوب يمكن تلافيها بدارة التنظيم الترانزستورية .
ويظهر الشكل (۱۲ - ۱۱ - A ) المخطط الصندوقي لدارة التنظيم الترانزستورية والمخطط الكامل لها الشكل (۱۲ - ۱۱ - B)
مبدأ عمل الدارة :
تتضمن دارة التنظيم، الترانزستور التسلسلي الذي يحمي الدارة من تجاوز تيار الحمل كما يحمي الحمل عند حدوث قصر دارة في الترانزستور Q .
والترانزستور Q2 هو مكبر الخطأ - والثنائي زينر CR يؤمن الجهد المرجعي الثابت للدارة والمقاومتين R - R3 تمكنان من ضبط جهد المخرج ، بتغير مقاومتها التي تغير في Q2 .
يقوم الترانزستور : بضبط وتثبيت الجهد المستمر للمخرج - وذلك بتغيير الجهد بين المجمع والمشع ( VCE) . هذه التغيرات تضاف أو تنطرح من جهد المدخل (٧) كما هو مطلوب لحفظ جهد المخرج ٧٥ . والتغيرات في VCE تتسبب من نغيير جهد القاعدة المشع للترانزستور : (VBE) . .
إن جهد المخرج يميل إلى الارتفاع عند زيادة جهد المدخل المستمر V) DC) أو عند انخفاض شدة تيار الحمل أو انخفاض مقاومة الحمل (RL) ، وفي كلا الحالتين فإن جهد ٧٠ سيرتفع وهو جهد (القاعدة) - المشع) (VBE2) للترانزستور 2 ويزداد تيار المجمع Q2 عبر :R . وهذا يسبب انخفاض الجهد بين القاعدة والمشع (VBE) للترانزستور ، وبدوره يخفض تيار المشع - المجمع له ـ وهذا يزيد في انخفاض الجهد لـ ( VCE) ويكون جهد المخرج الناتج ضمن قيمته الإسمية - ويميل جهد المخرج إلى الهبوط بسبب إنخفاض جهد المدخل ٧ أو بسبب زيادة تيار الحمل أو انخفاض قيمة مقاومة الحمل (RL) وهنا سينخفض ٧٠ أي (VBE2) . فالتيار الناتج المار عبر Q2 والمقاومة R بسبب ازدياد الجهد (VBE1) وبدوره فإن التيار سوف يزداد عبر ترانزستور التمرير التسلسلي : وهذا سيقلل من انخفاض الجهد عبر VCE ) Q) ، وجهد المخرج ٥ سوف يزداد حتى قيمته الإسمية .
وعندما يمر تيار الحمل عبر : Q1 - فيتوجب على هذا الترانزستور تشتيت مقدار ملحوظ من الطاقة - لذلك يتوجب تثبيت Q1 على مشع حراري .
حماية الدارة :
لهذه الدارة نوعان من الحماية وهما :
۱ - حماية من مخاطر قصر دارة Q1 على الحمل
۲ - حماية الترانزستور Q1 من التعطل إذا حدث تجاوز في شدة تبار الحمل ،
فعند حدوث إحدى الحالتين فإن الترانزستور 23 يبرز مقاومة أكبر - وهذا ما يخفض في جهد تيار المخرج إلا القيمة الصحيحة المأمونة ويلاحظ أن المكثف و لا يعمل إلا عند حدوث إحدى الحالتين السابقيتن - وفي الحالة الطبيعية يكون Q بحالة الإشباع بسبب المقاومة RS وهكذا فمقاومة المشع - المجمع عملياً = صفر . وهذا ما يجعل 03 غير مؤثر على تنظيم الدارة في الحالة العادية ـ أما عند حدوث قصر دارة في Q التسلسلي ، فإن جهد المخرج ٧٥ وتيار الحمل (IL) سوف يرتفعان ، وبذلك فإن التيار في R6 وكذلك الجهد على طرفيها سوف يرتفعان وفي الحالة الطبيعية فإن الثنائي : لا يوصل ، بسبب حاجز الجهد العكسي له . وهو حوالي (۷ ، ٠ فولت) ومع ذلك فإن زيادة التيار عبر R6 بسبب قصر دارة سوف تزيد الجهد عبر R6 بشكل يكفي لإقتحام حاجز الجهد - والآن : يوصل عبر RS ويخفض جهد القاعدة وتيارها في Q3 وبذلك يخرج Q من الإشباع - وبالنتيجة فإن مقاومة (المشع - المجمع) في Q تزداد، وتيار منبع التغذية وجهده سوف ينخفض إلى القيمة المأمونة ، التي تضمن حماية الحمل من الضرر .
إن المقاومة مR تكون مضبوطة ومعيرة بحيث لو أنه حدث قصر دارة في 21 أو ازداد الحمل كثيراً فإن D: يصبح موصلاً ، وبسبب ازدياد مقاومة (المشع - المجمع) للترانزستو Q - وهذا بالطبع سيحدد تيار المخرج وجهده إلى القيمة المأمونة .
تقليل التعرجات : حيث أن الدارة تحتوي على عنصري تكبير وهما (Q2 , Q1) فإن الدارة ستكون أكثر حساسية لتغيرات جهد المدخل من دارة المنظم الثنائي زينر ، إذ أن تعرجات الجهد المستمر غير المنتظم عند مدخل الدارة تمثل تغيراً سريعاً في قيمة جهد المدخل (٥٠ - ١٠٠ هرتز ) ولهذا فإن عناصر الدارة تعالج هذه التعرجات كأي تغير في جهد المدخل وتحاول إلغاءه . ورغم أن التعرجات لاتزول تماماً ، ولكنها تنخفض بشكل ملحوظ - مما يقلل من ضرورة استخدام عناصر ترشيح وتصفية المخرج المنظم .
۱۲ - ۸ منظم الجهد الثلاثي الأطراف :
وهو عبارة عن قطعة واحدة مركبة من شريحة سليكونية دارة متكاملة - (IC) لها ثلاثة أطراف فقط - فالطرف (۱) هو المدخل والطرف (۲) هو المخرج والطرف الثالث (۳) هو الارضي الشكل (۱۲ - ۱۲) .
تحتوي هذه الدارة على جميع العناصر الضرورية لتأمين تنظيم الجهد والحماية من تجاوز الحمل وتتضمن أيضاً مكبر خطأ ذو ربح كبير - ومقاومات وترانزستورات تحديد التيار مع جهد مرجعي لترانزستورات التمرير التسلسلية - وجهد المخرج الشائع ٥ - ٦ - ٨ - ١٢ - ١٥ - ١٨ - ٢٤ فولت - وتستخدم لتغذية دارات متكاملة فردية - وقد يزيد تيار الحمل على ٣ A .
إن طرف الأرضي (Ground) يربط عادة بجسم الجهاز (الشاسيه) ، وعلى ذلك فليس من الضروري عزل الدارة المتكاملة عن الجسم المعدني - ليعمل الجسم المعدني على امتصاص حرارة الدارة مباشرة - ويمكن استخدام هذه الدارة المتكاملة كعنصر تحكم وضبط في دارة تنظيم ترانزستورية ذات التيارات العالية . إن دارة التنظيم الثلاثية الأطراف تكون مغلفة بغطاء بلاستيكي أو معدني كما في الشكل .
إن دارة التنظيم بثنائي زينر بسيطة وسهلة ولكنها تبرز العيوب التالية :
١ - ضياع كبير في القدرة خلال المقاومة التسلسلية والثنائي
۲ - يتغير الجهد في طرفي زينر بتغير شدة تياره بنسبة مئوية ضعيفة
٣ - تيار المخرج محدود .
٤ - إن دارة ثنائي زينر لا تؤمن أي تصفية للتعرجات الكبيرة في التيار وهذه العيوب يمكن تلافيها بدارة التنظيم الترانزستورية .
ويظهر الشكل (۱۲ - ۱۱ - A ) المخطط الصندوقي لدارة التنظيم الترانزستورية والمخطط الكامل لها الشكل (۱۲ - ۱۱ - B)
مبدأ عمل الدارة :
تتضمن دارة التنظيم، الترانزستور التسلسلي الذي يحمي الدارة من تجاوز تيار الحمل كما يحمي الحمل عند حدوث قصر دارة في الترانزستور Q .
والترانزستور Q2 هو مكبر الخطأ - والثنائي زينر CR يؤمن الجهد المرجعي الثابت للدارة والمقاومتين R - R3 تمكنان من ضبط جهد المخرج ، بتغير مقاومتها التي تغير في Q2 .
يقوم الترانزستور : بضبط وتثبيت الجهد المستمر للمخرج - وذلك بتغيير الجهد بين المجمع والمشع ( VCE) . هذه التغيرات تضاف أو تنطرح من جهد المدخل (٧) كما هو مطلوب لحفظ جهد المخرج ٧٥ . والتغيرات في VCE تتسبب من نغيير جهد القاعدة المشع للترانزستور : (VBE) . .
إن جهد المخرج يميل إلى الارتفاع عند زيادة جهد المدخل المستمر V) DC) أو عند انخفاض شدة تيار الحمل أو انخفاض مقاومة الحمل (RL) ، وفي كلا الحالتين فإن جهد ٧٠ سيرتفع وهو جهد (القاعدة) - المشع) (VBE2) للترانزستور 2 ويزداد تيار المجمع Q2 عبر :R . وهذا يسبب انخفاض الجهد بين القاعدة والمشع (VBE) للترانزستور ، وبدوره يخفض تيار المشع - المجمع له ـ وهذا يزيد في انخفاض الجهد لـ ( VCE) ويكون جهد المخرج الناتج ضمن قيمته الإسمية - ويميل جهد المخرج إلى الهبوط بسبب إنخفاض جهد المدخل ٧ أو بسبب زيادة تيار الحمل أو انخفاض قيمة مقاومة الحمل (RL) وهنا سينخفض ٧٠ أي (VBE2) . فالتيار الناتج المار عبر Q2 والمقاومة R بسبب ازدياد الجهد (VBE1) وبدوره فإن التيار سوف يزداد عبر ترانزستور التمرير التسلسلي : وهذا سيقلل من انخفاض الجهد عبر VCE ) Q) ، وجهد المخرج ٥ سوف يزداد حتى قيمته الإسمية .
وعندما يمر تيار الحمل عبر : Q1 - فيتوجب على هذا الترانزستور تشتيت مقدار ملحوظ من الطاقة - لذلك يتوجب تثبيت Q1 على مشع حراري .
حماية الدارة :
لهذه الدارة نوعان من الحماية وهما :
۱ - حماية من مخاطر قصر دارة Q1 على الحمل
۲ - حماية الترانزستور Q1 من التعطل إذا حدث تجاوز في شدة تبار الحمل ،
فعند حدوث إحدى الحالتين فإن الترانزستور 23 يبرز مقاومة أكبر - وهذا ما يخفض في جهد تيار المخرج إلا القيمة الصحيحة المأمونة ويلاحظ أن المكثف و لا يعمل إلا عند حدوث إحدى الحالتين السابقيتن - وفي الحالة الطبيعية يكون Q بحالة الإشباع بسبب المقاومة RS وهكذا فمقاومة المشع - المجمع عملياً = صفر . وهذا ما يجعل 03 غير مؤثر على تنظيم الدارة في الحالة العادية ـ أما عند حدوث قصر دارة في Q التسلسلي ، فإن جهد المخرج ٧٥ وتيار الحمل (IL) سوف يرتفعان ، وبذلك فإن التيار في R6 وكذلك الجهد على طرفيها سوف يرتفعان وفي الحالة الطبيعية فإن الثنائي : لا يوصل ، بسبب حاجز الجهد العكسي له . وهو حوالي (۷ ، ٠ فولت) ومع ذلك فإن زيادة التيار عبر R6 بسبب قصر دارة سوف تزيد الجهد عبر R6 بشكل يكفي لإقتحام حاجز الجهد - والآن : يوصل عبر RS ويخفض جهد القاعدة وتيارها في Q3 وبذلك يخرج Q من الإشباع - وبالنتيجة فإن مقاومة (المشع - المجمع) في Q تزداد، وتيار منبع التغذية وجهده سوف ينخفض إلى القيمة المأمونة ، التي تضمن حماية الحمل من الضرر .
إن المقاومة مR تكون مضبوطة ومعيرة بحيث لو أنه حدث قصر دارة في 21 أو ازداد الحمل كثيراً فإن D: يصبح موصلاً ، وبسبب ازدياد مقاومة (المشع - المجمع) للترانزستو Q - وهذا بالطبع سيحدد تيار المخرج وجهده إلى القيمة المأمونة .
تقليل التعرجات : حيث أن الدارة تحتوي على عنصري تكبير وهما (Q2 , Q1) فإن الدارة ستكون أكثر حساسية لتغيرات جهد المدخل من دارة المنظم الثنائي زينر ، إذ أن تعرجات الجهد المستمر غير المنتظم عند مدخل الدارة تمثل تغيراً سريعاً في قيمة جهد المدخل (٥٠ - ١٠٠ هرتز ) ولهذا فإن عناصر الدارة تعالج هذه التعرجات كأي تغير في جهد المدخل وتحاول إلغاءه . ورغم أن التعرجات لاتزول تماماً ، ولكنها تنخفض بشكل ملحوظ - مما يقلل من ضرورة استخدام عناصر ترشيح وتصفية المخرج المنظم .
۱۲ - ۸ منظم الجهد الثلاثي الأطراف :
وهو عبارة عن قطعة واحدة مركبة من شريحة سليكونية دارة متكاملة - (IC) لها ثلاثة أطراف فقط - فالطرف (۱) هو المدخل والطرف (۲) هو المخرج والطرف الثالث (۳) هو الارضي الشكل (۱۲ - ۱۲) .
تحتوي هذه الدارة على جميع العناصر الضرورية لتأمين تنظيم الجهد والحماية من تجاوز الحمل وتتضمن أيضاً مكبر خطأ ذو ربح كبير - ومقاومات وترانزستورات تحديد التيار مع جهد مرجعي لترانزستورات التمرير التسلسلية - وجهد المخرج الشائع ٥ - ٦ - ٨ - ١٢ - ١٥ - ١٨ - ٢٤ فولت - وتستخدم لتغذية دارات متكاملة فردية - وقد يزيد تيار الحمل على ٣ A .
إن طرف الأرضي (Ground) يربط عادة بجسم الجهاز (الشاسيه) ، وعلى ذلك فليس من الضروري عزل الدارة المتكاملة عن الجسم المعدني - ليعمل الجسم المعدني على امتصاص حرارة الدارة مباشرة - ويمكن استخدام هذه الدارة المتكاملة كعنصر تحكم وضبط في دارة تنظيم ترانزستورية ذات التيارات العالية . إن دارة التنظيم الثلاثية الأطراف تكون مغلفة بغطاء بلاستيكي أو معدني كما في الشكل .
تعليق