A محول الجهد النازل يقلل الجهد الكهربائي العالي في مصدر الطاقة إلى جهد أقل قابل للاستخدام. أما محول PWM إلى جهد كهربائي فيؤدي وظيفة مختلفة: فهو يحول دورة العمل لإشارة مُعدَّلة بعرض النبضة إلى جهد تناظري متناسب، وعادةً ما يكون ذلك لأغراض القياس أو التحكم. الأول يتولى تزويد الحمل بالطاقة؛ أما الثاني فيتعامل عادةً مع إشارة منخفضة الطاقة.
تبدو الأسماء متشابهة لأن كلاهما يمكنه توليد جهد كهربائي متوسط منخفض. ومع ذلك، فإنهما يختلفان في الغرض، وشكل الموجة الناتجة، والتنظيم، وسعة التيار، والعزل، والسلامة. إشارة PWM التي تتناوب بين 0 فولت و12 فولت بدورة تشغيل 50% لها متوسط يبلغ 6 فولت، لكنها تظل سلسلة من النبضات ذات الجهد 12 فولت. وهي لا تعادل تلقائيًا مصدر طاقة منظم بجهد 6 فولت.
| الميزة | محول جهد خفضي | محول جهد PWM |
|---|---|---|
| الغرض الرئيسي | تزويد الحمل بطاقة ذات جهد كهربائي أقل | استخلاص مستوى تناظري من دورة عمل PWM |
| مدخلات نموذجية | تيار متردد من شبكة الكهرباء أو مصدر طاقة تيار مستمر | سلسلة نبضات PWM على مستوى المنطق |
| الناتج النموذجي | جهد تيار متردد منخفض أو جهد تيار مستمر منخفض منظم | إشارة تناظرية منخفضة الطاقة |
| المكونات الرئيسية | المحولات، أو المفاتيح المزودة بمحث ومكثفات | مرشح تمرير منخفض RC، وأحيانًا مخزن مؤقت لمضخم تشغيل |
| سعة الحمولة | يُحدد بوحدة VA أو بالواط أو بتيار الخرج | يُستخدم عادةً مع مدخلات ذات مقاومة عالية |
| التنظيم التغذوي | شائعة في محولات التيار المستمر الإلكترونية | عادةً ما لا يتعلق الأمر بتنظيم مصدر الطاقة |
| الاستخدام النموذجي | الأجهزة المنزلية، وأجهزة التحكم، والإلكترونيات، والمعدات الصناعية | إخراج وحدة التحكم الدقيقة، وفك تشفير المستشعر، والأوامر التناظرية |
يعمل محول الجهد الخافض على أخذ جهد دخل أعلى وتوفير جهد خرج أقل. ويشمل هذا المصطلح فئتين مهمتين من المنتجات: محولات الترانسفورمات من التيار المتردد إلى التيار المتردد، ومحولات باك من التيار المستمر إلى التيار المستمر.
بالنسبة للأجهزة الكهربائية الدولية، عادةً ما يقوم المحول الخافض بتحويل التيار المتردد 220–240 فولت إلى 110–120 فولت. ويعتمد هذا المحول على الاقتران المغناطيسي بين اللفات، وتحدد نسبة اللفات فيه نسبة الجهد التقريبية. وقد تتراوح السعة المقننة للطرازات من بضع مئات من فولت-أمبير (VA) إلى عدة كيلو فولت-أمبير (kVA). تصفح فئة المحولات الرافعة والمخفضة للحصول على أمثلة من مختلف المجالات.
يقوم المحول بتغيير الجهد الاسمي للتيار المتردد، لكنه لا يغير عادةً تردد التيار الكهربائي. ولذلك، قد يظل المحرك أو جهاز ضبط الوقت المصمم للعمل بتردد 60 هرتز فقط غير متوافق مع مصدر طاقة بتردد 50 هرتز، حتى لو كان الجهد مناسبًا. كما أن تصميمات المحولات الذاتية لا توفر عزلًا كهربائيًا ما لم يتضمن المنتج على وجه التحديد محول عزل.
يعمل محول "باك" على خفض جهد تيار مستمر إلى جهد تيار مستمر منخفض ومنظم. ويقوم ترانزستور التبديل بتوصيل الإدخال وفصله بسرعة، بينما يعمل الملف والمكثف على تخزين الطاقة وتسويتها. وتقوم حلقة التغذية الراجعة بضبط دورة التشغيل للتبديل من أجل الحفاظ على المخرج قريبًا من قيمته المحددة مع تغير جهد الإدخال وتيار الحمل.
ولذلك، غالبًا ما تُستخدم تقنية PWM في الداخل محول باك، لكن المحول الكامل لا يقتصر على كونه مجرد مولد PWM. فهو يشتمل على مرحلة طاقة، ومكونات لتخزين الطاقة، وحلقة تحكم، ونظام حماية، وتصفية للإخراج. وهذا التمييز يفسر السبب في أن خرج PWM وحده لا يمكنه عادةً أن يحل محل مصدر طاقة التيار المستمر.
يقوم محول PWM إلى جهد بتحويل دورة التشغيل إلى مستوى تناظري متوسط. إذا كانت موجة PWM تتنقل بين 0 فولت ومستوى عالٍ يبلغ VH, ، ويبلغ متوسطه المثالي تقريبًا:
Vخارج = دورة العمل × VH
على سبيل المثال، تتوافق إشارة PWM بجهد 3.3 فولت ودورة تشغيل 25% بشكل مثالي مع جهد يبلغ حوالي 0.825 فولت بعد حساب المتوسط. ويمكن لمرشح تمرير منخفض مكون من مقاوم ومكثف أن يخفف من حامل التبديل ويترك مستوىً تناظريًّا يتغير ببطء. ويمكن إضافة مخزن مؤقت من نوع مضخم التشغيل (op-amp) عندما تحتاج الدائرة التالية إلى مقاومة خرج منخفضة أو نطاق جهد مختلف.
يؤدي الثابت الزمني RC إلى مفاضلة. فكلما زادت درجة الترشيح، قل التموج في الخرج، لكن الاستجابة تتباطأ عند تغير دورة التشغيل. أما عند تقليل الترشيح، فتكون الاستجابة أسرع، لكن التموج يزداد. وتؤثر كل من تردد PWM، ووقت الاستقرار المطلوب، والخطأ المسموح به، ودرجة الترشيح، والتفاوت المسموح به في المكونات، ومقاومة الحمل، على النتيجة.
كما يعتمد الناتج على المستويات الفعلية للـ PWM العالية والمنخفضة. وقد يؤثر تباين التيار الكهربائي، ومقاومة المشغل، وتداخل الكابلات، وحمل المدخلات على الدقة. وللتحكم الدقيق، قد يوفر محول رقمي-تناظري مخصص خطية أفضل، وسلوك استقرار أفضل، وقابلية تكرار أفضل.
لنفترض أن وحدة تحكم تولد نبضات بجهد 24 فولت بدورة تشغيل تبلغ 50%. قد يعرض جهاز القياس متوسطًا يقارب 12 فولت، لكن الدائرة المتصلة لا تزال تتلقى جهدًا يبلغ 24 فولت خلال كل فترة تشغيل. وقد يتعرض الحمل المصمم ليعمل بجهد أقصى يبلغ 12 فولت للتلف بسبب سعة النبضة، حتى لو بدا المتوسط الحسابي صحيحًا.
بعض الأحمال تعمل بطبيعة الحال على معادلة طاقة PWM. فعلى سبيل المثال، يمكن أن تجعل الحث والقصور الذاتي الميكانيكي لمحرك التيار المستمر المزود بفرشات تقنية PWM مفيدة للتحكم في السرعة. ويمكن خفض سطوع مصابيح LED باستخدام دائرة مناسبة للتحكم في التيار. أما الأجهزة الإلكترونية الحساسة، وأجهزة الاستشعار، وأجهزة الاتصالات، والدوائر التي تتطلب تيارًا مستمرًا نقيًّا، فقد تتعرض بدلاً من ذلك لإعادة الضبط، أو ارتفاع درجة الحرارة، أو إصدار ضوضاء، أو التعطل.
إذا كنت بحاجة إلى تشغيل جهاز أو وحدة إلكترونية، فأنت تقوم بنقل الطاقة وتحتاج إلى محول ذي تصنيف مناسب. أما إذا كنت بحاجة إلى نقل قيمة مرجعية من وحدة تحكم دقيقة إلى مدخل تناظري، فقد يكون تحويل إشارة PWM إلى جهد كهربائي هو الخيار المناسب.
بالنسبة للأجهزة التي تعمل بجهد 230 فولت إلى 115 فولت، استخدم محولًا خافضًا للتيار المتردد مصممًا لشبكة الكهرباء المحلية. أما بالنسبة للأجهزة الإلكترونية التي تعمل بجهد 24 فولت تيار مستمر إلى 12 فولت تيار مستمر، فاستخدم محولًا خافضًا. بالنسبة لإشارة PWM المنطقية بجهد 3.3 فولت التي يجب تحويلها إلى أمر تناظري يتراوح بين 0 و3.3 فولت، استخدم مرشح تمرير منخفض أو بنية محول رقمي إلى تناظري (DAC).
اقرأ اللوحة التعريفية للجهاز وقارن الجهد والواط والتيار والتردد مع مواصفات المحول. بالنسبة لمنتجات المحولات، تعتبر الوحدة «VA» مهمة. فقد تستهلك المحركات والضواغط والمضخات والمحولات تيارًا يصل إلى عدة أضعاف التيار العادي عند بدء التشغيل، لذا يجب أن يتمتع المحول بقدرة كافية على تحمل الطفرات في التيار.
قد تكون الأجهزة ذات الاستهلاك المنخفض للطاقة مناسبة لـ محول ST-1500VA من 220 فولت إلى 110 فولت أو محول خفض الجهد ST-2000VA. يمكن مقارنة الأحمال الأكبر مع محول الجهد ST-3000VA و محول خافض ST-5000VA. يجب أن تستند عملية الاختيار النهائي دائمًا إلى المواصفات التفصيلية للمنتج وملف الحمل الفعلي.
حدد تردد PWM، والمستويات المنطقية، ونطاق دورة التشغيل، والتذبذب المقبول، ووقت الاستقرار، ومقاومة الحمل، ونطاق الخرج المطلوب. قد يكون مرشح RC واحد مناسبًا لأمر بطيء غير حرج. وعادةً ما يكون المرشح متعدد الأقطاب المزود بمخزن مؤقت أو محول رقمي-تناظري (DAC) مخصص خيارًا أفضل عندما تكون الاستجابة السريعة والتذبذب المنخفض عاملين مهمين على حد سواء.
يجب أن تكون محولات الطاقة مزودة بترتيبات مناسبة للحماية من الحمل الزائد، وقصر الدائرة، وارتفاع درجة الحرارة، والتأريض، والصمامات أو القواطع الكهربائية، والتهوية. يجب أن تتبع الأعمال التي تُجرى على جهد التيار الكهربائي الرئيسي تعليمات المنتج والمتطلبات الكهربائية المعمول بها. بالنسبة للوحات ذات العلامات التجارية، أو أنواع المقابس، أو نطاقات الجهد، أو التغليف، أو المواصفات الخاصة بالمشروع، يرجى مراجعة وثائق شركة Johsun Tec خيارات تصنيع التصميم الأصلي (ODM) وتصنيع المعدات الأصلية (OEM).
يُعد محول الجهد النازل الخيار الصحيح عندما يحتاج الحمل إلى طاقة بجهد أقل. أما محول الجهد الذي يعمل بتقنية PWM فهو الخيار الصحيح عندما يتعين تحويل دورة العمل في PWM إلى إشارة تناظرية. وعلى الرغم من أن محول الجهد النازل غالبًا ما يستخدم تقنية PWM داخليًّا، إلا أنه يضيف مكونات تخزين الطاقة، والتصفية، والتغذية الراجعة، والحماية اللازمة لتوفير الطاقة بشكل متحكم فيه.
تعرف على المزيد عن الشركة المصنعة على الصفحة الرئيسية لشركة Johsun Tec و نبذة عنا. للحصول على المساعدة في اختيار محول خفض الجهد المتردد (AC) بما يتناسب مع جهد الإمداد، ومواصفات المعدات، واحتياجات التشغيل الأولي، وظروف التشغيل،, اتصل بشركة Johsun Tec.
ليس بمفرده. تعمل وحدة التحكم PWM على توليد نبضات موقوتة. ويمكنها التحكم في مفتاح الطاقة داخل محول خفض الجهد، لكن محول الجهد الكامل يحتاج أيضًا إلى مرحلة طاقة مناسبة، وتصفية، وتغذية مرتدة، وحماية.
ويمكنها تحويل إشارة PWM إلى إشارة تناظرية مُسوَّاة لمدخل ذي مقاومة عالية. وتكون النتيجة إشارة تحتوي على تموج وزمن استجابة محدود، ولا يُقصد بها عمومًا تزويد جهاز كهربائي أو أي حمل آخر عالي التيار بالطاقة.
وهذا يعني أن المتوسط المثالي يقع في منتصف المسافة بين مستويي PWM الأدنى والأعلى. ولا يزال الشكل الموجي اللحظي يصل إلى المستوى الأعلى الكامل خلال كل نبضة.
نعم، شريطة أن يكون مصممًا لتلك الفولتيات الاسمية ومُحدد الحجم وفقًا للحمل المتصل به. تأكد من توافق التردد، وسعة VA، وشكل القابس والمقبس، والتأريض، ومعدل التشغيل.
استخدم محولًا من نوع «باك» لتوفير طاقة تيار مستمر منخفضة الجهد ومنظمة. استخدم مرشح PWM عندما يتعين على إشارة تناظرية منخفضة الطاقة أن تمثل دورة عمل PWM. إذا كانت هناك حاجة إلى كل من تحويل الطاقة والتحكم التناظري، فيمكن أن يتواجدا كمرحلتين منفصلتين.
