اخلاء مسؤولية | DISCLAIMER
⭕⭕الإضاءة في الهواتف الذكية و دائرة رفع الجهد⭕⭕⏺️
(Boost Converter)
في البداية كل الشكر للاستاذ محمد ياسين
✅️️️️ بداية نسوق بعض الملاحظات المهمة :
لنتفق أولا أن رفع الجهد لا يتم عبر مكون واحد بل الصحيح أن جميع عناصر الدائرة تتكامل لنتحصل على فولت خرج أكبر من فولت الدخل.
1️⃣العلاقة بين التيار والجهد في الملف تكتب كما يلي :
V(t)=L.di/dt
بالتالي رياضيا فإن قيمة الجهد مطردة مع قيمة التغير اللحظي للتيار
بمعنى لو كانت
تقترب من الصفر di/dt
فإن :
يقترب من الصفر V(t)
ولو كانت
تقترب من قيمة غير متناهية di/dt
فإن :
يقترب من قيمة غير متناهية . V(t)
التفسير التطبيقي لما قلناه :
في الملف :
✔️الحالة الأولى : التيار ليس مستمرا وهي التي تهمنا في دائرة الإضاءة
أي أن مرور وانقطاع التيار يكون بشكل دوري
الفولت يرتفع عند الارتفاع المفاجئ للتيار وكذلك عند انحداره المفاجئ لكن يجب التنبيه إلى أمر, التيار وقتها يكون عكس إتجاهه الأول وسوف ننظر فيما بعد كيف يمكننا التصدي لهذا الارتداد.
يمكن تشبيه الملف في هذه الحالة بالبطارية حيث يكون الفولت على أطرافها قيمته مرتبطة بعدد اللفات ومساحتها وسرعة التغير اللحظي للتيار.
وفي الصورة المرفقة 1 منحنيات بيانية للإشارات الفولتية والأمبيرية (الإشارات الزرقاء) في ملف يمر فيه تيار متقطع (الاشارات المربعة) :
في حيز التشغيل (ارتفاع التيار اللحظي)
T-on
الجهد : يكون في قيمته القصوى ثم ينخفض تدريجيا
التيار : يكون في قيمته الدنيا ويرتفع تدريجيا
في حيز الإنقطاع (انخفاض التيار اللحظي)
T-off
ينعكس اتجاه التيار
الجهد : يكون في قيمته القصوى ثم ينخفض تدريجيا
التيار : يكون في قيمته الدنيا ويرتفع تدريجيا
مهم جدا أن نعلم أنه في الثانية الواحدة يتم تقطيع الإشارة إلى أكثر من عشر مرات ويصل التقطيع إلى مئات و آلاف المرات بحسب المذبذب الذي يتحكم في فتح وغلق قاعدة الترونزيستور وهو ماسيتم الحديث عنه في بقية المقال
✔️الحالة الثانية : التيار مستمر
يكون الجهد مساويا لصفر عند استقرار التيار ولن يتأثر بمروره بالملف فيكون الملف في هذه الحالة بمثابت سلك ناقل فارق الجهد فيه صفر, لذلك القول أن الملف يرفع الجهد أو التيار كلام غير دقيق يجب تقييده بما سلف .
2️⃣ الآن نمر إلى آلية عمل دائرة الجهد Boost Converter
انظر الصورة المرفقة 2
في البداية تستقبل قاعدة الترنزيستور إشارة مربعة لمدة تقدر بالميكروثانية
T-on
ولكم أن تتخيلوا قصر هذا الحيز الزمني
فيمر التيار من مجمع الترونزيستور إلى الباعث ومنه إلى الأرضي
والهدف العمل على رفع التيار المار بالملف لحظيا
فيتخزن الجهد داخل الملف وفق المعادلة التي ذكرناها سابقا
V(t)=L.di/dt
وعمليا وفق خصائص الملف والحيز الزمني لهذا التغير.
قبل أن يتشبع الملف كهرومغناطيسيا ويستقر التيار فينخفض الجهد تبعا لذلك
تنقطع الإشارة المربعة المتجهة إلى قاعدة الترنزيستور لمدة تقدر بالميكروثانية
T-off
بالتالي ينقطع التيار المار في الترنزيستور لأن الدائرة مفتوحة في اتجاه الأرضي
ويمر إلى الحمل بجهد مرتفع ليتم تغذيته.
تتواصل العملية بهذا التسلسل ولمزيد من الإيضاح :
سنأخذ المكثفات والليدات مثالا على الحمل لأن بحثنا في الأساس
يهتم بدائرة الإضاءة ولننظر إلى سلسلة العمليات :
1(T-on) :
رفع الجهد داخل الملف
1(T-off) :
تفريغ هذا الجهد في المكثفات والليدات
2(T-on) :
رفع الجهد داخل الملف و تفريغ جهد المكثفات في الليدات
2(T-off) :
تفريغ هذا الجهد في المكثفات والليدات
.
.
.
n(T-on) :
في الليدات رفع الجهد داخل الملف و تفريغ جهد المكثفات في الليدات
n(T-off) :
تفريغ هذا الجهد في المكثفات والليدات
n+1(T-on) :
رفع الجهد داخل الملف و تفريغ جهد المكثفات في الليدات
n+1(T-off) :
تفريغ هذا الجهد في المكثفات والليدات
✅ يمكن ملاحظة دور المكثفات في تنعيم الجهد, ففي الفترة الوجيزة التي تستقبل فيها قاعدة الترونزيستور اشارة التشغيل وانقطاع التيار عن الحمل تعمل هذه المكثفات على تغذية الليدات حتى تحافظ الإنارة على استقرارها.
لن نغوص في المعادلات في هذه المرحلة حتى نفهم آلية عمل الدائرة
ولعلنا في المشاركات القادمة نطرق أبوابها
لكن يجب التنبيه:
أن فولت الخرج مرتبط جذريا
بحيز فتح وإغلاق بوابة الترونزيستور
T-on و T-off
فكلما انخفض
T-on
بالنسبة لـ :
T-off
زاد الفولت والعكس صحيح
بالتالي لتفادي تجاوز أو انحدار الفولت عن القيمة المثالية لعمل الدائرة لابد من التحكم في حيز الإشارة المربعة التي تستقبلها قاعدة الترونزيستور, لكن كيف يتم ذلك:
فلنتأمل دائرة الإضاءة لأحد هذه الأجهزة : الصورة المرفقة 3
3️⃣يغذي جزء من تيار البطارية المتكاملة ويمر جزء منها إلى الملف وتبدأ الدائرة عملها من خلال إشارة تحكم (الصفراء) مصدرها المعالج يشتغل إثرها الترنزيستور (مدمج في المتكاملة) فيرتفع الجهد من 4,2 فولت (الأخضر) إلى 15 فولت أو أكثر(الأحمر) بحسب نوع الجهاز والجهد الذي تستحقه الليدات للإضاءة وقد تم تفصيل آلية رفع الجهد في بداية البحث, عند انقطاع تيار الملف عن الحمل لحظيا تتولى المكثفات التغذية فيعمل الصمام على منع ارتداد التيار في اتجاه الملف والمتكاملة حتى لايتسبب في تعطيلها وتلك وظيفة الصمام (الديود) في هذه الدائرة .
بقي السؤال الآن عن كيفية حماية الدائرة من ارتفاع الفولت أكثر من الحد المسموح
الصورة المرفقة 4
4️⃣الجواب في الإشارة الزرقاء وهي عبارة عن تيار صغير جدا يمكن للمتكاملة أن تستشعر تغيره اللحظي فإن تجاوز الفولت قيمة محددة يمر جزء ضئيل من التيار إلى نقطة التحسس في الدائرة (فيدباك) فتتابع الأوامر حتى يرتفع حيز التشغيل :
وهوما يؤثرعلى قيمة الجهد فينخفض التيار المار إلى نقطة الاستشعار T-on
وتتوقف الأوامر المؤثرة على حيز التشغيل حتى يتجاوزالجهد الحدود المسموحة لتتسلسل الأوامر من جديد .
يجب التنبيه إلى دور المقاومة التي تربط الليدات بالأرضي فهي تجزء الجهد رغم قيمتها الأومية المتدنية ,عند قياس الفولت عليها نجد قيمة عشرية ترتفع حال ارتفاع الجهد, قصرها يعطل حماية الدائرة من زيادة الجهد وإزالتها يقطع تواصل الليدات بالأرضي.
إلى هنا يقف شرحنا لدائرة رفع الجهد ودائرة الإضاءة وهو نفس آلية عملها في غالبية الهواتف الذكية و فهمها يجعل فني الصيانة أكثر إلماما بوظائف العناصر الإلكترونية وما يسببه تلفها من أعطال و يفتح الذهن لسبر أغوار بقية الدوائر وهو ما سنسعى لبيانه في المشاركات القادمة إن شاء الله
مشكورين شرح ممتاز وواضح
الله يجزاكم الخير