10.1. الغرض من المشعات- إزالة الحرارة من أجهزة أشباه الموصلات، مما يسمح لك بتقليل درجة حرارة الوصلات p-n وبالتالي تقليل تأثيرها على معلمات تشغيل الأجهزة. يتم استخدام المشعاعات اللوحية والزعانف والدبوسية، لتحسين تبديد الحرارة، من الأفضل توصيل جهاز شبه موصل مباشرة بالرادياتير، وإذا كان العزل الكهربائي للجهاز عن الهيكل ضروريًا، يتم توصيل الرادياتير بالهيكل من خلال مادة عازلة. الحشيات. تعتمد قدرة المبرد على انبعاث الحرارة على درجة سواد المادة (أو سطحها) التي صنع منها المبرد:
كلما ارتفعت درجة السواد، كلما زادت كفاءة تبديد الحرارة.
10.2. دبوس المبرد- المشتت الحراري فعال جدًا للأجهزة شبه الموصلة. لتصنيعها، تحتاج إلى ورقة دورالومين بسمك 4-6 مم وسلك ألومنيوم بقطر 3-5 مم.
على سطح لوحة الرادياتير المُجهزة مسبقًا، يتم تحديد مواقع فتحات المسامير وأطراف الترانزستور (أو الصمام الثنائي) ومسامير التثبيت بواسطة ثقب مركزي. يجب أن تكون المسافة بين مراكز الثقوب (الملعب) للدبابيس الموجودة على التوالي وبين الصفوف 2-2.5 مرة قطر سلك الألمنيوم المستخدم. يتم اختيار قطر الثقوب بحيث يدخل السلك فيها بأقل فجوة ممكنة. على الجانب الخلفي، يتم غاطس الثقوب إلى عمق 1-1.5 ملم.
يتكون الشياق من قضيب فولاذي بطول 80-100 مم وقطر B-10 مم، حيث يتم حفر ثقب بقطر 0.1 مم أكبر من قطر السلك في نهاية القضيب. يجب أن يكون عمق الحفرة مساوياً لارتفاع دبابيس الرادياتير المستقبلية.
أرز. 10.1. المكشكش لدبابيس المبرد
ثم يتم قطع العدد المطلوب من الفراغات الدبوسية. للقيام بذلك، يتم إدخال قطعة من الأسلاك في الفتحة الموجودة في الشياق ويتم قطعها بقواطع الأسلاك بحيث يكون طول النهاية البارزة من الشياق أكبر بمقدار 1-1.5 مم من سمك اللوحة. يتم تثبيت الشياق في الرذيلة بحيث تكون الفتحة متجهة لأعلى، ويتم إدخال دبوس فارغ في الحفرة، على الطرف البارز الذي يتم وضع اللوحة مقلوبة لأسفل وتثبيتها بضربات خفيفة من المطرقة، في محاولة لملء التجويف الغاطس. يتم تثبيت جميع المسامير بهذه الطريقة.
يمكن أيضًا إنشاء مبدد حرارة الدبوس باستخدام طريقة مختلفة قليلاً لتثبيت المسامير في الفتحات الموجودة في لوحة القاعدة. يتم عمل تجعيد فولاذي، ويظهر في الشكل رسم للدبابيس التي يبلغ قطرها 3 ويصل طولها إلى 45 مم. 10.1. يجب تقوية الجزء العامل من التجعيد. يتم إدخال الدبوس في الفتحة الموجودة في قاعدة المبرد، ويتم وضع القاعدة على السندان، ويتم وضع تجعيد فوق الدبوس ويتم ضربه بمطرقة. يتم تشكيل أخدود حلقي حول الدبوس، ويتم تثبيت الدبوس نفسه بإحكام في الفتحة.
إذا كان من الضروري عمل مشعاع على الوجهين، فستكون هناك حاجة إلى اثنين من هذه التجعيدات: يتم إدخال دبوس في أحدهما، مثبت على السندان بحيث تكون الفتحة متجهة لأعلى، ويتم ربط قاعدة المبرد، والثاني يتم وضع تجعيد على القمة. من خلال ضرب التجعيد العلوي بمطرقة، يتم تثبيت الدبوس على كلا الجانبين في وقت واحد. يمكن استخدام هذه الطريقة لإنتاج مشعات من سبائك الألومنيوم والنحاس. وأخيرًا، يمكن تثبيت المسامير باستخدام اللحام. للقيام بذلك، استخدم الأسلاك النحاسية أو النحاسية بقطر 2-4 ملم كمادة. يتم تعليب أحد طرفي الدبوس بطول أكبر من سمك اللوحة بمقدار 1-2 مم. يجب أن يكون قطر الثقوب الموجودة في اللوحة بحيث تتناسب المسامير المعلبة معها دون بذل الكثير من الجهد.
يتم حقن تدفق السائل في الثقوب الموجودة في القاعدة (الجدول 9.2)، ويتم إدخال المسامير ويتم لحام كل منها بمكواة لحام قوية. في نهاية العمل، يتم غسل المبرد بالأسيتون.
أرز. 10.2. غرفة التبريد لترانزستور قوي
10.3. المبرد النحاسييمكن تصنيع سماكة 1-2 مم للترانزستورات القوية مثل P210 وKT903 وغيرها في عبوات مماثلة. للقيام بذلك، يتم قطع دائرة يبلغ قطرها 60 ملم من النحاس، ويتم وضع علامة على الثقوب في وسط الشغل لتوصيل الترانزستور وأسلاكه. ثم، في الاتجاه الشعاعي، يتم قطع الدائرة بمقص معدني مقاس 20 مم، وتقسيمها إلى 12 جزءًا حول المحيط. بعد تركيب الترانزستور، يتم تدوير كل قطاع بزاوية 90 درجة وثنيه للأعلى.
10.4. المبرد للترانزستورات القويةيمكن تصنيع النوع KT903 و KT908 وغيرها في حالات مماثلة من صفائح الألمنيوم بسمك 2 مم (الشكل 10.2). توفر الأبعاد المحددة للرادياتير مساحة سطحية مشعة كافية لتبديد الطاقة على الترانزستور حتى 16 وات.
أرز. 10.3. المبرد للترانزستور منخفض الطاقة: المسح الضوئي؛ ب - منظر عام
10.5. المبرد للترانزستورات منخفضة الطاقةيمكن تصنيعها من صفائح النحاس الأحمر أو النحاس بسمك 0.5 مم وفقًا للرسومات الموجودة في الشكل. 10.3. بعد إجراء جميع القطع، يتم دحرجة المخرطة في أنبوب باستخدام شياق ذو قطر مناسب. ثم يتم وضع قطعة العمل بإحكام على جسم الترانزستور والضغط عليها بحلقة زنبركية، بعد ثني آذان التثبيت الجانبية مسبقًا. الخاتم مصنوع من أسلاك الفولاذبقطر 0.5-1 ملم. بدلا من الحلقة، يمكنك استخدام ضمادة الأسلاك النحاسية. ثم يتم ثني الأذنين الجانبية لأسفل، ويتم ثني "الريش" المقطوع لقطعة العمل إلى الخارج بالزاوية المطلوبة - ويكون المبرد جاهزًا.
10.6. المبرد للترانزستورات من سلسلة KT315، KT361يمكن صنعه من شريط من النحاس أو الألومنيوم أو القصدير بعرض 2-3 مم من عرض علبة الترانزستور (الشكل 10.4). يتم لصق الترانزستور في المبرد باستخدام الإيبوكسي أو أي غراء آخر ذو موصلية حرارية جيدة. للحصول على اتصال حراري أفضل بين غلاف الترانزستور والرادياتير، من الضروري إزالة طلاء الطلاء من السكن عند نقاط التلامس، وتثبيته في الرادياتير ولصقه بأقل فجوة ممكنة. قم بتثبيت الترانزستور مع الرادياتير على اللوحة، كالعادة، مع ملامسة الحواف السفلية للرادياتير للوحة. إذا كان عرض الشريط 7 مم، وارتفاع الرادياتير (المصنوع من الصفائح المعدنية المعلبة بسمك 0.35 مم) 22 مم، فعند قدرة تبديد 500 ميجاوات، تكون درجة حرارة الرادياتير في المكان الذي يوجد فيه الترانزستور يتم لصقها بحيث لا تتجاوز 55 درجة مئوية.
10.7. المبرد مصنوع من المعدن "الهش"،على سبيل المثال، من ورقة دورالومين، مصنوعة في شكل مجموعة من اللوحات (الشكل 10.5). عند صنع الحشيات وألواح الرادياتير، من الضروري التأكد من عدم وجود نتوءات على حواف الثقوب وعلى حواف الألواح. يتم صقل الأسطح الملامسة للحشيات والألواح بعناية باستخدام ورق الصنفرة الناعم، ووضعها على زجاج مسطح. إذا لم يكن من الضروري عزل غلاف الترانزستور عن جسم الجهاز، فيمكن تركيب المبرد على جدار جسم الجهاز أو على القسم الداخلي دون حشوات عازلة، مما يضمن نقل الحرارة بشكل أكثر كفاءة.
10.8. تركيب الثنائيات من النوع D226 على المبردأو على لوحة بالوعة الحرارة. يتم تأمين الثنائيات باستخدام شفة. يتم قطع طرف الكاثود عند القاعدة نفسها ويتم تنظيف الجزء السفلي جيدًا باستخدام ورق الصنفرة الناعم حتى يتم الحصول على سطح مستوٍ نظيف. إذا كان من الضروري ترك طرف الكاثود، فقم بحفر ثقب في المبرد للطرف، وقم بإزالة الورنيش من الأسفل باستخدام الأسيتون ثم قم ببرد جانب (حافة) الصمام الثنائي مع الجزء السفلي بعناية من أجل اتصال حراري أفضل الصمام الثنائي مع المبرد.
10.9. تحسين الاتصال الحراريبين الترانزستور والمبدد الحراري سيضمن تبديدًا أكبر للطاقة على الترانزستور.
في بعض الأحيان، خاصة عند استخدام مشعات الزهر، قد يكون من الصعب إزالة التجاويف وغيرها من عيوب السطح عند نقطة التلامس الحراري (لتحسينها)، بل وفي بعض الأحيان مستحيلة. في هذه الحالة، سوف تساعد حشية الرصاص. يتم دحرجة لوحة الرصاص أو تسويتها بعناية بين قضيبين مسطحين ناعمين بسمك حوالي 10.5 مم ويتم قطع المباعد إلى الحجم والشكل المطلوب. يتم تنظيف كلا الجانبين باستخدام ورق الصنفرة الناعم المثبت أسفل الترانزستور ويتم ضغط التجميع بإحكام باستخدام البراغي. يجب ألا يزيد سمك الحشية عن 1 مم، نظرًا لأن التوصيل الحراري للرصاص منخفض.
10.10. اسوداد مشعات الألومنيوم.لزيادة كفاءة نقل الحرارة للمبرد، عادة ما يكون سطحه غير لامع ومظلم. طريقة بأسعار معقولةاسوداد - معالجة المبرد في محلول مائي من كلوريد الحديديك.
لإعداد المحلول، مطلوب كمية متساوية من مسحوق كلوريد الحديديك والماء. يتم تنظيف المبرد من الغبار والأوساخ وإزالة الشحوم منه تمامًا بالبنزين أو الأسيتون وغمره في المحلول. احتفظ بالمحلول لمدة 5-10 دقائق. لون المبرد رمادي غامق. يجب أن تتم المعالجة في منطقة جيدة التهوية أو في الهواء الطلق.
هل كنت تعلم؟
10.11.
يمكن تخفيف النظام الحراري للترانزستورات منخفضة الطاقة عن طريق وضع طوق ("عجلة القيادة") على الجسم المعدني للترانزستور - وهو حلزوني ملتوي من سلك نحاسي أو نحاسي أو برونزي يبلغ قطره 0.5-1.0 مم.
10.12.
المبرد الجيدقد يكون الجسم المعدني للجهاز أو أقسامه الداخلية.
10.13.
التسطيح لوحة الاتصاليتم فحص الرادياتير عن طريق تلطيخ قاعدة الترانزستور ببعض الطلاء وتطبيقه على سطح لوحة التلامس. مناطق الاتصال البارزة. سيتم تلوين وسادات الرادياتير.
10.14.
لضمان اتصال حراري جيد، يمكن تشحيم سطح الترانزستور المجاور للمبدد الحراري بمادة تشحيم غير جافة، مثل السيليكون. سيؤدي ذلك إلى تقليل المقاومة الحرارية لجهة الاتصال بمقدار مرة ونصف إلى مرتين.
10.15.
لتحسين ظروف التبريد، يجب وضع المبرد بحيث لا يتداخل مع تدفقات الهواء الحراري: زعانف المبرد عمودية، والجانب الذي يقع عليه الترانزستور يجب أن يكون على الجانب، وليس أدناه أو أعلى.
حول الحماية المخططات الكهربائيةمن قطبية غير صحيحة لمصدر الطاقة باستخدام ترانزستور ذو تأثير ميداني، تذكرت أنني واجهت منذ فترة طويلة مشكلة لم يتم حلها تتمثل في فصل البطارية تلقائيًا عن الشاحن عند إلغاء تنشيط الأخير. وأصبح لدي فضول لمعرفة ما إذا كان من الممكن تطبيق نهج مماثل في حالة أخرى، حيث تم استخدام الصمام الثنائي أيضًا كعنصر إغلاق منذ زمن سحيق.
هذه المقالة هي دليل نموذجي لبناء الدراجات، لأن... يتحدث عن تطوير دائرة تم تطبيق وظائفها منذ فترة طويلة في ملايين الأجهزة الجاهزة. ولذلك، فإن الطلب لا يتعامل مع هذه المادة على أنها شيء نفعي تمامًا. بل هي ببساطة قصة كيفية ولادة جهاز إلكتروني: من التعرف على الحاجة إلى نموذج أولي فعال من خلال جميع العقبات.
لماذا كل هذا؟
عند عمل نسخة احتياطية من مصدر طاقة تيار مستمر منخفض الجهد، فإن أسهل طريقة لتضمين بطارية الرصاص الحمضية هي كمخزن مؤقت، ببساطة بالتوازي مع مصدر التيار الكهربائي، كما حدث في السيارات قبل أن يكون لديها أدمغة معقدة. على الرغم من أن البطارية لا تعمل في الوضع الأمثل، إلا أنها تكون مشحونة دائمًا ولا تتطلب أي تبديل للطاقة عند إيقاف تشغيل أو تشغيل جهد التيار الكهربائي الرئيسي. أدناه سنتحدث بمزيد من التفصيل عن بعض مشاكل هذا التضمين ومحاولة حلها.خلفية
فقبل عشرين عاما فقط، لم تكن مثل هذه القضية مدرجة على جدول الأعمال. والسبب في ذلك هو دوائر مصدر الطاقة الرئيسي (أو الشاحن)، والتي تمنع البطارية من التفريغ إلى دوائر الخرج الخاصة بها عند إيقاف تشغيل جهد التيار الكهربائي. دعنا نرى أبسط مخططكتلة مع تصحيح نصف الموجة:من الواضح تمامًا أن نفس الصمام الثنائي الذي يصحح الجهد المتناوب لملف التيار الكهربائي سيمنع أيضًا تفريغ البطارية على الملف الثانوي للمحول عند إيقاف تشغيل جهد مصدر التيار الكهربائي. إن دائرة مقوم جسر الموجة الكاملة، على الرغم من أنها أقل وضوحًا إلى حد ما، إلا أنها تتمتع بنفس الخصائص تمامًا. وحتى استخدام مثبت الجهد البارامترى مع مضخم التيار (مثل الدائرة الدقيقة 7812 واسعة الانتشار ونظائرها) لا يغير الوضع:
في الواقع، إذا نظرت إلى الدائرة المبسطة لمثل هذا المثبت، يصبح من الواضح أن تقاطع باعث ترانزستور الإخراج يلعب دور نفس الصمام الثنائي للإغلاق، والذي يغلق عند فقدان الجهد عند خرج المقوم، ويحافظ على شحن البطارية سليمة.
ومع ذلك، في السنوات الأخيرة تغير كل شيء. تم استبدال مصادر طاقة المحولات ذات التثبيت البارامتري بمحولات جهد AC/DC أكثر إحكاما وأرخص، والتي تتمتع بكفاءة ونسبة طاقة/وزن أعلى بكثير. ولكن مع كل المزايا، فإن مصادر الطاقة هذه لها عيب واحد: تتميز دوائر الخرج الخاصة بها بتصميم دوائر أكثر تعقيدًا، والتي عادةً لا توفر أي حماية ضد تدفق التيار من الدائرة الثانوية. ونتيجة لذلك، عند استخدام مثل هذا المصدر في نظام من النوع "BP -> بطارية عازلة -> تحميل"، عندما يتم إيقاف تشغيل جهد التيار الكهربائي، تبدأ البطارية في التفريغ بشكل مكثف إلى دوائر الخرج الخاصة بمصدر الطاقة.
أبسط طريقة (الدايود)
الحل الأبسط هو استخدام صمام ثنائي حاجز شوتكي متصل بالسلك الموجب الذي يربط مصدر الطاقة والبطارية:
ومع ذلك، فقد تم بالفعل التعبير عن المشاكل الرئيسية لمثل هذا الحل في المقالة المذكورة أعلاه. بالإضافة إلى ذلك، قد يكون هذا النهج غير مقبول نظرًا لحقيقة أن بطارية الرصاص الحمضية بقدرة 12 فولت تتطلب جهدًا لا يقل عن 13.6 فولت لتعمل في وضع المخزن المؤقت. وما يقرب من نصف فولت يسقط عبر الصمام الثنائي يمكن أن يجعل هذا الجهد بعيد المنال ببساطة مع مصدر الطاقة الحالي (حالتي بالضبط).
كل هذا يجبرنا على البحث عن طرق بديلة للتبديل التلقائي والتي يجب أن تتمتع بالخصائص التالية:
- انخفاض الجهد الأمامي المنخفض عند التشغيل.
- القدرة على تحمل، دون تسخين كبير، التيار المباشر المستهلك من مصدر الطاقة بواسطة الحمل والبطارية العازلة عند التشغيل.
- ارتفاع انخفاض الجهد العكسي وانخفاض الاستهلاك الذاتي خارج الدولة.
- عادة ما تكون في حالة إيقاف التشغيل، بحيث أنه عندما يتم توصيل بطارية مشحونة بنظام تم إلغاء تنشيطه في البداية، فإنها لا تبدأ في التفريغ.
- الانتقال التلقائي إلى حالة التشغيل عند تطبيق جهد التيار الكهربائي، بغض النظر عن وجود البطارية ومستوى شحنها.
- أسرع انتقال تلقائي ممكن إلى حالة إيقاف التشغيل في حالة انقطاع التيار الكهربائي.
الحل الساذج (مرحل التيار المستمر)
عند تحليل المتطلبات، فإن أي شخص "على دراية" ولو قليلًا سوف يأتي بفكرة استخدام مرحل كهرومغناطيسي لهذا الغرض، وهو قادر على إغلاق جهات الاتصال فعليًا باستخدام حقل مغناطيسي، تم إنشاؤها بواسطة تيار التحكم في اللف. وربما سيخربش شيئًا كهذا على منديل:
في هذه الدائرة، يتم إغلاق اتصالات التتابع المفتوحة عادةً فقط عندما يتدفق التيار عبر الملف المتصل بمخرج مصدر الطاقة. ومع ذلك، إذا قمت بالاطلاع على قائمة المتطلبات، فقد اتضح أن هذه الدائرة لا تتوافق مع النقطة 6. بعد كل شيء، إذا تم إغلاق جهات اتصال التتابع مرة واحدة، فلن يؤدي فقدان جهد التيار الكهربائي إلى فتحها لسبب ذلك يبقى اللف (ومعه دائرة الإخراج الكاملة لمصدر الطاقة) متصلاً بالبطارية من خلال نفس جهات الاتصال! هناك حالة نموذجية من ردود الفعل الإيجابية، عندما يكون لدائرة التحكم اتصال مباشر مع الدائرة التنفيذية، ونتيجة لذلك، يكتسب النظام خصائص الزناد ثنائي الاستقرار.
وبالتالي، فإن مثل هذا النهج الساذج ليس حلاً للمشكلة. علاوة على ذلك، إذا قمت بتحليل الوضع الحالي بشكل منطقي، فيمكنك بسهولة التوصل إلى استنتاج مفاده أنه في الفترة "BP -> البطارية العازلة"، في ظل ظروف مثالية، لا يوجد حل آخر غير صمام يوصل التيار في اتجاه واحد. في الواقع، إذا لم نستخدم أي إشارة تحكم خارجية، فبغض النظر عما نفعله في هذه المرحلة من الدائرة، فإن أيًا من عناصر التحويل لدينا، بمجرد تشغيلها، سيجعل الكهرباء الناتجة عن البطارية غير قابلة للتمييز عن الكهرباء الناتجة عن البطارية مزود الطاقة.
الدوار (مرحل التيار المتردد)
بعد إدراك كل مشاكل النقطة السابقة، عادة ما يأتي الشخص "النافش" بفكرة جديدة تتمثل في استخدام مصدر الطاقة نفسه كصمام موصل أحادي الاتجاه. ولم لا؟ بعد كل شيء، إذا لم يكن مصدر الطاقة جهازًا قابلاً للعكس، وكان جهد البطارية الذي يتم توفيره لمخرجه لا يخلق جهدًا متناوبًا يبلغ 220 فولت عند الإدخال (كما يحدث في 100٪ من الحالات في الدوائر الحقيقية)، فيمكن أن يكون هذا الاختلاف يمكن استخدامها كإشارة تحكم لعنصر التبديل:
البنغو! تم استيفاء جميع المتطلبات والشيء الوحيد المطلوب لذلك هو مرحل قادر على إغلاق جهات الاتصال عند تطبيق جهد التيار الكهربائي عليه. قد يكون هذا مرحلًا خاصًا للتيار المتردد مصممًا لجهد التيار الكهربائي. أو مرحل عادي مزود بمصدر طاقة صغير خاص به (أي دائرة تنحي خالية من المحولات مع مقوم بسيط تكفي هنا).
كان بإمكاننا الاحتفال بالنصر، لكن هذا القرار لم يعجبني. أولاً، تحتاج إلى توصيل شيء ما مباشرة بالشبكة، وهو أمر غير جيد من الناحية الأمنية. ثانيًا، حقيقة أن هذا المرحل يجب أن يقوم بتبديل تيارات كبيرة، ربما تصل إلى عشرات الأمبيرات، وهذا يجعل التصميم بأكمله ليس تافهًا ومضغوطًا كما قد يبدو في البداية. وثالثًا، ماذا عن مثل هذا الترانزستور ذو التأثير الميداني المناسب؟
الحل الأول (FET + مقياس جهد البطارية)
قادني البحث عن حل أكثر أناقة للمشكلة إلى إدراك حقيقة أن البطارية التي تعمل في وضع المخزن المؤقت بجهد يبلغ حوالي 13.8 فولت، دون "إعادة شحن" خارجي، تفقد جهدها الأصلي بسرعة حتى في حالة عدم وجود حمل . إذا بدأ في التفريغ من مصدر الطاقة، فإنه يفقد في الدقيقة الأولى ما لا يقل عن 0.1 فولت، وهو أكثر من كافٍ للتثبيت الموثوق به بواسطة مقارنة بسيطة. بشكل عام، الفكرة هي كما يلي: يتم التحكم في بوابة ترانزستور تأثير المجال المبدئي بواسطة جهاز مقارنة. يتم توصيل أحد مدخلات المقارنة بمصدر جهد ثابت. يتم توصيل الإدخال الثاني بمقسم جهد مصدر الطاقة. علاوة على ذلك، يتم تحديد معامل التقسيم بحيث يكون الجهد عند خرج المقسم عند تشغيل مصدر الطاقة أعلى بحوالي 0.1..0.2 فولت من جهد المصدر المستقر. ونتيجة لذلك، عند تشغيل مصدر الطاقة، سوف يسود الجهد من المقسم دائمًا، ولكن عندما يتم إلغاء تنشيط الشبكة، مع انخفاض جهد البطارية، سينخفض بما يتناسب مع هذا الانخفاض. بعد مرور بعض الوقت، سيكون الجهد عند خرج المقسم أقل من جهد المثبت وسيقوم جهاز المقارنة بكسر الدائرة باستخدام ترانزستور تأثير المجال.رسم تخطيطي تقريبي لمثل هذا الجهاز:
كما ترون، يتم توصيل الإدخال المباشر للمقارنة بمصدر الجهد المستقر. جهد هذا المصدر، من حيث المبدأ، ليس مهما، والشيء الرئيسي هو أنه ضمن الفولتية المدخلات المسموح بها للمقارنة، ولكنه مناسب عندما يكون ما يقرب من نصف جهد البطارية، أي حوالي 6 فولت. يتم توصيل الإدخال العكسي للمقارنة بمقسم جهد مصدر الطاقة، ويتم توصيل الإخراج ببوابة ترانزستور التبديل. عندما يتجاوز الجهد عند المدخل العكسي ذلك عند المدخل الأمامي، يقوم خرج المقارنة بتوصيل بوابة ترانزستور التأثير الميداني بالأرض، مما يؤدي إلى تشغيل الترانزستور وإكمال الدائرة. بعد إلغاء تنشيط الشبكة، ينخفض جهد البطارية بعد مرور بعض الوقت، وينخفض معه الجهد عند الإدخال العكسي للمقارن، وعندما يكون أقل من المستوى عند الإدخال المباشر، يقوم المقارن "بتمزيق" بوابة الترانزستور من الأرض وبالتالي كسر الدائرة. بعد ذلك، عندما "يعود مصدر الطاقة إلى الحياة" مرة أخرى، سيرتفع الجهد عند الإدخال العكسي على الفور إلى المستوى الطبيعي وسيفتح الترانزستور مرة أخرى.
من أجل التنفيذ العملي لهذه الدائرة، استخدمت شريحة LM393 التي كانت بحوزتي. إنها رخيصة جدًا (أقل من عشرة سنتات في تجارة التجزئة) ولكنها في نفس الوقت اقتصادية ولها خصائص جيدة جدًا ومقارنة مزدوجة. فهو يسمح بجهد إمداد طاقة يصل إلى 36 فولت، وله معامل نقل لا يقل عن 50 فولت/ملي فولت، ومدخلاته تتمتع بمقاومة عالية إلى حد ما. أول ترانزستور P-channel عالي الطاقة متاح تجاريًا، FDD6685، تم استخدامه كترانزستور تبديل. وبعد عدة تجارب تم استخلاص دائرة التبديل العملية التالية:
في ذلك، يتم استبدال المصدر المجرد للجهد المستقر بمثبت حدودي حقيقي للغاية يتكون من المقاوم R2 وثنائي زينر D1، ويتم تصنيع المقسم على أساس تقليم المقاوم R1، مما يسمح لك بضبط معامل التقسيم إلى المطلوب قيمة. نظرًا لأن مدخلات المقارنة لها مقاومة كبيرة جدًا، فإن قيمة مقاومة التخميد في المثبت يمكن أن تكون أكثر من مائة كيلو أوم، مما يسمح بتقليل تيار التسرب، وبالتالي الاستهلاك الإجمالي للجهاز. قيمة المقاوم التشذيب ليست حرجة على الإطلاق ويمكن تحديدها في نطاق يتراوح من عشرة إلى عدة مئات من كيلو أوم دون أي عواقب على أداء الدائرة. نظرًا لحقيقة أن دائرة الخرج الخاصة بالمقارن LM393 مبنية وفقًا لدائرة تجميع مفتوحة، فإن مقاوم الحمل R3 بمقاومة عدة مئات من كيلو أوم مطلوب أيضًا لإكماله الوظيفي.
يأتي ضبط الجهاز إلى ضبط موضع شريط تمرير المقاوم المتقلب على الموضع الذي يتجاوز فيه الجهد في الساق 2 من الدائرة الدقيقة الجهد الموجود في الساق 3 بحوالي 0.1..0.2 فولت. للإعداد، من الأفضل عدم استخدام مقياس متعدد في دوائر ذات مقاومة عالية، ولكن ببساطة عن طريق ضبط شريط تمرير المقاوم على الموضع السفلي (وفقًا للمخطط)، قم بتوصيل مصدر الطاقة (لم نقوم بتوصيل البطارية بعد)، وبعد قياس الجهد عند الطرف 1 من الدائرة الدقيقة، قم بتحريك جهة اتصال المقاوم لأعلى. بمجرد انخفاض الجهد بشكل حاد إلى الصفر، يمكن اعتبار الضبط المسبق مكتملاً.
لا ينبغي أن تسعى إلى إيقاف التشغيل عند الحد الأدنى من فرق الجهد، لأن هذا سيؤدي حتما إلى تشغيل غير صحيح للدائرة. في الظروف الحقيقية، على العكس من ذلك، عليك خفض الحساسية عمدا. والحقيقة هي أنه عند تشغيل الحمل، ينخفض \u200b\u200bالجهد عند مدخل الدائرة حتما بسبب الاستقرار غير المثالي في مصدر الطاقة والمقاومة المحدودة لأسلاك التوصيل. يمكن أن يؤدي هذا إلى حقيقة أن الجهاز شديد الحساسية سيعتبر مثل هذا التراجع بمثابة انقطاع لمصدر الطاقة وكسر الدائرة. ونتيجة لذلك، سيتم توصيل مصدر الطاقة فقط في حالة عدم وجود حمل، وسيتعين على البطارية أن تعمل بقية الوقت. صحيح، عندما يتم تفريغ البطارية قليلاً، سيتم فتح الصمام الثنائي الداخلي لترانزستور التأثير الميداني وسيبدأ التيار من مصدر الطاقة بالتدفق إلى الدائرة من خلاله. ولكن هذا سيؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الترانزستور وإلى حقيقة أن البطارية ستعمل في وضع الشحن المنخفض على المدى الطويل. بشكل عام، يجب إجراء المعايرة النهائية تحت حمل حقيقي، ومراقبة الجهد عند الطرف 1 من الدائرة الدقيقة وترك هامش صغير للموثوقية في النهاية.
تتمثل العيوب الكبيرة لهذا المخطط في التعقيد النسبي للمعايرة والحاجة إلى تحمل الخسائر المحتملة في طاقة البطارية من أجل ضمان التشغيل الصحيح.
العيب الأخير طاردني وبعد بعض التفكير قادني إلى فكرة عدم قياس جهد البطارية، ولكن مباشرة اتجاه التيار في الدائرة.
الحل الثاني (ترانزستور التأثير الميداني + مقياس اتجاه التيار)
لقياس اتجاه التيار، يمكن استخدام بعض أجهزة الاستشعار الذكية. على سبيل المثال، مستشعر Hall الذي يسجل ناقل المجال المغناطيسي حول الموصل ويسمح لك بتحديد ليس فقط الاتجاه، ولكن أيضًا قوة التيار دون كسر الدائرة. ومع ذلك، نظرا لعدم وجود مثل هذا المستشعر (والخبرة مع مثل هذه الأجهزة)، فقد تقرر محاولة قياس علامة انخفاض الجهد على قناة الترانزستور ذات التأثير الميداني. بالطبع، في الحالة المفتوحة، يتم قياس مقاومة القناة بمئات الأوم (وهذا هو الغرض من الفكرة برمتها)، ولكنها مع ذلك محدودة تمامًا ويمكنك محاولة اللعب عليها. هناك حجة إضافية لصالح هذا الحل وهي أنه ليست هناك حاجة لإجراء تعديلات دقيقة. سنقوم فقط بقياس قطبية انخفاض الجهد، وليس قيمته المطلقة.وفقًا للحسابات الأكثر تشاؤمًا، مع مقاومة قناة مفتوحة لترانزستور FDD6685 تبلغ حوالي 14 مللي أوم وحساسية تفاضلية للمقارنة LM393 من عمود "الحد الأدنى" تبلغ 50 فولت/مللي فولت، سيكون لدينا تأرجح جهد كامل قدره 12 فولت عند خرج المقارنة بتيار عبر الترانزستور يزيد قليلاً عن 17 مللي أمبير. كما ترون، القيمة حقيقية تماما. من الناحية العملية، يجب أن تكون أصغر تقريبًا، لأن الحساسية النموذجية للمقارن لدينا هي 200 فولت / ملي فولت، ومقاومة قناة الترانزستور في الظروف الحقيقية، مع الأخذ في الاعتبار التثبيت، من غير المرجح أن تكون أقل من 25 مللي أوم، و لا يجوز أن يتجاوز تأرجح جهد التحكم عند البوابة ثلاثة فولت.
سيبدو التنفيذ المجرد كما يلي:
هنا يتم توصيل مدخلات المقارنة مباشرة بالحافلة الموجبة على الجانبين المتقابلين من ترانزستور التأثير الميداني. عندما يمر التيار من خلاله اتجاهات مختلفة، ستختلف حتما الفولتية عند مدخلات المقارنة، وسوف تتوافق علامة الفرق مع اتجاه التيار، وسوف يتوافق الحجم مع قوته.
للوهلة الأولى، تبين أن الدائرة بسيطة للغاية، ولكن هنا تنشأ مشكلة مع مصدر الطاقة للمقارنة. يكمن في حقيقة أننا لا نستطيع تشغيل الدائرة الدقيقة مباشرة من نفس الدوائر التي من المفترض أن تقيسها. وفقًا لورقة البيانات، يجب ألا يكون الحد الأقصى للجهد عند مدخلات LM393 أعلى من جهد الإمداد مطروحًا منه 2 فولت. إذا تم تجاوز هذه العتبة، يتوقف جهاز المقارنة عن ملاحظة الفرق في الفولتية عند المدخلات المباشرة والعكسية.
هناك حلان محتملان لهذه المشكلة. الأول، الواضح، هو زيادة جهد مصدر المقارنة. الشيء الثاني الذي يتبادر إلى ذهنك، إذا فكرت قليلاً، هو تقليل جهد التحكم بالتساوي باستخدام مقسمين. إليك ما قد يبدو عليه الأمر:
هذا المخطط آسر ببساطته وإيجازه، ولكن لسوء الحظ، فهو غير ممكن في العالم الحقيقي. الحقيقة هي أننا نتعامل مع فرق الجهد بين مدخلات المقارنة بمقدار بضعة ميلي فولت فقط. في الوقت نفسه، فإن انتشار مقاومة المقاومات حتى من أعلى فئة الدقة هو 0.1٪. مع الحد الأدنى المقبول لنسبة القسمة من 2 إلى 8 ومقاومة مقسم معقولة تبلغ 10 كيلو أوم، سيصل خطأ القياس إلى 3 مللي فولت، وهو أكبر بعدة مرات من انخفاض الجهد عبر الترانزستور عند تيار 17 مللي أمبير. يتم إلغاء استخدام "الموالف" في أحد المقسمات لنفس السبب، لأنه لا يمكن تحديد مقاومته بدقة تزيد عن 0.01% حتى عند استخدام المقاوم الدقيق متعدد الدورات (بالإضافة إلى ذلك، لا تنسى حول الوقت ودرجة الحرارة الانجراف). بالإضافة إلى ذلك، كما هو مكتوب أعلاه، من الناحية النظرية، لا ينبغي أن تحتاج هذه الدائرة إلى المعايرة على الإطلاق نظرًا لطبيعتها "الرقمية" تقريبًا.
بناءً على كل ما قيل، فإن الخيار الوحيد المتبقي عمليًا هو زيادة جهد الإمداد. من حيث المبدأ، هذه ليست مشكلة من هذا القبيل، مع الأخذ في الاعتبار أن هناك عددًا كبيرًا من الدوائر الدقيقة المتخصصة التي تسمح لك ببناء محول تصاعدي للجهد المطلوب باستخدام أجزاء قليلة فقط. ولكن بعد ذلك سوف يتضاعف تقريبًا تعقيد الجهاز واستهلاكه، وهو ما أود تجنبه.
هناك عدة طرق لبناء محول تعزيز منخفض الطاقة. على سبيل المثال، تستخدم معظم المحولات المتكاملة جهد الحث الذاتي لمحث صغير متصل على التوالي بمفتاح "طاقة" موجود مباشرة على الشريحة. هذا النهج له ما يبرره لتحويل قوي نسبيا، على سبيل المثال، لتشغيل الصمام مع تيار عشرات المللي أمبير. في حالتنا، من الواضح أن هذا زائد عن الحاجة، لأننا نحتاج فقط إلى توفير تيار يبلغ حوالي ملي أمبير واحد. تعد دائرة مضاعفة الجهد DC باستخدام مفتاح التحكم ومكثفين وثنائيين أكثر ملاءمة لنا. يمكن فهم مبدأ عملها من الرسم البياني:
في اللحظة الأولى، عندما يتم إيقاف تشغيل الترانزستور، لا يحدث شيء مثير للاهتمام. يمر التيار من ناقل الطاقة عبر الثنائيات D1 و D2 إلى الخرج، ونتيجة لذلك يكون الجهد على المكثف C2 أقل قليلاً من الجهد الذي يتم توفيره للإدخال. ومع ذلك، إذا فتح الترانزستور، فإن المكثف C1، من خلال الصمام الثنائي D1 والترانزستور، سوف يشحن تقريبًا إلى جهد المصدر (مطروحًا منه الانخفاض المباشر عبر D1 والترانزستور). الآن، إذا أغلقنا الترانزستور مرة أخرى، يتبين أن المكثف المشحون C1 متصل على التوالي مع المقاوم R1 ومصدر الطاقة. ونتيجة لذلك، فإن الجهد الخاص به سوف يضاف إلى جهد مصدر الطاقة، وبعد أن عانى من بعض الخسائر في المقاوم R1 والصمام الثنائي D2، سوف يشحن C2 إلى مضاعفة Uin تقريبًا. بعد ذلك، يمكن بدء الدورة بأكملها من جديد. نتيجة لذلك، إذا تم تبديل الترانزستور بانتظام، ولم يكن استخلاص الطاقة من C2 كبيرًا جدًا، فمن 12 فولت تحصل على حوالي 20 بتكلفة خمسة أجزاء فقط (بدون حساب المفتاح)، من بينها لا يوجد ملف واحد أو عنصر الأبعاد
لتنفيذ مثل هذا المضاعف، بالإضافة إلى العناصر المذكورة بالفعل، نحتاج إلى مولد التذبذب والمفتاح نفسه. قد يبدو الأمر مليئًا بالتفاصيل، لكنه في الواقع ليس كذلك، لأننا لدينا بالفعل كل ما نحتاجه تقريبًا. أتمنى ألا تنسى أن LM393 يحتوي على مقارنتين؟ وماذا عن حقيقة أننا استخدمنا واحدًا منهم فقط حتى الآن؟ بعد كل شيء، المقارنة هي أيضًا مكبر للصوت، مما يعني أنه إذا احتضنته بشكل إيجابي تعليقبواسطة التيار المتناوب، سوف يتحول إلى مولد. في الوقت نفسه، سيتم فتح وإغلاق ترانزستور الإخراج بانتظام، مما يؤدي بشكل مثالي إلى دور المفتاح المضاعف. هذا ما نحصل عليه عندما نحاول تنفيذ خطتنا:
في البداية، قد تبدو فكرة تشغيل المولد بالجهد الذي ينتجه بالفعل أثناء التشغيل فكرة جامحة للغاية. ومع ذلك، إذا ألقيت نظرة فاحصة، يمكنك أن ترى أن المولد يتلقى الطاقة في البداية من خلال الثنائيات D1 و D2، وهو ما يكفي لبدء تشغيله. بعد حدوث التوليد، يبدأ المضاعف في العمل، ويزداد جهد الإمداد بسلاسة إلى حوالي 20 فولت. لا تستغرق هذه العملية أكثر من ثانية، وبعد ذلك يتلقى المولد ومعه المقارنة الأولى طاقة تتجاوز بشكل كبير جهد تشغيل الدائرة. وهذا يمنحنا الفرصة لقياس فرق الجهد بشكل مباشر عند المصدر واستنزاف ترانزستور التأثير الميداني وتحقيق هدفنا.
هنا هو الرسم البياني النهائي للمفتاح لدينا:
لم يتبق شيء لشرحه، كل شيء موصوف أعلاه. كما ترون، لا يحتوي الجهاز على عنصر تعديل واحد، وإذا تم تجميعه بشكل صحيح، يبدأ العمل على الفور. بالإضافة إلى العناصر النشطة المألوفة بالفعل، تمت إضافة صمامين ثنائيين فقط، حيث يمكنك استخدام أي صمامات ثنائية منخفضة الطاقة بأقصى جهد عكسي لا يقل عن 25 فولت وتيار أمامي بحد أقصى 10 مللي أمبير (على سبيل المثال، على نطاق واسع تستخدم 1N4148، والتي يمكن فكها من اللوحة الأم القديمة).
تم اختبار هذه الدائرة على اللوح، حيث أثبتت أنها تعمل بكامل طاقتها. تتوافق المعلمات التي تم الحصول عليها تمامًا مع التوقعات: التبديل الفوري في كلا الاتجاهين، وعدم وجود استجابة كافية عند توصيل الحمل، والاستهلاك الحالي من البطارية هو 2.1 مللي أمبير فقط.
يتم أيضًا تضمين أحد خيارات تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة. 300 نقطة في البوصة، عرض من جانب الأجزاء (لذلك تحتاج إلى الطباعة في صورة معكوسة). يتم تركيب ترانزستور التأثير الميداني على جانب الموصل.
الجهاز مُجمَّع وجاهز تمامًا للتثبيت:
لقد قمت بتوصيله بالطريقة القديمة، فتبين أنه ملتوي بعض الشيء، ولكن مع ذلك، يقوم الجهاز بوظائفه بانتظام لعدة أيام في دائرة بتيار يصل إلى 15 أمبير دون أي علامات ارتفاع درجة الحرارة.
حول المشعاعات
يلعب المشتت الحراري (المشعاع) لمضخم الطاقة دورًا مهمًا في خصائصه التشغيلية، حيث يحدد أولاً وقبل كل شيء موثوقية مكبر الصوت، وكقاعدة عامة، له خصائصه الخاصة. أهمها زوجين:
-المقاومة الحرارية
- منطقة التبريد .
دون الخوض في الفيزياء العميقة، فإن المقاومة الحرارية للمشعاع هي المعدل الذي ستنقل به نقطة التسخين حرارتها إلى أسطح التبريد - الأضلاع. نادرًا ما يتم أخذ هذه المعلمة في الاعتبار، ولهذا السبب غالبًا ما تفشل مكبرات الصوت محلية الصنع. يوضح الشكل 18 بشكل تخطيطي عمليات تسخين المشتت الحراري من شفة ترانزستور الطاقة.
الشكل 18: توزيع الحرارة داخل القاعدة الحاملة للمشتت الحراري.
عندما يكون سمك القاعدة الداعمة 3 مم، تصل الحرارة من الحافة بسرعة إلى الجانب الخلفي ثم تنتشر ببطء شديد، نظرًا لأن سمك المادة صغير جدًا. نتيجة لذلك، يحدث الكثير من التدفئة المحلية، وتبقى طائرات التبريد (الزعانف) باردة. مع سماكة قاعدة داعمة تبلغ 8 مم، تصل الحرارة من الحافة إلى الجانب الخلفي من الرادياتير بشكل أبطأ بكثير، حيث أنه من الضروري تدفئة أجزاء من الرادياتير في المستوى الأفقي. بهذه الطريقة، يحدث التسخين بشكل أكثر توازنًا وتبدأ طائرات التبريد في التسخين بشكل أكثر توازناً.
يمكننا، بالطبع، حفر مجموعة من الصيغ ونشرها هنا، ولكن هذه رياضيات "ثقيلة" للغاية، لذلك سنركز فقط على النتائج التقريبية للحسابات.
يجب أن يكون سمك القاعدة الداعمة لمكبرات الصوت AB 1 ملم لكل 10 واتقوة خرج مكبر الصوت، ولكن لا تقل عن 2 مم. بالنسبة للقدرات التي تزيد عن 100 وات، يجب أن لا يقل سمك القاعدة الداعمة عن 9 مم + 1 مم لكل 50 وات تزيد عن 100 وات. بالنسبة لمضخمات الطاقة ذات مصدر طاقة متعدد المستويات (G وH)، يجب حساب سمك القاعدة الداعمة بطريقة مماثلة، ولكن يجب أن تؤخذ قوة مكبر الصوت مقسومة على عدد مستويات الطاقة كقوة أولية.
|
قوة |
سماكة |
كيف يتم حسابها؟ |
|
|
فصل |
الحد الأدنى | ||
| 40 وات / 10 = 4 ملم | |||
| 40 وات / 10 = 6 ملم | |||
| 150 واط - 100 واط = 50 واط تتجاوز حد 100 واط، وبالتالي 9 مم + 1 مم = 10 مم | |||
| 300 واط - 100 واط = 200 واط تتجاوز حد 100 واط، وبالتالي 9 مم + (200 / 50) = 9 مم + 4 مم = 13 مم | |||
| 600 واط - 100 واط = 500 واط تتجاوز حد 100 واط، وبالتالي 9 مم + (500 / 50) = 9 مم + 10 مم = 19 مم | |||
| 900 واط - 100 واط = 800 واط تتجاوز حد 100 واط، وبالتالي 9 مم + (800 / 50) = 9 مم + 16 مم = 25 مم | |||
|
فصل |
500 / 2 = 250 واط - الحد الأقصى للطاقة المحررة بمستوى واحد، 250 - 100 = 150 - الفرق بين القاعدة 100 واط، 150 / 50 = 3 - سمك إضافي للقاعدة 9 مم، 9 +3 = سمك 12 مم القاعدة الداعمة للرادياتير. | ||
| 1000 / 2 = 500، 500 - 100 = 400، 400 / 50 = 8، 9 + 8 = 17 ملم | |||
| 2000 / = 1000، 1000- 100 = 900، 900 / 50 = 18، 9 + 18 = 27 ملم | |||
ترجع الطبيعة التدريجية لحسابات القوى التي تزيد عن 100 واط إلى حقيقة أن مكبرات الصوت هذه تستخدم بالفعل عدة ترانزستورات متصلة بالتوازي، والتي تبدد الحرارة بالتساوي في أماكن مختلفة من القاعدة الداعمة للرادياتير. بالنسبة للفئتين G وH، يتم تقسيم الطاقة على 2 لأنه على وجه التحديد بسبب تغير جهد الإمداد (توصيل المستوى الثاني) تنخفض الطاقة المحررة، والتي تتبدد فقط عندما يصل مستوى الإشارة إلى قيمة معينة.
يتم حساب مساحة التبريد رياضياً بحتاً عن طريق قياس الأبعاد الرئيسية للرادياتير – شكل 19
الشكل 20 حساب مساحة التبريد للمشتت الحراري
في هذه الصيغة:
أ - يتضاعف سمك القاعدة الحاملة بسبب ملامستها لوسط التبريد (الهواء في هذه الحالة) على كلا الجانبين؛
b و d - ارتفاع الزعنفة بشكل أساسي، ويتم استخدام كلا الجانبين، حيث أن كلاهما على اتصال بوسط التبريد؛
ج - يمكن إهمال عرض قمة الضلع؛
د هي المسافة بين زعانف المبرد.
ه - طول الجانب الخلفي من المبرد.
n هو عدد الزعانف الموجودة على الرادياتير؛
h هو ارتفاع المبرد.
يمكن أيضًا حساب نتوءات التثبيت والجزر الإضافية، ولكن كقاعدة عامة، تكون مساحتها ضئيلة بالنسبة إلى المنطقة الرئيسية، لذلك يمكن إهمالها. هذه الصيغة أيضًا لا تأخذ في الاعتبار مساحة نهايات الأضلاع.
|
قوة |
منطقة الرادياتير في |
منطقة الرادياتير في |
|
| فئة أب | |||
| الفئة ز | |||
| كلاس ه | |||
لا يجب أن تخاف من مساحات التبريد الضخمة، حيث أن لوح الألمنيوم 10 × 10 سم وسمك 0.5 سم لديه مساحة تبريد إجمالية 10 × 10 = 100 سم مربع، وجهان، وبالتالي 100 × 2 = 200 سم مربع سم، بالإضافة إلى 4 جوانب نهائية بمساحة 0.5 × 10 = 5 تضيف 20 سم مربع أخرى ونتيجة لذلك نحصل على 200 + 20 = 220 سم، والمبرد الموضح في الشكل 27 (الأبعاد 17 × 5.5 × 11.5 سم) لديه مساحة تبريد تبلغ 3900 سم مربع، علاوة على ذلك، تتضمن الحسابات تسخين المبرد حتى 80 درجة عند تشغيل أصعب التركيبات.
ينبغي الإجابة على هذا السؤال على الفور لماذا للفصول الدراسية زو حمساحة المشعاعات أصغر مرتين تقريبًا ولماذا زأقل من ح?
للحصول على إجابة أكثر قابلية للفهم، يجدر بنا العودة إلى سلسلة الأشكال 7-13 وإعادة قراءتها مرة أخرى - تتبدد الطاقة القصوى فقط في اللحظات التي تمر فيها إشارة الخرج بقيمة سعة تساوي نصف جهد الإمداد، وفي لحظات أخرى لحظات إما أن يزيد أو ينقص. عند تشغيلها بمستويين، تزداد الطاقة المتبددة حتى تصل إلى نصف مصدر الطاقة في "الطابق" الأول، ثم تنخفض، وبعد أن تصل إلى قيمة تساوي تقريبًا مصدر الطاقة في "الطابق" الأول، تبدأ مرة أخرى في الزيادة إلى كحد أقصى، نظرًا لأن طابق الطاقة الثاني (الفئة H) يتم تشغيله بشكل تدريجي، وهو أكبر مرتين من "الأرضية" الأولى. ومع ذلك، بعد تشغيل "الأرضية" الثانية، تنخفض الطاقة مع زيادة إشارة الخرج. وبالتالي، في نصف دورة واحدة من الإشارة الجيبية، سوف تقوم الترانزستورات النهائية بتبديد الطاقة القصوى مرتين، ولكنها ستتجاوز القيمة مقارنة بالفئة AB بنسبة قليلة فقط. بالنسبة للفئة G، تختلف عمليات التسخين إلى حد ما عن H، نظرًا لأن توصيل "الأرضية" الثانية من الطاقة لا يحدث على مراحل، ولكن بسلاسة ويتم توزيع الطاقة المتبددة للترانزستورات الطرفية، على الرغم من أنها ليست متساوية - الثالثة " "الأرضية" لها حمل أثقل من الأول. حتى تصل سعة إشارة الخرج إلى قيمة التشغيل للطابق الثاني، تعمل الترانزستورات الطرفية في الوضع العادي، وعندما يتم تشغيل الطابق الثاني، فإنها تبدد الطاقة، ولكن ليس بشكل كبير، حيث كقاعدة عامة، الفرق المتوقع بين الطابق الأول والثاني هو 15-18 فولت عند تشغيل ترانزستورات الطابق الثاني أعلى قوةهم الذين يتبددون ويحدث هذا في لحظة تشغيلهم، ومع زيادة سعة إشارة الخرج، تقل الطاقة المتبددة. بمعنى آخر، مساحة تبريد مكبرات الصوت G أقل من H على وجه التحديد بسبب حقيقة أن إطلاق الحرارة يحدث في أماكن مختلفة من الرادياتير - أثناء عمل الطابق الأول، تسخن بعض الترانزستورات بمجرد الطابق الثاني عند تشغيلها تبدأ في التبريد، وتقع الترانزستورات الأخرى في مكان آخر لتسخين المبرد.
إذا لم يكن هناك مشعاع بمساحة تبريد مناسبة، فيمكنك استخدام التبريد القسري عن طريق تركيب مراوح من أجهزة الكمبيوتر على المشعات (الشكل 21).
الشكل 21 مظهرعشاق الكمبيوتر
عند شراء المراوح، يجب عليك الانتباه إلى النقوش الموجودة على ملصقاتها. بالإضافة إلى الشركة المصنعة، تشير المراوح إلى الجهد الكهربي واستهلاك التيار، وهو ما يحدد أداء المروحة. في الشكل 22، يوجد على اليسار محرك صامت منخفض السرعة (التيار 0.08 أمبير)، وهو غير مسموع تقريبًا، ولكنه ينتج أيضًا تدفق تبريد ضعيفًا إلى حد ما، وعلى اليمين يوجد منفاخ رياح طنين (الاستهلاك الحالي 0.3 أمبير) . يوصى باستخدام مراوح عالية الأداء لمضخمات الطاقة، حيث يمكن دائمًا تقليل الأداء عن طريق تقليل سرعة الدوران (تقليل جهد الإمداد)، ولكن ليس من الممكن دائمًا زيادته، أو بشكل أكثر دقة، نادرًا جدًا. هناك عدة خيارات للتحكم في المروحة.
الشكل 22 على اليسار يوجد صوت منخفض الأداء صامت، وعلى اليمين طنين عالي الأداء.
عند اختيار المروحة، بالإضافة إلى الأداء، يجب عليك تحديد الأبعاد، نظرًا لوجود عدد كبير جدًا من الأحجام في السوق، ويختلف MTBF من شخص لآخر، نظرًا لأن بعض الشركات المصنعة تستخدم محامل عادية (يدور عمود المكره في بطانات مسحوق البرونز)، وبعضها يستخدم محامل كروية، والتي بالطبع تعمل لفترة أطول بكثير وتكون أقل عرضة للانسداد بالغبار.
قد يكون هناك عدة خيارات لتدفق الهواء، على سبيل المثال، دعونا نلقي نظرة على الخيارين الأكثر شعبية.
الخيار الأول، والذي يستخدم بشكل أساسي على نطاق واسع في تكنولوجيا الكمبيوتر، هو عندما يتم تثبيت المروحة على جانب الزعانف، ويتم توجيه تدفق الهواء بين زعانف التبريد فقط (الشكل 23).
الشكل 23 تركيب المروحة على جانب زعنفة الرادياتير
تعتبر طريقة الأنابيب أقل شيوعًا بين أجهزة الكمبيوتر، ولكنها تحظى بشعبية كبيرة بين المعدات الصناعية. في هذا الخيار، يتم تدوير مشعاعين بحيث تكون زعانفهما في مواجهة بعضهما البعض، ويتم توجيه تدفق الهواء بين الزعانف بواسطة مروحة موجودة في نهاية المشعاعات (الشكل 24).
الشكل 24: تجميع نفق الرياح من مشعاعين متماثلين.
يُفضل هذا الخيار إلى حد ما بالنسبة للمعدات الصوتية، حيث يمكن لمروحة واحدة أن "تنفخ" مشعاعًا طويلًا إلى حد ما، عندما تكون الترانزستورات موجودة على مشعاع واحد هياكل n-p-nومن ناحية أخرى - p-n-p، يمكنك الاستغناء عن الحشيات العازلة كهربائيًا، مما يقلل من المقاومة الحرارية بين جسم الترانزستور والمبرد. بالطبع، يجب عزل المشعاعات عن الغلاف، وهذه الطريقة مقبولة لمكبرات الصوت التي تستخدم أتباع الباعث كمرحلة الإخراج (LANZAR، HOLTON)
بالمناسبة، تم تصميم مشعات المعالج المستخدمة في أجهزة الكمبيوتر للتبريد القسري، وعلى الرغم من حقيقة أنها تحتوي على مناطق تبريد كبيرة إلى حد ما، فمن غير المستحسن استخدامها بدون مراوح. والحقيقة هي أن المسافة بين زعانف الرادياتير صغيرة جدًا وأن دوران الهواء الطبيعي صعب، ونتيجة لذلك ينخفض انتقال الحرارة بمقدار 2.5...3 مرات تقريبًا. باستخدام مروحة ذات استهلاك حالي يبلغ 0.13 أمبير، يمكن لمشع واحد من معالج P-IV التعامل مع الحرارة من مكبري صوت STONECOLD المثبتين عليه بقدرة خرج تبلغ 140 واط لكل منهما.
بتلخيص كل ما سبق يمكننا استخلاص الاستنتاجات التالية:
- عند اختيار المبرد، يجب عليك الانتباه ليس فقط إلى منطقة التبريد، ولكن أيضا إلى سمك القاعدة الداعمة؛
- تسخن مكبرات الصوت المزودة بمصدر طاقة ثنائي المستويين تقريبًا مرتين أقل من مكبرات الصوت من الفئة AB بنفس طاقات الإخراج ؛
- إذا كانت مساحة التبريد غير كافية، فمن القوي استخدام التبريد القسري (المراوح) مع أداء قابل للتعديل.
حول الترانزستورات على المشعاعات
حتى لو تم اختيار الترانزستورات بشكل صحيح وتم حساب منطقة الرادياتير بشكل صحيح، تظل هناك مشكلة أخرى - تثبيت الترانزستورات بشكل صحيح على الرادياتير.
بادئ ذي بدء، يجب عليك الانتباه إلى سطح المبرد، حيث يتم تثبيت الترانزستورات أو الدوائر الدقيقة - لا ينبغي أن يكون هناك ثقوب إضافية هناك، يجب أن يكون السطح سلسا وغير مغطى بالطلاء. إذا كان سطح المبرد مغطى بالطلاء، فيجب إزالته ورق زجاج، ومع إزالة الطلاء، يجب أن تقل حبيبات الورق، وعندما لا يتبقى أي أثر للطلاء، فمن الضروري تلميع السطح لبعض الوقت باستخدام ورق الصنفرة الناعم.
من المريح جدًا استخدام فوهات خاصة لآلة القطع (المطحنة) كحامل لورق الصنفرة أو استخدام المطحنة. الخيارات الممكنةوتظهر الفوهات في الصور.
الشكل 25 هذا القرص مفيد لإزالة الطلاء القديم وتسوية السطح
المبرد في الأماكن التي تتم فيها إزالة "الزعانف غير الضرورية" والطحن "الخشن".
أثناء معالجة المبرد بالضرورةآمن في نائب الحجم المناسب.
الشكل 26 يعد هذا الملحق جيدًا لطحن "التشطيب" ، ولكن لا يُنصح باستخدام آلة القطع - "يلتصق" الألومنيوم في ورق الصنفرة ومن الصعب جدًا حمل الماكينة بين يديك - فقد تتعرض للإصابة. يتناسب شكل الفوهة نفسها بشكل مريح تمامًا مع اليد ولا يسبب الصنفرة اليدوية أي إزعاج، وإذا قمت بتثبيت المسمار في الفوهة ولفه بشريط كهربائي، فسيكون العمل ممتعًا.
إذا كان من الضروري إزالة جزء فقط من زعانف الرادياتير، يتم عمل عجلة قطع على القاعدة الداعمة، ثم يتم عمل قطع في الزعانف الموجودة في القاعدة باستخدام عجلة قطع ذات قطر صغير ويتم كسر الأجزاء "الإضافية" عن. بعد ذلك، قم بتثبيت المبرد في الرذيلة، استخدم إما ملفًا كبيرًا أو عجلة طحن (تختلف عن عجلة القطع بسماكة أكبر بكثير) لتسوية نقاط استراحة الأضلاع مع سطح القاعدة الداعمة. ثم يتم تحضير أداة الطحن. لتصنيعها، يتم استخدام شعاع خشبي مع سطح مستو. يجب أن يكون عرض الحزمة أقل قليلاً من عرض الأضلاع التي تمت إزالتها، ويجب أن يكون الارتفاع حوالي ضعفي ارتفاع الأضلاع التي تمت إزالتها - وهذا سيجعلها أكثر ملاءمة للإمساك بيدك). ثم يتم لصق شرائح من المطاط على جانبي "العمل" من العارضة (يمكنك شراء ضمادة مطاطية من صيدلية أو قطعة من الأنبوب الداخلي في أكشاك الفلكنة). لا ينبغي تمديد المطاط، والغراء المستخدم مخصص للمطاط أو يحتوي على قاعدة من مادة البولي يوريثين. ثم يتم لصق ورق الصنفرة ذو الحبيبات الخشنة على جانب واحد من الأخشاب للصنفرة الخشنة، ويتم لصق ورق الصنفرة ذو الحبيبات الدقيقة من أجل "التشطيب" على الجانب الآخر. يؤدي هذا إلى إنشاء جهاز طحن على الوجهين يسمح لك بطحن سطح الرادياتير بسرعة دون بذل الكثير من الجهد. إذا كنت تستخدم ورق الصنفرة الورقي الذي يباع في وكلاء السيارات، فستحتاج إلى كمية أكبر قليلاً منه - حيث يتم صقله بشكل مكثف أكثر من ذلك الذي يباع في متاجر الأجهزة (على أساس السلم)، ومع ذلك، لدى متاجر السيارات مجموعة أكبر بكثير من ورق الصنفرة. أحجام الحبوب - تتراوح من الحبوب الخشنة إلى حد ما إلى الطحن "صفر".
الشكل 27 تم تجهيز المبرد من مقسم الهاتف "القديم" لتركيب مكبري صوت UM7293
يبلغ طول الرادياتير 170 ملم، ومساحة التبريد 4650 مترًا مربعًا. سم - القيمة المحسوبة للطاقة الإجمالية 150 واط (2 × 75) هي 3900 سم مربع.
في كثير من الأحيان يكون من الضروري توصيل الترانزستورات بالمشعات من خلال الحشيات العازلة. لا يمثل قطع الميكا مشكلة، ولكن غالبا ما تنشأ سوء الفهم مع السحابات المعزولة. تم تصميم علب الترانزستورات TO-126، وTO-247، وTO-3PBL (TO-264) هيكليًا بحيث لا تكون هناك حاجة إلى التثبيت المعزول - داخل السكن، في فتحة التثبيت، لن يتم الاتصال الكهربائي بالشفة يحدث. لكن العلب TO-220، TO-204AA لا يمكنها الاستغناء عن السحابات المعزولة.
يمكنك الخروج من هذا الموقف عن طريق صنع هذه السحابات بنفسك باستخدام البراغي والغسالات العادية (الشكل 28-أ). يتم لف الخيوط حول المسمار بالقرب من الرأس (يفضل القطن، ولكن العثور عليها اليوم أمر صعب للغاية). يجب ألا يتجاوز طول اللف 3.5 مم، ويجب ألا تزيد الزيادة في القطر عن 3.7 مم (الشكل 28-ب). بعد ذلك، يتم تشريب الخيوط باستخدام SUPERGLUE، ويفضل أن يكون SECOND أو SUPERMOMENT. يجب ترطيب الخيوط بعناية حتى لا يلتصق الغراء بالخيط المجاور.
بينما يجف الغراء، من الضروري إنشاء "موصل" - جهاز يسمح لك بتطبيع ارتفاع البطانة العازلة الموجودة داخل شفة الترانزستور. للقيام بذلك، من الضروري حفر ثقب في جزء من البلاستيك أو الألومنيوم أو القماش (سمك الشغل لا يقل عن 3 ملم، والحد الأقصى ليس مهما، ولكن ليس من المنطقي أن يستغرق أكثر من 5 ملم)، ويفضل اله للثقب(وبالتالي فإن الزاوية بالنسبة لمستوى قطعة الشغل ستكون 90 درجة بالضبط، وهذا ليس بالأمر غير المهم)، بقطر 2.5 مم. ثم يتم حفر فجوة بقطر 4.2 ملم حتى عمق 1.2...1.3 ملم، ومن المستحسن حفر التجاويف يدويًا حتى لا يتم المبالغة في العمق. ثم يتم قطع خيط M3 في الفتحة مقاس 2.5 مم (الشكل 28-ج).
الشكل 28
ثم يتم وضع غسالة على المسمار ويتم تثبيتها في "الرقصة" حتى تتوقف الخيوط الملصقة داخل التجويف، ويتم وضع الغسالة على مستوى قطعة الشغل ويتم تطبيق SUPER GLUE مع الطرف على نقاط الاتصال بين المسمار والغسالة على طول محيط جهة الاتصال بالكامل (الشكل 29-أ). بمجرد أن يجف الغراء، يتم لف الخيوط على الأخدود الناتج، ويتم ترطيبها باستخدام الغراء الفائق من وقت لآخر حتى تتم محاذاة الخيوط مع قطر رأس المسمار، ومن الناحية المثالية، يجب أن يكون الخيط بالقرب من الغسالة أكبر قليلاً، أي. سيكون للبطانة البلاستيكية الناتجة شكل مخروط مقطوع (الشكل 29-ب). بمجرد أن يجف الغراء، وهذا سيتطلب حوالي 10 دقائق (يجف الغراء ببطء أكبر داخل اللف)، يمكنك فك المسمار (الشكل 29-ج) وتثبيت الترانزستور على المبرد (الشكل 30)، دون أن ننسى معالجة شفة الترانزستور ومكان التركيب على الرادياتير بمعجون موصل للحرارة مثلاً KPT-8. بالمناسبة، أجرت عدة مواقع لرفع تردد التشغيل لمعالجات IBM اختبارات على التوصيل الحراري لمختلف المعاجين الحرارية - يظهر KPT-8 باستمرار في المركز الثاني في كل مكان، ومع الأخذ في الاعتبار حقيقة أنه يكلف عدة مرات أقل من الفائزين، فقد اتضح أن تكون رائدة في نسبة السعر إلى الجودة.
الشكل 29
الشكل 30: تثبيت الترانزستور TO-220 باستخدام برغي عازل محلي الصنع.
يمكن تركيب علب ترانزستورات TIA TO-247 على الرادياتير باستخدام الفتحات المتوفرة فيها، ولا تكون هناك حاجة إلى مثبتات عازلة، ومع ذلك، عند تجميع مكبرات الصوت عالية الطاقة، يكون الحفر واللولبة في قاعدة حاملة سميكة أمرًا مملاً للغاية - مع أربعة أزواج من النهايات، تحتاج إلى تجهيز 8 فتحات وهذا مضخم صوت فقط 400-500 واط. علاوة على ذلك، فإن السيلومين، والدورالومين، وحتى الألومنيوم، حتى عند الحفر، يلتصق بحافة القطع، مما يؤدي إلى كسر الحفر، ولكن من الأفضل عدم ذكر عدد الصنابير المكسورة عند قطع الخيوط.
لذلك، في بعض الأحيان يكون من الأسهل استخدام شرائح إضافية من شأنها الضغط على جميع الترانزستورات من نفس الهيكل مرة واحدة، واستخدام براغي أكثر سمكًا كمثبتات وستكون هناك حاجة إلى عدد أقل بكثير منها، ويوضح الشكل 31 أحد خيارات التثبيت. كما يتضح من الصورة، يتم الضغط على 6 ترانزستورات بثلاثة براغي فقط وتزداد القوة إذا تم الضغط على كل منها باستخدام المسمار الخاص بها. في حالة الإصلاح (لا سمح الله بالطبع) سيكون الفك أسهل بكثير.
الشكل 31 توصيل الترانزستورات بالرادياتير باستخدام شريط.
معنى قوة التثبيت هو أنه عند شد المسمار المعدني (المستخدم لتثبيت الصفائح المعدنية، والذي يباع في جميع متاجر الأجهزة، من الأفضل إزالة المطاط من الغسالة على الفور - سوف ينكسر على أي حال)، الشريط تقع على جانب واحد على المسمار M3 مع الفواصل المصنوعة من مسامير M4. تبين أن الارتفاع الإجمالي لهذا الهيكل أكبر قليلاً من سمك غلاف الترانزستور، حرفيًا بمقدار 0.3...0.8 مم، مما يؤدي إلى انحراف طفيف للشريط ومع حافته الثانية يضغط على الترانزستور في المنتصف من السكن.
لذلك، عند اختيار الشريط، ينبغي حساب عرضه على أساس:
- من الحافة إلى منتصف الحفرة بمسمار M3 3-4 مم
- من منتصف الحفرة بمسمار M3 إلى منتصف الحفرة بمسمار ذاتي 6-7 مم
- من منتصف فتحة المسمار إلى حافة الترانزستور 1-2 مم
- من حافة الترانزستور إلى منتصف جسمه ±2 مم.
لم تتم الإشارة إلى عرض الشريط بالملليمتر عمدًا، حيث يمكن تركيب الترانزستورات في أي حزمة تقريبًا بهذه الطريقة.
يمكن صنع الشريط من الألياف الزجاجية، والتي عادة ما تكون شرائطها متناثرة بين هواة الراديو. بسمك 1.5 مم من القماش، لربط حاويات TO-220، يجب طي القماش في ثلاثة، عند تركيب حاويات TO-247 - في أربعة، عند تركيب حاويات TO-3PBL - في خمسة. يتم تنظيف Textolite من الرقائق إذا كان مطليًا بالرقائق، إما ميكانيكيًا أو بالحفر. ثم يتم صقلها باستخدام ورق الصنفرة الخشن ولصقها بغراء إيبوكسي، ويفضل أن يكون مصنوعًا في دزيرجينسك. بعد أن يتم صقل الطائرات وتغليفها بالغراء، يتم طي الشرائط ووضعها تحت مكبس أو تثبيتها في الرذيلة، مع الأخذ في الاعتبار حقيقة أن الغراء الزائد سيظل يتقطر في مكان ما، ثم مكان افضلللحماية من السقوط المحتمل، ضع كيسًا بلاستيكيًا هناك، ثم يمكنك التخلص منه بعد ذلك.
يجب أن يتبلمر الغراء لمدة يوم على الأقل في درجة حرارة الغرفة؛ لا يستحق تسريع البلمرة عن طريق زيادة لقمة الحفر - يصبح الغراء هشًا، ولكن التسخين، على العكس من ذلك، يقلل من وقت تصلب الغراء دون تغيير الخصائص الفيزيائية الغراء. يمكنك تدفئته بمجفف شعر عادي إذا لم يكن لديك خزانة تجفيف.
يُنصح بمنح اللوح الخشبي صلابة إضافية على جانب واحد عن طريق طي شرائح إضافية من القماش عموديًا إلى قسمين.
بعد أن يجف الغراء الإيبوكسي، في مكان التلامس الميكانيكي للشريط مع جسم الترانزستور، من الضروري لصق شريط من ورق المناظر الطبيعية مطوي في ثلاثة أو أربعة (عرض الشريط الناتج هو 5-8 مم، اعتمادًا على على جسم الترانزستور)، بعد أن قمت بتغطية قطعة العمل بالكامل مسبقًا بغراء البولي يوريثين (TOP-TOP، MOMENT-CRYSTAL). ستوفر طبقة الورق هذه المرونة اللازمة للضغط الموحد دون تقليل الجهد المبذول للضغط على العلبة مقابل الرادياتير (الشكل 32).
كمواد لقضيب التثبيت، لا يمكن استخدام الألياف الزجاجية فحسب، بل يمكن أيضًا استخدام زاوية أو ملف تعريف دورالومين أو أي مادة أخرى قوية بدرجة كافية.
الشكل 32
نصيحة تكنولوجية صغيرة - على الرغم من أن البراغي لها شكل مثقاب وعندما لا يتطلب تثبيت صفائح الحديد الحفر عند حفر المبرد، فمن الأفضل في الأماكن التي يتم فيها تثبيت المسمار اللولبي لحفر ثقوب بقطر 3 مم، نظرًا لأن سمك الألومنيوم أكبر بكثير من المادة التي صُممت من أجلها هذه البراغي ويلتصق الألومنيوم بقوة شديدة بحافة القطع (يمكنك ببساطة تحريف الرأس عند محاولة المسمار برغي ذاتي التنصت في الألومنيوم أو السيلومين بدون حفر).
يمكن أيضًا استخدام شرائط التثبيت عند تركيب ترانزستورات "من عيار مختلف" على الرادياتير باستخدام سماكات صغيرة من الشريط عند نقاط التلامس مع الحالات الرقيقة، ونظرًا لحقيقة أن الترانزستورات أرق وعادة ما تسخن بشكل أقل، فإن يمكن تعويض نقص السُمك عن طريق وضعها في عدة طبقات من الشريط المطاطي الرغوي على الوجهين.
هناك سؤال آخر لم يتم حله - قوة مصدر الطاقة، ولكن حول هذا الموضوع
الآن نأمل أن تموت مكبرات الصوت محلية الصنع بشكل أقل بكثير....
تم إعداد الصفحة بناءً على مواد من عدد كبير من المواقع حول هندسة التدفئة وهندسة الصوت ومواقع حول رفع تردد تشغيل معالجات الكمبيوتر وطرق التبريد، من خلال قياسات ومقارنات لإصدارات المصنع من مضخمات الطاقة والرسائل والمراسلات من زوار SOLDERING IRON و تم استخدام القليل من منتديات المعدات الصوتية.
= ([درجة الحرارة عند النقطة الساخنة، grC] - [درجة الحرارة عند النقطة الباردة، grC]) / [تبديد الطاقة، دبليو]
هذا يعني أنه إذا كانت الطاقة الحرارية X W تأتي من النقطة الساخنة إلى النقطة الباردة، وكانت المقاومة الحرارية هي Y grC / W، فإن فرق درجة الحرارة سيكون X * Y grC.
صيغة لحساب تبريد عنصر الطاقة
بالنسبة لحالة حساب إزالة الحرارة لعنصر الطاقة الإلكتروني، يمكن صياغتها على النحو التالي:
[درجة حرارة عنصر الطاقة البلورية، grC] = [درجة الحرارة المحيطة، غرام] + [تبديد الطاقة، دبليو] *
أين [ إجمالي المقاومة الحرارية، grC / W] = + [المقاومة الحرارية بين العلبة والرادياتير، grC/W] + (للحالة مع المبرد)،
أو [ إجمالي المقاومة الحرارية، grC / W] = [المقاومة الحرارية بين الكريستال والعلبة، grC/W] + [المقاومة الحرارية بين السكن والبيئة، grC/W] (للحالة بدون المبرد).
ونتيجة للحساب يجب أن نحصل على درجة حرارة بلورية بحيث تكون أقل من الحد الأقصى المسموح به والمحدد في الكتاب المرجعي.
أين يمكنني الحصول على البيانات للحساب؟
المقاومة الحرارية بين القالب والحالةلعناصر الطاقة عادة ما يتم تقديمها في الكتاب المرجعي. ويتم تعيينه على النحو التالي:
لا تخلط بين حقيقة أن الكتاب المرجعي يحتوي على وحدات قياس K/W أو K/W. هذا يعني أن هذه القيمة معطاة بالكلفن لكل واط، وبالوحدة grZ لكل W ستكون نفسها تمامًا، أي X K/W = X grZ/W.
عادة، تعطي الكتب المرجعية أقصى قيمة ممكنة لهذه القيمة، مع مراعاة التنوع التكنولوجي. وهذا هو ما نحتاجه، حيث يجب علينا إجراء الحسابات لأسوأ الحالات. على سبيل المثال، أقصى مقاومة حرارية ممكنة بين البلورة وجسم ترانزستور تأثير مجال الطاقة SPW11N80C3 هي 0.8 جيجا هرتز/وات،
المقاومة الحرارية بين العلبة والمبدد الحرارييعتمد على نوع السكن. يتم عرض القيم القصوى النموذجية في الجدول:
| إلى 3 | 1.56 |
| TO-3P | 1.00 |
| TO-218 | 1.00 |
| TO-218FP | 3.20 |
| TO-220 | 4.10 |
| TO-225 | 10.00 |
| TO-247 | 1.00 |
| ديباك | 8.33 |
طوقا عازلة.في تجربتنا، فإن الحشية العازلة المختارة والمثبتة بشكل صحيح تضاعف المقاومة الحرارية.
المقاومة الحرارية بين الحالة/غرفة التبريد والبيئة. من السهل جدًا حساب هذه المقاومة الحرارية بدقة مقبولة لمعظم الأجهزة.
[المقاومة الحرارية، grC/W] = [120, (جرام * سم مربع) / دبليو] / [مساحة المبرد أو الجزء المعدني من جسم العنصر، مربع. سم].
هذا الحساب مناسب للظروف التي يتم فيها تركيب العناصر والمشعات دون خلق ظروف خاصة لتدفق الهواء الطبيعي (الحمل الحراري) أو الاصطناعي. تم اختيار المعامل نفسه من تجربتنا العملية.
تحتوي مواصفات معظم المشعات على المقاومة الحرارية بين المبرد والبيئة. لذلك في الحسابات من الضروري استخدام هذه القيمة. يجب أن يتم حساب هذه القيمة فقط في حالة عدم إمكانية العثور على بيانات جدولية على الرادياتير. غالبًا ما نستخدم المشعات المستعملة لتجميع عينات التطوير، لذا فإن هذه الصيغة تساعدنا كثيرًا.
بالنسبة للحالة التي يتم فيها تبديد الحرارة من خلال نقاط التلامس الخاصة بلوحة الدائرة المطبوعة، يمكن أيضًا استخدام منطقة التلامس في الحساب.
بالنسبة للحالة التي يتم فيها تبديد الحرارة عبر أطراف عنصر إلكتروني (عادةً الثنائيات وثنائيات الزينر ذات الطاقة المنخفضة نسبيًا)، يتم حساب مساحة الأطراف بناءً على قطر وطول الأطراف.
[منطقة المحطة، قدم مربع سم.] = باي * ([ طول الرصاص الأيمن، سم.] * [قطر الطرف الأيمن، سم.] + [طول الرصاص الأيسر، سم.] * [قطر الطرف الأيسر، سم.])
مثال لحساب إزالة الحرارة من صمام ثنائي زينر بدون مشعاع
لنفترض أن صمام ثنائي زينر يحتوي على طرفين قطرهما 1 مم وطولهما 1 سم، ليبدد 0.5 واط. ثم:
تبلغ مساحة المحطة حوالي 0.6 متر مربع. سم.
ستكون المقاومة الحرارية بين العلبة (المحطات الطرفية) والبيئة 120 / 0.6 = 200.
يمكن إهمال المقاومة الحرارية بين البلورة والعلبة (الأطراف) في هذه الحالة، لأنها أقل بكثير من 200.
لنفترض أن درجة الحرارة القصوى التي سيتم تشغيل الجهاز بها ستكون 40 درجة مئوية. ثم درجة حرارة البلورة = 40 + 200 * 0.5 = 140 جرام مئوية، وهي مقبولة لمعظم صمامات الزينر.
حساب المشتت الحراري - المبرد عبر الإنترنت
يرجى ملاحظة أنه بالنسبة لمشعات اللوحة تحتاج إلى حساب مساحة جانبي اللوحة. بالنسبة لآثار ثنائي الفينيل متعدد الكلور المستخدمة لتبديد الحرارة، يجب أخذ جانب واحد فقط، حيث أن الجانب الآخر ليس على اتصال بالبيئة. بالنسبة لمشعات الإبرة، من الضروري تقدير مساحة الإبرة الواحدة تقريبًا وضرب هذه المساحة بعدد الإبر.
الحساب عبر الإنترنت لإزالة الحرارة بدون مشعاع
عدة عناصر على مشعاع واحد.
إذا تم تثبيت عدة عناصر على المشتت الحراري واحد، فإن الحساب يبدو مثل هذا. أولا، نحسب درجة حرارة المبرد باستخدام الصيغة:
[درجة حرارة المبرد، غرام] = [درجة الحرارة المحيطة، غرام] + [المقاومة الحرارية بين الرادياتير والبيئة grC/W] * [إجمالي الطاقة، دبليو]
[درجة الحرارة البلورية، grC] = [درجة حرارة المبرد، غرام] + ([المقاومة الحرارية بين البلورة وجسم العنصر grC/W] + [المقاومة الحرارية بين جسم العنصر والمبرد grC/W]) * [القدرة المتبددة بواسطة العنصر W]
في كثير من الأحيان، عند تصميم جهاز قوي باستخدام ترانزستورات الطاقة، أو اللجوء إلى استخدام مقوم قوي في الدائرة، نواجه موقفًا حيث يكون من الضروري تبديد الكثير من الطاقة الحرارية، المقاسة بالوحدات وأحيانًا عشرات الواط.
على سبيل المثال، فإن ترانزستور IGBT FGA25N120ANTD من شركة Fairchild Semiconductor، إذا تم تركيبه بشكل صحيح، قادر نظريًا على توفير حوالي 300 واط من الطاقة الحرارية من خلال غلافه عند درجة حرارة غلاف تبلغ 25 درجة مئوية! وإذا كانت درجة حرارة جسمه 100 درجة مئوية، فسيكون الترانزستور قادرًا على توفير 120 واط، وهو أيضًا كثير جدًا. ولكن لكي يتمكن جسم الترانزستور من نقل هذه الحرارة، من الضروري من حيث المبدأ تزويده بظروف التشغيل المناسبة حتى لا يحترق قبل الأوان.
يتم إنتاج جميع مفاتيح الطاقة في حالات يمكن تركيبها بسهولة على المشتت الحراري الخارجي - المبرد. في معظم الحالات، يكون السطح المعدني للمفتاح أو أي جهاز آخر في مبيت طرفي متصلًا كهربائيًا بأحد أطراف هذا الجهاز، على سبيل المثال، بمجمع أو مصرف الترانزستور.
لذلك، فإن مهمة المبرد هي على وجه التحديد الحفاظ على الترانزستور، وبشكل رئيسي تقاطعات التشغيل، عند درجة حرارة لا تتجاوز الحد الأقصى المسموح به.
أندريه بوفني