أحياناً لديك مصدر جهد كبير و تريد خفض هذا الجهد و تثبيتة إلى جهد أقل مثلاً تحويل جهد بطارية السيارة إلى 5 فولت لكي تشحن هاتفك النقال, الدوائر التالية تساعدك في فعل ذلك.
الدائرة تستخدم آي سي الشهير L7805 و هو مثبت الجهد الذي يثبت الجهد على 5 فولت. هناك أنواع أخرى من هذا الآي سي مثل L7809 و L7812 و L7824 و ... الخ , فكما هو واضح الرقمين الأخيرين هما الجهد المثبت في نقطة الخروج, يمكنك إستخدام أي نوع من هذه الأنواع إعتماداً على جهد المطلوب بينما طريقة ربط الدائرة تبقى كما هي. لشحن الهاتف يجب إستخدام L7805.
هناك 4 ملاحظات عليك أخذهما بنظر الإعتبار دائماً :
1-أقصى جهد الذي يمكن ربطة في نقطة الدخول هو 35 فولت(أقصد بنقطة الدخول الجهد المراد تخفيضة)
2-أقل جهد الذي يمكن ربطة هو(جهد الخارج + 2 فولت) فمثلاً إذا كان الآي سي من نوع 7805 يحتاج إلى 7 فولت على الأقل لكي يعمل (هذا الجهد(2 فولت) يرمز بــ Vd و هو جهد الذي يحتاجه الآي سي لكي يشتغل)
2-أقصى تيار في نقطة الخروج هو 1.2 أمبير فقط
3-درجة حرارة الآي سي ترتفع كل ما كان التيار المستهلك من قبل الحمل أكثر أو كل ما كان إختلاف الجهد ما بين الجهد الداخل و الخارج أكبر, لذا يحتاج الآي سي لمشتت الحرارة (Heatsink) إذا وجدت الآي سي يسخن بشكل مفرط .
الدائرة التالية توضح كيفية إستخدام هذا الآي سي حيث أن المكثف في نقطة الدخول و نقطة الخروج يحمي الآي سي و الدائرة المربوطة عليها من إرتفاع الجهد بشكل مفاجئ و تخلص من الذبذبة و تنعيمه :
حرفين XX في نهاية إسم الآي سي المكتوب في الدائرة يعني من الممكن أن يكون من أي نوع من الأنواع L7805 أو L7809 أو L7824 و ... الخ حسب الجهد المراد حصولة في الخرج (لشحن الهاتف تحتاج 7805).
من الأفضل وضع دايود ما بين نقطة خروج و دخول الجهد في الآي سي لحماية الآي سي من الإحتراق (عطب) و ذلك لتفريغ المكثف في الخرج لحظة إطفاء مصدر جهد الداخل و حماية الآي سي من إرتفاع جهد ما بين نقطة الخروج و الدخول كما موضح في الصورة التالية:
كما ذكرت في الملاحظات السابقة أقصى تيار في نقطة الخروج هو أقل من 1.5 أمبير لكن ماذا لو كنت بحاجة إلى تيار أكبر؟؟
لو كنت بحاجة إلى تيار أكبر مثلا 3 أمبير بدلاً من 1.5 أمبير لديك خيارين:
1-يمكنك أن تربط إثنين من هذا الأي سي مع بعض بالتوازي, في هذه الحالة يتضاعف أقصى تيار الخارج إلى ضعفين أي 3 أمبير تقريبا كما تشاهد في الصورة التالية هذه الطريقة لا تستخدم بكثرة و ذلك بسبب التكلفة حيث أنك تضطر بشراء أكثر من آي سي واحد و في النهاية يرتفع تيار الخارج بمقدار واحد أو 1.5 أمبير فقط
من سلبيات هذه الدائرة إنخفاض الجهد الخارج بمقدار 0.7 فولت بسبب إستخدام الدايود في الخرج
لحل مشكلة انخفاض الجهد في الخرج بمقدار 0.7 فولت نقوم بإضافة دايودات على الأرضي(GND) لكي نرفع الجهد مرة أخرى بمقدار 0.7 فولت تقريبا.(مثبتات الجهد تعتمد على جهد الأرضي كمصدر فمثلاً مثبت الجهد من نوع 5 فولت 7805 يثبت الجهد على 0+5 فولت لذا إذا وضعنا دايود سوف يقوم بتثبيت الجهد على 0.7 + 5 فولت فيصبح 5.7 فولت و بما أن الدايود في الخرج يأخذ 0.7 فمرة أخرى يصبح الجهد الخارج 5 فولت).
2- طريقة الثانية لزيادة تيار في الخرج أكثر شيوعاً و هي إستخدام ترانزيستور مع الآي سي لسماح بتمرير تيار أكبر, قدر الإمكان كما تشاهد في الدائرة التالية :
في حال إستخدام ترانزيستور 2N3055 سوف يمرر تيار 5 أمبير تقريباً كحد أقصى و إذا كنت بحاجة إلى تيار أكبر مثلا 10 أمبير كل ما عليك هو ربط ترانزيستورين على التوازي مع بعض.
هنا أيضا نقوم بإضافة دايود في الأرضي لتعويض الجهد نتيجة إستخدام الترانزيستور.
هنالك ملاحظة مهمة جداً بخصوص الطريقة الأولى و الثانية التي ترفع التيار, ففي الحقيقة الترازيستور المستخدم في الدائرة أو الآي سي الثاني المربوط مع الآي سي الأول بالتوازي لن يرفع التيار بنفسة بل يسمح بمرور أقصى تيار من نقطة الدخول إلى نقطة الخروجبعبارة أخرى إذا ربطت مصدر جهد 12 فولت 1 أمبير فلن يرتفع التيار أبدا حتى بإستخدام الترانزيستور أو إضافة آي سي على التوازي لأن مصدر الجهد المستخدم من الأساس لا يعطي أكثر من 1 أمبير!!
و كما تشاهد في الصورة التالية استخدمت الدائرة الأخيرة و حصلت على 4.5 أمبير عمليا و هذا يثبت بأن الطريقة ناجحة بينما بدون ترانزيستور (في الدائرة الأولى) حصلت على تيار أقل من 1.2 أمبير في حين أن مصدر الجهد في كلا الحالتين واحد.
عليك إستخدام مشتت الحرارة للترانزيستور فقط و لا داعي لإستخدام مشتت الحرارة للآي سي في حال إستخدام الترانزيستور لأن معظم التيار يمر من خلال الترانزيستور.
كفاءة الدوائر السابقة قليلة جداً:
من سلبيات آي سيات سلسلة 78xx و 79xx هي كفاءة رديئة جداً (أقل من 40%) لهذا السبب سوف يسخن الآي سي بشكل مفرط
الكفاءة تعني أن القدرة الخارجة أقل بكثير من القدرة الداخلة إلى الآي سي لذا الطاقة يتم هدرها على شكل الحرارة كما تشاهد في معادلة التالية:(ملاحظة: القدرة = الجهد X التيار)
لتجنب هذه المشكلة و حصول على كفاءة عالية من الأفضل إستخدام دوائر Buck converter
أحد هذه الدوائر موضحة في الصورة التالية حيث أنها تستخدم آي سي LM2576- 5v العدد المكتوب تحت الآي سي يمثل جهد الخارج(5 فولت).
أنا شخصياً إختبرت هذه الدائرة و قد وصلت كفاءة الخاصة به إلى 87.4% و هو مقدار جيد جداً
أقصى تيار في الخرج سوف يكون 3 أمبير
أقصى جهد في الدخل 40 فولت لإصدار الإعتيادي و 60 فولت إذا كان من نوع High voltage , و هذا الأخير يكتب عليه رمز HV.
