Language
Country/Area
No result found
سحر مضاعفات الجهد: كيفية تحويل الجهد المنخفض إلى جهد عالي؟
في الأجهزة الإلكترونية الحديثة، يعد تحويل الجهد أحد أهم التقنيات. سواء في الهواتف المحمولة أو أجهزة الكمبيوتر أو غيرها من الأجهزة الصغيرة، يتم استخدام مضاعفات الجهد في كل مكان. تتمكن هذه الدوائر المذهلة من تحويل التيار المباشر منخفض الجهد إلى الجهد العالي المطلوب، وهو ليس فعالاً فحسب، بل يمكنه أيضًا تلبية احتياجات الطاقة للأجهزة المختلفة. ستتناول هذه المقالة بعمق مبادئ عمل مضاعفات الجهد وتطبيقاتها المختلفة لمساعدة القراء على فهم الأسرار الكامنة وراءها.
المبادئ الأساسية لمضاعف الجهد
مضاعف الجهد هو دائرة إلكترونية قادرة على إنتاج ضعف الجهد الداخل، من خلال شحن المكثفات وتبديل تلك الشحنات بطريقة معينة. أبسط مضاعف للجهد يشبه المقوم، والذي يحول الجهد المتردد إلى جهد مستمر معزز. يعتمد بشكل أساسي على عملية تبديل الثنائيات، والتي تعمل وفقًا لجهد التيار المتردد الداخل.
مضاعف الجهد هو نوع من مضاعفات الجهد، ويمكن تركيب دوائر مضاعفات متعددة لتعزيز جهد الخرج بشكل أكبر.
دوائر مضاعفة الجهد المشتركة
دائرة فيلارد
تم اختراع دائرة فيلارد بواسطة بول أورسيتش فيلارد. بنيتها بسيطة وتتكون فقط من مكثف وثنائي. على الرغم من أن هذه الدائرة تتميز بأنها بسيطة ومرنة، إلا أن أداء التذبذب في خرجها ضعيف. الوظيفة الرئيسية لهذه الدائرة هي تسطيح نصف الدورة السلبية للتيار المتناوب إلى الصفر، وبالتالي فإن نصف الدورة الإيجابية الأخيرة لا تحتاج إلى تحسين ولا تزال قادرة على توليد جهد عالي. يتم استخدام هذا الهيكل على نطاق واسع في مصدر الطاقة ذات الجهد العالي السلبي في أفران الميكروويف.
دائرة غريناشر
تعتبر دائرة Greinacher تحسنًا جيدًا على دائرة Villard، حيث توفر تموجًا أقل بشكل ملحوظ على الرغم من إضافة مكونات إضافية. في هذا الهيكل، يتم توصيل خلية فيلارد بجهاز كشف الذروة، والذي يكون قادرًا في البداية على تخزين جهد الذروة للتيار مع القضاء على معظم التقلبات، وهو ما يمثل تحسنًا كبيرًا مقارنة بهذا التصميم.
تُستخدم دوائر غريناشر في المعدات مثل أجهزة التلفزيون لتوفير الطاقة للمكونات التي تتطلب جهدًا عاليًا، وخاصةً في أجهزة التلفزيون بالأبيض والأسود أو الملون.
دائرة ديلون
تستخدم دائرة ديلون طوبولوجيا الجسر، ولذلك تُعرف باسم مضاعف الجهد الموجي الكامل. كان هذا التصميم شائعًا جدًا في تقنية العرض، وخاصة في الشاشات القديمة، حيث كانت هناك حاجة إلى إمدادات الطاقة ذات الجهد العالي ومضاعفات الجهد لتحل محل طرق إمداد الطاقة الأخرى لحل تكاليف الإنتاج.
تطبيقات دوائر المكثفات المبدلة
تقوم دائرة المكثف المحول بتحويل جهد مصدر التيار المستمر إلى جهد متردد من خلال دائرة التبديل المسبق ثم تضاعفه. يعد هذا النظام مهمًا بشكل خاص في التطبيقات التي تعمل بالبطارية ذات الجهد المنخفض لأن العديد من الأجهزة المتكاملة تتطلب جهد إمداد أعلى من ذلك الذي توفره البطارية.
من خلال تشغيل أجهزة التبديل من ساعة خارجية، يمكن معالجة دوائر المكثفات المحولة الأكثر كفاءة في وقت واحد أثناء عمليات التوليد والضرب.
مضخة شحن ديكسون
تعمل مضخة شحن ديكسون على توزيع العديد من الثنائيات والمكثفات لزيادة الجهد وتستخدم سلسلة نبضات الساعة لتشغيل المكثفات. يعد هذا التصميم شائعًا بشكل خاص في الدوائر المتكاملة، حيث يطمس الخط الفاصل بين التيار المتناوب والتيار المستمر، مما يجعل من السهل توفير الفولتية العالية التي تتطلبها الأجهزة.
المكثفات ذات التبديل المتقاطع
هذه التقنية مناسبة بشكل خاص لتطبيقات الجهد المنخفض للغاية. على سبيل المثال، تستخدم الأجهزة اللاسلكية مثل أجهزة البلوتوث بطاريات صغيرة لتشغيلها. لا تنطوي هذه الدوائر على مشاكل الصمام الثنائي، وبالتالي تكون خسائر خرجها أصغر.
تحديات قيادة مضاعفات الجهد في عالم الدوائر الرقمية، غالبًا ما تترافق التحديات التقنية العملية مع مفاهيم التصميم البسيطة. حتى مضاعف الجهد ذو الأداء الممتاز قد يتأثر خرجه بانخفاض الجهد في مكوناته. إذا أخذنا بطاريات الليثيوم كمثال، فإذا كان جهد الإدخال منخفضًا نسبيًا، فإن الجهد المعزز الذي يمكن تحقيقه سيكون محدودًا أيضًا. خاتمة تمكننا تقنية مضاعفة الجهد من إنشاء خيارات إمداد طاقة أكثر مرونة في التطبيقات، وخاصة في البيئات الرقمية الحديثة. ومع ذلك، فإن التحديات التقنية في هذه العملية لا تزال تتطلب المزيد من الاستكشاف والبحث. كيف ستؤثر هذه التكنولوجيا على أسلوب حياتنا وعادات استخدامنا للكهرباء في المستقبل؟