تُصنف مُنظِّمات الجهد الخطي بشكل أساسي إلى نوعين: مُنظِّمات الجهد الموازية ومُنظِّمات الجهد المتسلسلة. يكمن الفرق الرئيسي بينهما في اتصال العنصر المتحكم: في مُنظِّم الجهد الموازي، يتم توصيل العنصر المتحكم بالتوازي مع الحمل؛ أما في مُنظِّم الجهد المتسلسل، فيتم توصيل العنصر المتحكم بالسلسلة مع الحمل. تعمل هذه النوعين من دوائر تنظيم الجهد على مبادئ مختلفة ولكل منها مزاياها وعيوبها الخاصة والتي سيتم مناقشتها في هذا المقال.
ما هو مُنظِّم الجهد؟
مُنظِّم الجهد هو جهاز يحافظ على ثبات الجهد الخرج رغم التغيرات في تيار الحمل أو الجهد الداخل. إنه عنصر أساسي في الدوائر الكهربائية والإلكترونية، حيث يضمن أن يظل الجهد الخرج المستقر ضمن نطاق محدد، دون تأثر بتقلبات الجهد الداخل أو تيار الحمل.
بشكل أساسي، يتم تحويل الجهد المستقر غير المنظم إلى جهد خرج مستقر، حيث لا يظهر الجهد الخرج تغيرات كبيرة. يجب ملاحظة أن العنصر المتحكم هو المكون الأساسي في الدائرة، وتختلف موقعه بين النوعين من المنظمات.
تعريف مُنظِّم الجهد الموازي
يوضح الشكل أدناه مُنظِّم الجهد الموازي:
كما يتضح من الشكل أعلاه، يتم توصيل العنصر المتحكم بالتوازي مع الحمل – ومن هنا جاء اسم "مُنظِّم الجهد الموازي."
في هذا الترتيب، يوفر الجهد الداخل غير المنظم التيار للحمل، بينما يتدفق جزء من التيار عبر العنصر المتحكم (الذي يكون في فرع موازي للحمل). يساعد هذا التوزيع في الحفاظ على جهد ثابت عبر الحمل. عندما يتقلب جهد الحمل، يرسل دائرة الاستشعار إشارة رجعية للمقارن. ثم يقوم المقارن بمقارنة هذه الإشارة الرجعية بإشارة مرجعية؛ ويتحدد الفرق الناتج عن كمية التيار الذي يجب أن يتدفق عبر العنصر المتحكم لكي يبقى جهد الحمل ثابتاً.
تعريف مُنظِّم الجهد المتسلسل
يشير الشكل أدناه إلى مُنظِّم الجهد المتسلسل:
في هذا النوع من مُنظِّمات الجهد، يتم توصيل العنصر المتحكم بالسلسلة مع الحمل، ومن هنا جاء اسم "مُنظِّم الجهد المتسلسل."
في مُنظِّم الجهد المتسلسل، يكون العنصر المتحكم مسؤولاً عن تنظيم الجزء من الجهد الداخل الذي يصل إلى طرف الخرج، حيث يعمل كعنصر تنظيمي وسيط بين الجهد الداخل غير المنظم والجهد الخارج. مشابهة لمُنظِّمات الجهد الموازية، يتم أيضاً تغذية جزء من الإشارة الخرجية هنا إلى المقارن عبر دائرة الاستشعار، حيث يقوم المقارن بمقارنة إشارة الإدخال المرجعية بالإشارة الرجعية.
بعد ذلك، يتم إنشاء إشارة تحكم بناءً على نتيجة المقارنة وإرسالها إلى العنصر المتحكم، والذي يقوم بتنظيم جهد الحمل وفقاً لذلك.
الاختلافات الرئيسية بين مُنظِّمي الجهد الموازي والمُتسلسل
اتصال العنصر المتحكم: يكمن الاختلاف الأساسي في مكان توصيل العنصر المتحكم: في مُنظِّمات الجهد الموازية، يتم توصيله بالتوازي مع الحمل؛ وفي مُنظِّمات الجهد المتسلسلة، يتم توصيله بالسلسلة مع الحمل.
خصائص تدفق التيار: في مُنظِّمات الجهد الموازية، يتدفق فقط جزء من التيار الكلي عبر العنصر المتحكم للحفاظ على جهد خرج مستقر. على العكس، تسمح مُنظِّمات الجهد المتسلسلة بمرور كامل تيار الحمل عبر العنصر المتحكم.
أداء التنظيم: توفر مُنظِّمات الجهد المتسلسلة دقة أفضل في التنظيم مقارنة بمُنظِّمات الجهد الموازية.
آلية التعويض: لكي يبقى جهد الحمل ثابتاً، تقوم مُنظِّمات الجهد الموازية بتعديل التيار عبر العنصر المتحكم. بينما تقوم مُنظِّمات الجهد المتسلسلة بتعديل الجهد عبر العنصر المتحكم لتعويض التقلبات في الجهد الخارج.
اعتماد الكفاءة: تعتمد كفاءة مُنظِّمات الجهد الموازية على تيار الحمل، مما يجعلها غير مناسبة لظروف الحمل المتغيرة. بينما تعتمد كفاءة مُنظِّمات الجهد المتسلسلة على الجهد الخارج.
تعقيد التصميم: تكون مُنظِّمات الجهد الموازية أبسط في التصميم مقارنة بمُنظِّمات الجهد المتسلسلة.
نطاق التشغيل الجهد: تكون مُنظِّمات الجهد الموازية محدودة بعمليات الجهد الثابت، بينما تكون مُنظِّمات الجهد المتسلسلة مناسبة لكل من التطبيقات الثابتة والمتغيرة للجهد.
تقييمات العنصر المتحكم: في التكوينات الموازية، يكون العنصر المتحكم مكونًا ذات تيار منخفض وجهد عالٍ (حيث يتم توجيه جزء فقط من تيار الحمل عبره). في التكوينات المتسلسلة، يكون العنصر المتحكم مكونًا ذات جهد منخفض وتيار عالٍ (حيث يمر كامل تيار الحمل عبره).
خاتمة
باختصار، تخدم كل من مُنظِّمات الجهد الموازية والمُتسلسلة الغرض الأساسي لتنظيم الجهد، ولكن مكان توصيل العنصر المتحكم في دوائرهم يؤدي إلى آليات تشغيل مختلفة. تجعل اختلافاتهم في الاتصال وتعامل التيار وأداء التنظيم وسيناريوهات التطبيق كل منها مناسبًا لحالات استخدام محددة، كما تم تفصيله في التحليل السابق.
تسجيل الدخول
