هذه الدارات المتكاملة من أشهر دارات تنظيم التغذية, ومستخدمة بشكل واسع النطاق ضمن العديد من التجهيزات الإلكترونية. وهي من تصنيع شركة Texas Instruments .
تنتمي هذه الدارات إلى عائلة العناصر الإلكترونية التي تحول الجهد المستمر DC ذو القيمة الأعلى إلى جهد مستمر أقل قيمة وثابت ومحددة مسبقاً .
فعلى سبيل المثال فإن الدارة المتكاملة LM7805 تقوم بتخفيض وتنظيم جهد الدخل ليصبح يساوي 5 فولت في الخرج .
ما معنى تنظيم التغذية؟
المقصود هنا أن جهد خرج الدارة هو عبارة عن جهد ثابت لا يتغير مهما تغير جهد الدخل. وأيضا لا يتغير مهما تغير الحمل الذي يستهلك التيار عبر دارة التنظيم.
وهذا الكلام مثالي نوعا ما. حيث لابد أن يتغير جهد الخرج قليلاً مع تغيرات الحمل وكذلك مع تغير جهد الدخل. لكن مهمّة هذه الدارة هي أن تجعل هذه التغيرات أقل ما يمكن وضمن القيمة المقبولة.
يوجد أنواع متعددة لدارات التنظيم . منها مثلا:
– Fixed output voltage regulators : دارات تنظيم جهد ذات خرج ثابت, والدارات المتكاملة التي نشرحها هنا تنتمي لهذا النوع.
– low-dropout regulators أو LDO : وهو منظم جهد منخفض الهبوط. والمقصود هنا أن تغيرات جهد الخرج للدارة قليلة جدا مقارنة مع النوع السابق.
– Adjustable Voltage Regulators : هذا النوع يشبه النوع الأول لكن يمكن معايرة جهد الخرج بالزيادة أو النقصان, للحصول على قيمة محددة.
وهناك أنواع أخرى من دارات التنظيم, يمكن الإطلاع على بعضها ضمن هذا الموقع. من خلال هذا الرابط:
https://arasyra.com/topic/electronics/circuits/
الخصائص و المواصفات
تتميز عائلة الدارات المتكاملة LM340x , LM78xx بالمواصفات التالية :
- مجال واسع لقيمة الجهد على دخل الدارة يصل إلى 35 فولت.
- تستطيع أن تقدم تيار للحمل يصل حتى 1.5 أمبير, وهي قيمة كبيرة نسبياً.
- تحتوي دارات حماية داخلية ضد ارتفاع درجة الحرارة للدارة المتكاملة. لحمايتها من التلف.
- تحتوي دارة حماية داخلية ضد سحب التيار الزائد. أكبر من 2.4A وهي أعلى قيمة مسموح بها.
- أيضاً تتضمن حماية في حال حدوث قصر في خرج الدارة.
وهناك العديد من الميزات الأخرى التي يمكن الاطلاع عليها من خلال المواصفات الفنية من الرابط التالي:
تتوفر هذه الدارات بأشكال وأحجام متعددة, فهناك أنواع تناسب طريقة التوضع السطحي SMD و كذلك النوع التقليدي DIP المناسب لدارات الاختبارات والتجارب المخبرية.
– طريقة الاستخدام
الطريقة النموذجية لاستخدام هذه الدارات المتكاملة في عملية تنظيم الجهد مبينة في الشكل التالي:
هذا المخطط البسيط يبين طريقة توصيل الدارة المتكاملة. فعلى سبيل المثال لو كانت هذه الدارة هي الدارة المتكاملة LM340A عندها سيكون جهد الخرج دائما يساوي 5 فولت مهما تغير الجهد على الدخل.
لكن مع مراعاة أن لا يزيد الجهد في الدخل عن القيمة المسموح بها . وهي في حالتنا هنا تصل حتى 35 فولت حسب المواصفات الفنية.
لكن يجب الانتباه إلى أن هذه الدارات تحتاج تبريد . وذلك لأن حرارتها ترتفع كلما زاد جهد الدخل أو كلما زاد سحب التيار من الحمل. لذلك يجب استخدام هذه الدارات مع المبردات المصنوعة من الألمنيوم أو ما ينوب عنها لحمايتها من التلف.
يمكن أيضاً التحكم بجهد الخرج بشكل متغير عن طريق مقاومة متغيرة . وذلك بتوصيل الدارة المتكاملة لتصبح بالشكل التالي:
حيث تم وصل الطرف الأرضي للدارة المتكاملة مع المقاومة المتغيرة ذات القيمة 1000 أوم.
وفي هذه الحالة عندما تكون قيمة المقاومة المتغيرة تساوي الصفر , يصبح المخطط مشابهاً للمخطط النموذجي السابق. أي أن جهد الخرج يساوي 5 فولت .
أما عندما تكون قيمة المقاومة المتغيرة أعظمية . عندها يكون جهد الخرج هو عبارة عن مجموع جهدين.
– الأول هو جهد خرج الدارة المتكاملة النموذجي والهابط على المقاومة الثابتة 1K . وقيمته 5 فولت.
– والثاني هو الجهد الهابط على المقاومة المتغيرة والتي قيمتها أيضاً 1K . ويمكن حسابه حسب قانون أوم.
حيث يمر في هذه المقاومة المتغيرة تيارين .
التيار الأول هو القادم عبر المقاومة الثابتة وقيمته 5 ميلي أمبير.
والتيار الثاني قادم من طرف الأرضي للدارة المتكاملة. وقيمته حسب المواصفات الفنية تساوي 5 ميلي أمبير تقريبا.
أي أن القيمة الكلية للتيار المار في المقاومة المتغيرة تقريبا 10 ميلي أمبير.
وحسب قانون أوم يكون الجهد الهابط عليها تقريبا 10 فولت.
وبذلك تكون قيمة جهد الخرج الأعظمية تصل إلى 15 فولت .
– تنظيم التيار
يمكن استخدام هذه الدارة المتكاملة أيضا في عملية تنظيم التيار. أي أنها تحافظ على تيار خرج ثابت مهما تغير جهد الدخل , وكذلك مهما تغيرت قيمة الحمل.
والمخطط التالي يبين كيفية توصيل هذه الدارات للحصول على تيار ثابت في الخرج:
من المخطط نلاحظ أن تيار الخرج يساوي تقريبا قيمة التيار المار بالمقاومة Ro . حيث أن التيار القادم من طرف الأرضي للدارة المتكامل ذو قيمة صغيرة نسبيا يمكن اهمالها لتبسيط العملية الحسابية.
وبذلك يمكن القول أن تيار الخرج يساوي التيار المار في Ro والذي يمكن حسابه كما يلي:
Io = 5 / Ro
حيث أن خرج الدارة المتكاملة هو قيمة جهد ثابت 5 فولت .
فإذا كانت المقاومة Ro مثلا لها قيمة 10 أوم . يكون تيار الخرج يساوي 0.5 أمبير.
