الالكترونيات للهواة الإصدار السابع

حماية ثنائيات القدرة المصنوعة من السيكولون Protection of Silicon power diodes:

تتمثل المواصفات Specifications المهمة لثنائيات السيليكون في النقاط التالية:

1) الفولتية الذروية العكسية The peak inverse voltage PIV.

2) مقدار متوسط التيار The average dc current rating lo .

3) التيار الذروي المتكرر في الاتجاه الأمامي

 The peak repetitive forward Iner. (4) تيار غير متكرر، ذروي عند نصف الموجة الجيبية لفترة 8.3 ملي ثانية (نصف دورة واحدة من تردد الخط البالغة HZ 60

I _surge anon repetitive, Peak half-Sine wave of 8.3ms duration

(one-half Cycle of 60Hz Line frequency).

الصفتين الأوليتين تجدها في معظم كتب البيانات catalogs. ولكن الصفتين الأخريين لا تجدها غالبا لكنها مهمة جدا. بسبب كون الثنائي لا يسمح بمرور التيار إلا في نصف الزمن، عندما يوصل عليه أن يمرر على الأقل ضعف متوسط التيار المستمر average direct current. مع وجود مرشح ذو مدخل سعوي

capacitor input filter ، فإن المقوم يوصل لفترة أقل بكثير من نصف الزمن، وعندما يوصل فإنه في حالات معينة قد يمرر تيار يبلغ صعودا لغاية عشرة أضعاف أو عشرون ضعفا بقدر متوسط التيار المستمر average de current. وهذا ما يمكن أن تشاهده في الشكل 1

الشكل 1 الدائرة الموضحة في A هي مقوم نصف موجة بسيط مع حمل مقاومي. الشكل الموجي الذي تراه إلى اليمين هو للفولتية والتيار الخارجين في B ترى توضيح للتحوير الذي طرأ على تيار الثنائي بسبب إدراج متسعة المرشح في الدائرة. الثنائي يوصل فقط عندما تكون الفولتية بعد التقويم أكبر من الفولتية المخزونة في المتسعة. وطالما زمن هذه الفترة هو في الغالب فترة قصيرة من الدورة ككل لذا ستكون قمة التيار مرتفعة بشدة في C ترى قمة تيار مرتفعة كذلك. لأننا استعملنا قيمة كبيرة للمتسعة، فقد كان أثرها واضحا في تقصير فترة التوصيل للثنائي.

في A مقوم نصف موجة بسيط بحمل مقاومي. الشكل الموجي إلى يمين الرسم يبين الفولتية الخارجة وعلى طول المسار تجد تيار الثنائي في B و C هنالك فترتان زمنيتان من فترات العمل

تستحق أن نتمعن بها . بعد أن تشحن المتسعة إلى ذروة الفولتية التي جرى تقويمها Peak rectified voltage، تأتي الفترة الزمنية التي لا يوصل فيها الثنائي عندما يتم تفريغ الفولتية من المتسعة إلى الحمل. وعند النبضة الموجبة القادمة عندما تبدأ الفولتية بالازدياد، نصل إلى نقطة وهي أن فولتية الثنائي تتساوى مع الفولتية المخزونة في المتسعة . وعند ارتفاع الفولتية بعد تلك النقطة، يبدأ الثنائي بتجهيز التيار يستمر الثنائي بالتوصيل إلى أن يصبح الشكل الموجي مثل عرف الديك crest كما هو بادي لنا وطالما على الثنائي أن يجهز تيار مساو إلى تيار الحمل خلال فترة زمنية قصيرة من الدورة سيكون التيار كبيرا . وكلما كبرت المتسعة إزاء الحمل، كلما كان توصيل الثنائي لفترة زمنية أقصر وكلما كانت قمة التيار التكراري repetitive current I _(Rep) أعلى.

وأول ما يتم تشغيل مجهز القدرة فإن المتسعات الفارغة تبدو للوهلة الأولى وكان فيها دورة قصيرة، ويمرر الثنائي تيار شديد جدا . هذا هو ما يعرف بتيار الحقن IsURG . وتكون أقصى قيمة له دورية مع نصف دورة الموجة لتيار المصدر ( عند (60Hz أو حوالي ملي ثانية. فإذا لم تتوفر ورقة بيانات المصنع DATA SHEET يمكن حينئذ إجراء تخمين لمعرفة إمكانيات الثنائي وتستعمل هذه الطرق مع ثنائيات السيلكون التي غالبا ما تستعمل مع مجهزات القدرة للهواة Amateur

: power supplies

القاعدة 1

أقصى مقدار _REP rating | يمكن أن يكون تقريبا أربع مرات لأقصى مقدار l_o rating .

القاعدة 2

أقصى مقدار SURGE | يمكن أن يكون تقريبا 12 مرة بقدر rating ويتعين على هذا الرقم أن يوفر درجة معقولة من عامل السلامة safety factor مقومات السيلكون ذات تحمل 750mA تيار مستمر مثلا، نادرا ما تمتلك معدلات لتيار الانجراف على مدى دورة واحدة 1cycle surge rating أقل من 15 أمبير؛ البعض تمتلك لغاية 35 أمبير أو أكثر. من هذا يجب أن ندرك أن المقومات يجب أن تنتخب استنادا إلى الأساس _surge | وليس إلى l_o ratings.