ממירי זרם ישר ממותגים

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
Math.svg יש לפשט ערך זה: הערך מנוסח באופן טכני מדי, וקשה להבנה לקהל הרחב.
יש להוסיף מבוא אינטואיטיבי שיסביר את הרעיונות והמושגים בצורה פשוטה יותר, רצוי בליווי דוגמאות. אם אתם סבורים כי הערך אינו ברור דיו או שיש נקודה שאינכם מבינים בו, ציינו זאת בדף השיחה שלו. יש לציין כי ערכים מדעיים רבים מצריכים רקע מוקדם.

בהנדסת חשמל, ממירי זרם ישר לזרם ישר הם מעגלים חשמליים הממירים מקור של זרם ישר מרמת מתח חשמלי אחת לאחרת.

שימוש[עריכת קוד מקור | עריכה]

ממירי זרם ישר לזרם ישר משמשים במכשירים אלקטרוניים ניידים כמו טלפונים סלולריים ומחשבים ניידים, המקבלים הזנה עיקרית מסוללה חשמלית. מכשירים אלקטרונים כאלו בדרך כלל מכילים מספר מעגלים משניים, שלפעמים זקוקים למתח שונה ממתח הסוללה, בין אם גבוה יותר או נמוך יותר. בנוסף מתח הסוללה אינו קבוע לאורך הזמן. ממיר זרם ישר לזרם ישר ממותג מאפשר להגביר את המתח כשמתח הסוללה יורד.

ספק מתח יכול לספק מתח מוצא קבוע, גם אם ההתנגדות והזרם הנצרך משתנים (עד גבול מסוים כמובן), או לספק זרם קבוע ללא תלות בהתנגדות ובמתח הנדרש (שוב עד גבול מסוים). רוב הממירים עובדים בשיטה הראשונה ומספקים מתח קבוע. ישנם כמה יוצאים מהכלל, כגון ספקים מסוימים לתאורת LED, או ספקים מסוימים לטעינת מצברים וסוללות המספקים זרם קבוע, כשמתח המוצא משתנה בהתאמה (עד לפעמים לפי 3 מהמתח הנומינאלי).

שיטות המרה[עריכת קוד מקור | עריכה]

לינארית[עריכת קוד מקור | עריכה]

עקרון הפעולה של מסדירים לינארים הוא בשימוש ברכיב מווסת המשנה את התנגדותו בצורה המבקרת מתח (או לפעמים זרם) קבוע במוצא. מסדירים כאלו אינם יעילים מכיוון שהפרש המתח בין הכניסה למוצא מתבזבז בצורת אנרגיית חום ברכיב המווסת. מסדירים אלו אינם יכולים להעלות מתח.

הרכיב המווסת צריך להיות גדול דיו כדי לעמוד בהספק המתבזבז. החום המבוזבז מהווה בעיה, וחייב להיות מועבר מהמעגל על מנת למנוע עליה בלתי רצויה בטמפרטורה.

ממירים אלו מעשיים אם הזרם נמוך ו\או הפרש המתח בין כניסה ליציאה נמוך ואז ההספק המבוזבז הוא קטן. הם בדרך כלל משמשים בספקי מתח מיוצבים מזרם חילופין (כמו מרשת החשמל הארצית) לזרם ישר: שנאי ממיר את המתח מהרשת למתח נמוך יותר, קרוב למתח הנדרש אך מעט גבוה ממנו, המתח מיושר על ידי גשר דיודות וקבל. הממיר הלינארי מוריד את המתח כנדרש, מוריד את האדוות (Ripple) בזרם, ומונע רכיב קבוע במתח המוצא שנוצר כתוצאה מהשראויות פרזיטיות בשנאי הכניסה ומזרם העומס.

ממירים לינארים הם זולים, אמינים כשהמערכת לסילוק החום יעילה, ופשוטים בהרבה מממירים ממותגים. ממירים לינארים מספקים רעש נמוך במוצא, והם מתאימים כמקורות למעגלים בעלי רגישות גבוהה לרעש או בעלי הספק נמוך או בעלי תדירות רדיו.

הרכיבים הנפוצים להסדרה לינארית הינם בעלי 3 רגליים: כניסה, יציאה, וכניסת בקרה שמקבלת את מתח היציאה דרך מחלק מתח. מתח המוצא מוסדר על ידי הרכיב בהתאם לנוסחא מסוימת האופיינית לרכיב ותלויה ביחס מחלק המתח.

ממירים ממותגים[עריכת קוד מקור | עריכה]

ממירי זרם ישר לזרם ישר ממותגים ממירים מתח אחד למשנהו, על ידי אחסון אנרגיית הכניסה זמנית ואז שחרור האנרגיה במתח המוצא. האחסון יתבצע על ידי רכיב מאוחסן של שדה מגנטי (סליל,שנאי) או על ידי רכיב מאוחסן של שדה חשמלי (קבל). שיטת המרה זו יעילה בהרבה (בדרך כלל ניצולת של 75% ועד 90%) בהשוואה לממירים לינארים. יעילות זו יכולה להיות מנוצלת לזמן ארוך יותר של הפעלה למכשירים הפועלים על סוללה חשמלית. יעילות זו גדלה מאז שנות ה-80 בשל תחילת השימוש בטרנזיסטור אפקט שדה, המסוגלים לבצע מיתוג בקצב גבוה יותר וביעילות גדולה יותר מטרנזיסטורים ביפולארים, הזקוקים למעגל דוחף מסובך יותר וסובלים מהפסדי מיתוג גדולים. חדשנות נוספת בתחום הממירים הממותגים היא השימוש במיישר סינכרוני במקום בדיודה, בטרנזיסטור אפקט שדה בעל התנגדות קטנה במצב פתוח המפחית את הפסדי המיתוג.

רוב הממירים מתוכננים לספק הספק בכיוון אחד בלבד, מהכניסה למוצא. אולם, כל הטופולוגיות של הממירים הממותגים יכולים להיות דו כיווניים על ידי החלפת כל הדיודות במיישרים אקטיבים נשלטים בלתי תלויים. ממיר דו כיווני יכול לספק הספק בשני הכיוונים, דבר הנדרש באפליקציות שדורשות ניצול אנרגיה במקום הפיכתה לחום.

חסרונות של ממירים ממותגים כוללים סיבוכיות, רעש חשמלי וכן מחיר גבוה, אם כי המחיר יורד כל הזמן בשל ההתקדמות בתעשיית השבבים.

ממירי זרם ישר לזרם ישר זמינים כעת כמעגלים משולבים הדורשים מספר מינימלי של רכיבים נוספים. ממירים אלו גם זמינים כמעגל היברידי, המוכן לשימוש עם הרכבה חשמלית.

מגנטי[עריכת קוד מקור | עריכה]

בממירי זרם ישר אלו, האנרגיה מאוחסנת זמנית ומשוחררת בשדה מגנטי של משרן או שנאי, בדרך כלל בטווח תדרים של 300 קילו הרץ ועד ל 10 מגה הרץ. על ידי כיוונון זמן פעולת המערכת של המתח הטוען (זאת אומרת, היחס בין מערכת פעילה לכבויה), ניתן לשלוט על סך ההספק המועבר. בדרך כלל השליטה היא על מתח המוצא, למרות שניתן גם לשלוט על זרם הכניסה, זרם המוצא או לשמור על הספק קבוע. ממירים מבוססים על שנאי יכולים לספק בידוד בין מעגל הכניסה למעגל המוצא.

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]