منظّم الجهد 7805: مبدأ عمله وتطبيقاته

مقدمة:

سنتعلّم في هذا المقال عن أكثر دارات تنظيم الجهد استخداماً، وهو منظّم الجهد 7805.

يُعدّ الحصول على جهد ثابت منتظم أمراً ضروريّاً جدّاً للعديد من الأجهزة الإلكترونيّة، والسبب يعود إلى وجود مواد نصف ناقلة تتطلّب مجال محدّد من قيم التيّار والجهد لتعمل، بالتالي هذه الأجهزة من الممكن أن تتضرّر في حال تجاوز هذا المجال.

تعدّ البطاريّات من أهمّ مصادر الجهد المستمرّ، لكنّ استخدامها في الدارات الإلكترونيّة الحسّاسة ليس بالأمر الجيّد لأنّها في نهاية المطاف سوف تنضب وتفقد خصائها الكهربائيّة مع مرور الوقت، بالإضافة إلى أنّ الجهد الذي تقدّمه البطاريّات يكون عادةً (1.2,3.7,9,12V)، وهذا مناسب فقط للدارات التي جهد عملها المطلوب ضمن هذا المجال.

لكنّ معظم الدارات المتكاملة من عائلة TTL  (منطق ترانزستور- ترانزستور) تعمل عند جهد تغذية 5V (1 منطقي)، في هذه الحالة نحن نحتاج بطريقة ما أن نحصل على جهد 5V بشكل ثابت، ومن هنا جاءت فكرة الدارة المتكاملة 7805 لتنظيم الجهد فهي دارة متكاملة من عائلة 78xx لمنظّمات الجهد الخطية والتي تُعطي جهد 5V ثابت على الخرج.

نبذة عن منظّمات الجهد 7805:

7805 دارة متكاملة لتنظيم الجهد خطيّاً لها ثلاث طرفيّات ذات جهد خرج 5V، وهذا مفيد جدّاً في مجالات واسعة من التطبيقات.
حاليّاً يتمّ تصنيع منظّم الجهد 7805 من قِبل شركات عديدة، مثل: شركة Texas instruments، ON Semiconductor، STMicroelectronics، Diodes incorporated، Infineon Technologies، وغيرهم أيضاً.

منظم الجهد 7805
منظم الجهد 7805 (مصدر الصورة: موقع electronicshub)

كما أنّها متوفرة في عدّة أشكال للتغليف الخارجي، مثل: TO-220، SOT-223، TO-263، TO-3.

يعدّ التغليف من طراز TO-220 الشكل الأكثر استخداماً (الشكل الموضح في الصورة التالية).

ميّزات 7805:

  • تمرير تيّار مقداره 5A (مع وضع مشتّت حراريّ معه).
  • له ميّزتا الحدّ من التيّار الداخليّ والفصل الحراريّ.
  • يتطلّب عدد قليل من العناصر الإضافيّة ليقوم بعمله.

مخطّط توصيل منظّم الجهد 7805:

كما ذكرنا سابقاً، 7805 هو عنصر ثلاثي الأطراف له ثلاثة أرجل:

  1. الدخل.
  2. الأرضي.
  3. الخرج.

تُظهر لنا الصورة التالية أقطاب منظّم الجهد 7805 بتغليف To-220.

أرجل منظّم الجهد 7805 بتغليف To-220
أرجل منظّم الجهد 7805 بتغليف To-220 (مصدر الصورة: موقع electronicshub)

في الجدول التالي نجد شروحات لكل قطب من هذه الأقطاب:

شرح العمل

عمل الرجل

رقم الرجل

القطب 1 وهو قطب الدخل يعطى جهد موجب غير منظّم كدخل لها دخل 1
القطب 2  وهو قطب الأرضي تك أرضي 2
القطب 3  وهو قطب الخرج المُنظم والخرج يُؤخذ منها خرج 3

دارة7805  الأساسيّة:

كما تحدّثنا سابقاً، منظّمات جهد التغذية أجهزة تعمل بالجهد المستمر ولها قدرة على الحفاظ على الخرج بقيمة جهد ثابتة دوماً حتّى عندما يطرأ تغيّر ملحوظ على جهد الدخل.

بحسب دليل المواصفات الخاص بـ 7805 فإنّ الدارة الأساسيّة المطلوبة لعمل 7805 كمنظّم جهد بسيطة جدّاً.

في الواقع، إذا كان جهد الدخل عبارة عن جهد مستمرّ غير مُنظّم عندها كلّ ما نحتاجه هو مكثّفين فقط (كما أنّها غير إلزاميّة عند التنفيذ).

الدارة الأساسية لـ 7805
الدارة الأساسية لـ 7805 (مصدر الصورة: موقع electronicshub)

تُظهر لنا هذه الدارة الموضحة في الشكل السابق جميع العناصر المطلوبة لعمل 7805.

إنّ المكثّف ذا القيمة 0.22 μF  عند الدخل يُطلب توصيله فقط عندما تكون المسافة بين دارة التنظيم ومصدر التغذية كبيرة. من جهة أخرى، لدينا المكثف ذو القيمة 0.1 μF  عند الخرج هو عنصر اختياريّ، وفي حال تمّ استخدامه يساعد أثناء الحالة العابرة.

في هذه الدارة، Vin هو جهد الدخل لدارة 7805، والمصدر يمكن أن يكون من بطاريّة أو أي مصدر جهد مستمرّ غير منظّم، Vout هو جهد الخرج لدارة 7805 والذي يُنظّم لحد الـ 5V.

كيف نحصل على جهد مستمرّ ثابت من مصدر جهد متناوب؟

كما ذكر سابقاً، البطاريّات يمكن أن تُستخدم كدخل لمنظّم الجهد 7805، لكنّنا سوف نواجه بعض العقبات، مثل التفريغ المتكرّر للبطاريّات، بالإضافة إلى انخفاض مستويات جهد البطاريّة مع مرور الزمن.

البديل الأفضل لاستخدام البطاريات هو التزوّد من جهد غير منظّم، لكنّه محوّل من مصدر متناوب AC، ونظراً لأن المصدر المتناوب متوفّر بسهولة كمنبع تغذية، يمكننا تصميم دارة للتحويل من التيّار المتناوب الى المستمرّ واستخدامه كدخل إلى دارة منظّم الجهد 7805.

مخطّط الدارة:

تُظهر الصورة التالية مخطّط الدارة التي تُنتج جهد 5V مُنظّم من مصدر تغذية متناوب.

مخطّط دارة التحويل
مخطّط دارة التحويل (مصدر الصورة: موقع electronicshub)

العناصر المستخدَمة:

  • محوّلة خافضة للجهد (230-12V).
  • جسر تقويم (أو 4 دايودات 1N4007).
  • فيوز(مصهر) 1A.
  • مكثّف تنعيم 1000μF.
  • منظّم جهد 7805.
  • مكثّف 22μF.
  • مكثّف 1μF.
  • دايود 1N4007.

مبدأ العمل:

بدايةً يُحوّل مصدر الطاقة المتناوب إلى جهد مستمرّ غير منظّم، ومن ثمّ إلى جهد منظّم بمساعدة هذه الدارة.

تتكوّن هذه الدارة من محوّلة، وجسر تقويم مؤلّف من دايودات، ومنظّم جهد خطّيّ 7805، ومكثّفات.

نلاحظ ممّا سبق أنّ عمل هذه الدارة ينقسم إلى قسمين، في القسم الأول يُحوّل مصدر الطاقة المتناوب إلى جهد مستمرّ غير منظّم، أمّا في القسم الثاني يحوّل الجهد المستمرّ غير المنظّم إلى جهد 5V  منظّم.

والآن لنبدأ مناقشة عمل الدارة مع تذكر بالنقاط السابقة.

في البداية تُؤخذ محوّلة تخفيض الجهد (230-12V) وتوصل ملفاتها الأوليّة مع منبع التغذية المتناوب، أمّا ملفاتها الثانويّة فتوصَل مع جسر التقويم (يمكننا استخدام دارة جاهزة للتقويم أو باستخدام مجموعة مكونة من 4  دايودات). يوصل الفيوز 1A بين المحوّلة وجسر التقويم، وهذا سيحدّ من سحب هذه الدارة إلى 1A، أمّا الجهد من جسر التقويم يُنعّم بمساعدة مكثّف التنعيم 1000μF.

لذلك فإنّ خرج المكثّف يكون عبارة عن جهد مستمر 12V غير مُنظّم يتمّ إدخاله إلى منظّم الجهد 7805 كدخل، وبالتالي تحوّله إلى جهد 5V ثابت على الخرج، ويتم الحصول عليه من قطب الخرج.

(مصدر الصورة: موقع electronicshub)
(مصدر الصورة: موقع electronicshub)

أهمّ النقاط عن منظّمات الجهد 7805:

  • جهد الدخل يجب أن يكون دوماً أكبر من جهد الخرج (5 على الأقل).
  • تيّار الدخل والخرج متساويان تقريباً، وهذا يعني أنّه عندما يكون جهد التغذية المعطى كدخل (5V-1A) فإنّ الخرج سيكون (5V-1A).
  • تُبدّد الطاقة المتبقية كحرارة، وبالتالي يمكن استخدام المشتّت الحراريّ الموضَّح في الصورة التالية مع الدارة المتكاملة 7805.
المشتّت الحراري المستخدم مع 7805
المشتّت الحراري المستخدم مع 7805 (مصدر الصورة: موقع electronicshub)

المصدر: هنا

ترجمة: قحطان غانم, مراجعة: علي العلي, تدقيق لغوي: سلام أحمد, تصميم: علي العلي, تحرير: قحطان غانم.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *