تبدیل 12 ولت به 220 ولت

_{آيا تا بحال براي شما پيش آمده که در طول سفر و يا اردو به روشن کردن تلوزيون و يا ساير وسايلي که با برق شهر کار ميکنند نياز پيدا کرده باشيد ؟ مدار زير مشکل فوق را براحتي حل ميکند اين مدار با استفاده از يک باطري ميتواند ولتاژ 220 ولت متناوب را تامين کند.وات مدار بستگي به مقدار توان ترانزيستورها و هچنين به ابعاد وبزرگي ترانس مدار دارد. مدار را ميتوان براي تامين توان 1 الي 1000 وات طراحي و استفاده نمود.با توجه به قطعات آورده شده در نقشه وبا استفاده از يک ترانس 15 آمپر مدار ميتواند باري تا 500 وات را تغذيه کند.دقت کنيد استفاده در توانهاي بالا از مدار باعث ميگردد که جريان مصرفي مدار نيز افزايش يابد و بدين صورت باطري سريعتر دشارژ ميشود.(مصرف بي رويه کار خيلي بديه)}

_{حتما يک فيوز در خروجي مدار قرار دهيد.}

_{بايستي حتما از خازن تانتاليوم در مدار استفاده شود چون خازن الکتروليت در اثر گرما منفجر ميشود.}

نقشه

 

ليست قطعات :

قطعه	تعداد	توضيحات	قطعه مشابه
C1, C2	2	68 uf, 25 V خازن تانتالیوم
R1, R2	2	10 Ohm, 5 Watt مقاومت
R3, R4	2	180 Ohm, 1 Watt مقاومت
D1, D2	2	HEP 154 دیود سیلیکون
Q1, Q2	2	2N3055 NPN ترانزیستور (به متن مراجعه شود)
T1	1	24V, ترانسفورمر با سر وسط (به متن مراجعه شود)

آشنایی مختصری دیاک (DIAC)

دیاک

^{دياك عنصري دوپايه است و مشابه ترانزيستوري است كه بيس ندارد. از هر دو طرف (باياس مستقيم و معكوس )  جریان را عبور مي دهد و روشن شدن آن بستگي به ولتاژ آستانه تعريف شده ( يا شكست ) دارد.}

            

 

^{برای اینکه دیاک هدایت کند باید ولتاژ اعمالی به دو سر این قطعه به ولتاژ شکست ان نرسددیاک هدایت نمی کند و مقاومت بی نهایتی را از خود نشان می دهد.}

^{دیاک درتوليد پالس بكار برده مي شود.در واقع دیاک و تریستور و ترایاک هم خانواده اند و همگی در حالت کلی مانند دیود خاصیت هدایت کنندگی دارند اما با این تفاوت که تریستور و ترایاک عناصر سه پایه ای هستند که تکامل یافته اند و علاوه بر اینکه از هر دو طرف جریان را عبور میدهند دارای پایه گیت برای کنترل زمان عبور جریان نیز میباشند.}

^{کارایی دیاک در برق متناوب می باشد زیرا در هر دو جهت نیم سیکل منفی و مثبت را برش داده مانند دو زنر که انها را با هم میاوی کرده باشیم دامنه ولتاژ را برش می دهد.}

^{ولتاژ اتش دیاک از 20 الی 50 ولت بسته به ساخت ان متفاوت است.}

^{یکی از کاربردهای دیاک در مدار های دیمر است که بوسیله آن نور محیط لامپ را کاهش می دهید}

 شمای فنی دیاک در شکل زیر نشان داده شده است

^{دیاک‌ها برخلاف بسیاری از تریستورها مانند ترایاک که برای تریگر کردن از پایه گیت استفاده می‌کنند، فاقد این پایه می‌باشند. بعضی از ترایاک‌ها مانند کوادراک از یک دایاک داخلی سری با پایه گیت خود به این منظور استفاده می‌کنند.}

^{دایاک‌ها همچنین با نام‌های دیگری از جمله دیود تریگر متقارن که برگرفته از منحنی مشخصه آن‌ها است، خوانده می‌شوند. اینکه دایاک یک قطعه دوجهتی یا دو طرفه است باعث شده تا ترمینال یا پایه‌های آن‌ها به صورت آند-کاتد علامت‌گذاری نشده و به صورت A1 (آند ۱) و A2 (آند ۲) و همچنین MT1 و MT2 نام‌گذاری شود.}

در شکل زیر مشخصه ی ولت آمپر دیاک در بایاس موافق و مخالف نشان داده شده است

ديود زنر و منحني مشخصه آن

_{جنس ديود زنر از سيليكن مي باشد. اين ديود در باياس موافق همانند يك ديود معمولي عمل مي كند. اما معمولاً از اين ديود در باياس مخالف (معكوس) استفاده مي شود. در باياس معكوس ديود زنر در ناحيه شكست كار مي كند و ولتاژ دو سر خود را با افزايش جريان در جهت معكوس ثابت نگه مي دارد. ولتاژي كه ديود زنر به ازاي آن در باياس معكوس هادي مي شود را ولتاژ شكست زنر مي گويند و آن را با VZ مشخص مي كنند.}

منحني مشخصه ولت آمپر ديود زنر:

_{در باياس موافق همانند يك ديود معمولي مي باشد. در باياس مخالف تا ولتاژ شكست ( VBR) ولتاژ زنر افزايش مي يابد و از آن به بعد ولتاژ زنر ثابت مي ماند. مقدار ولتاژ شكست 4/2 ولت تا 200 ولت مي باشد.}                

علامت اختصاري ديود زنر:

استاندارد ولتاژهاي زنر:

^{ديود زنر در ولتاژهاي شكست مختلف مطابق استاندارد سري E ساخته مي شود. دو سري استاندارد E12 و E24 متداول تر است. ولتاژ زنر معمولاً از 4/2 ولت تا 200 ولت ساخته مي شود. سري E12 داراي تلرانس 10 درصد و سري E24 داراي تلرانس 5 درصد است. معمولاً تلرانس همراه ولتاژ شكست روي ديود نوشته مي شود. حرف C براي تلرانس 5 درصد و حرف D براي تلرانس 10 درصد به كار مي رود؛ براي مثال ديود زنر BZX32/C3V9 داراي ولتاژ شكست 9/3 ولت و تلرانس 5 درصد است.}

توان ديود زنر:

^{حداكثر جرياني كه ممكن است از ديود زنر در باياس معكوس بگذرد به گونه اي كه به ديود زنر آسيب نرساند به توان زنر بستگي دارد. كه از رابطه PZ=VZ .IZ به دست مي آيد كه معمولاً بين 15/0 تا 50 وات است.}

مدار معادل ديود زنر:

كاربرد ديود زنر:

^{معمولي ترين كاربرد ديود زنر براي تثبيت ولتاژ است. كاربرد ديگر آن حفاظت دستگاه در مقابل ولتاژ اضافي مي باشد.}

آزمایش عملی :

نتايج آزمايش ديود زنر در باياس موافق:

^{در اين آزمايش ما يك مقامت با مقدار 180Ω را به صورت سري با ديود زنر قرار داديم و مقدار استاندارد ديود برابر Z=5v1=5.1v بود كه آند ديود زنر را به سيم مثبت منبع تغذيه و كاتد آن را به سيم منفي اتصال داديم و مقدار ولتاژ ديود زنر را با استفاده از مولتي متر ديجتالي اندازه گرفتيم و با استفاده از فرمول IZ=VZ/R مقدار جريان عبوري از ديود زنر را محاسبه كرديم.}

رسم منحني مشخصه ولت آمپر ديود زنر در باياس مستقيم با مقیاس :

            

نتايج آزمايش ديود زنر در باياس معكوس:

            

رسم منحنی مشخصه ولت آمپر دیود زنر در بایایس معکوس با مقیاس :

                    

آشنايي با ديودها

ديود ها جريان الکتريکي را در يک جهت از خود عبور مي دهند و در جهت ديگر در مقابل عبور جريان از خود مقاومت بالايي نشان مي دهند. اين خاصيت آنها باعث شده بود تا در سالهاي اوليه ساخت اين وسيله الکترونيکي، به آن دريچه يا Valve هم اطلاق شود.
 

◄   هدايت جريان الکتريکي:

از لحاظ الکتريکي يک ديود هنگامي عبور جريان را از خود ممکن مي سازد که شما با برقرار کردن ولتاژ در جهت درست (+ به آند و - به کاتد) آنرا آماده کار کنيد. مقدار ولتاژي که باعث ميشود تا ديود شروع به هدايت جريان الکتريکي نمايد ولتاژ آستانه يا (forward voltage drop) ناميده مي شود که چيزي حدود 0.6 تا 0.7 ولت مي باشد. به شکل اول توجه کنيد که چگونه براي ولتاژهاي مثبت - منظور جهت درست مي باشد - تا قبل از 0.7 ولت ديود از خود مقاومت نشان مي دهد و سپس به يکباره مقاومت خود را از دست مي دهد و جريان را از خود عبور مي دهد.
 

 

 

 منحني رفتار يک ديود در هنگام اعمال ولتاژ مثبت 

 

 

در دسته بندي اصلي، ديودها را به سه قسمت اصلي تقسيم مي کنند، ديودهاي سيگنال (Signal) که براي آشکار سازي در راديو بکار مي روند و جرياني در حد ميلي آمپر از خود عبور مي دهند، ديودهاي يکسوکننده (Rectifiers) که براي يکسوسازي جريانهاي متناوب بکاربرده مي شوند و توانايي عبور جريانهاي زياد را دارند و بالآخره ديود هاي زنر (Zener) که براي تثبيت ولتاژ از آنها استفاده مي شود.
 

◄   ديودهاي سيگنال:
اين نوع از انواع ديودها براي پردازش سيگنالهاي ضعيف - معمولا" راديويي - و کم جريان تا حداکثر حدود 100mA کاربرد دارند. معروفترين و پر استفاده ترين آنها که ممکن است با آن آشنا باشيد ديود 1N4148 است که از سيليکون ساخته شده است و ولتاژ شکست مستقيم آن 0.7 ولت است.
اما برخي از ديود هاي سيگنال از ژرمانيم هم ساخته مي شوند، مانند OA90 که ولتاژ شکست مستقيم پايينتري دارد، حدود 0.2 ولت. به همين دليل از اين نوع ديود بيشتر براي آشکار سازي امواج مدوله شده راديويي استفاده مي شود.
بصورت يک قانون کلي هنگامي که ولتاژ شکست مستقيم ديويد خيلي مهم نباشد، از ديودهاي سيليکون استفاده مي شود. دليل آن مقاومت بهتر آنها در مقابل حرارت محيط يا حرارت هنگام لحيم کاري و نيز مقاومت الکتريکي کمتر در ولتاژ مستقيم است. همچنين ديود هاي سيليکوني سيگنال معمولا" در ولتاژ معکوس جريان نشتي بسيار کمتري نسبت به نوع ژرمانيم دارند.

از کاربرد ديگري که براي ديودهاي سيگنال وجود دارد مي توان به استفاده از آنها براي حفاظت مدار هنگامي که رله در يک مدار الکترونيکي قرار دارد نام برد. هنگامي که رله خاموش مي شود تغيير جريان در سيم پيچ آن ميتواند در دوسر آن ولتاژ بسيار زيادي القا کند که قرار دادن يک ديود در جهت مناسب ميتواند اين ولتاژ را خنثي کند. به شکل توجه کنيد.

 

استفاده از ديود سيگنال در مدار رله براي جلوگيري از
ايجاد ولتاژ هاي ناخواسته زياد
 

◄   ديودهاي يکسوساز:

ديود هاي يکسوساز عموما" در مدارهاي جريان متناوب بکار برده مي شوند تا با کمک آنها بتوان جريان متناوب (AC) را به مستقيم (DC) تبديل کرد. اين عمليات يکسوسازي يا Rectification ناميده مي شود.
از مشهورترين اين ديودها مي توان به انواع ديودهاي 1N400x و يا 1N540x اشاره کرد که داراي ولتاژ کاري بين 50 تا بيش از 1000 ولت هستند و مي توانند جريان هاي بالا را يکسو کنند. اين ولتاژ، ولتاژي است که ديود مي تواند بدون شکسته شدن - سوختن - در جهت معکوس آنرا تحمل کند. ديودهاي يکسوساز معمولآ از سيليکون ساخته مي شوند و ولتاژ باياس مستقيم آنها حدود 0.7 ولت مي باشد.

      +   يکسو سازي جريان متناوب با يک ديود
شما مي توانيد با قرار دادن فقط يک ديود در مسير جريان متناوب مانع از گذر سيکل منفي جريان در جهت مورد نظر در مدار باشيد به شکل اول دقت کنيد که چگونه قرار دادن يک ديود در جهت موافق، فقط به نيم سيکل هاي مثبت اجاز خروج به سمت بار را مي دهد. به اين روش يکسوسازي نيم موج يا Half Wave گفته مي شود.
بديهي است براي بالابردن کيفيت موج خروجي و نزديک کردن آن به يک ولتاژ مستقيم بايد در خروجي از خازن هايي با ظرفيت بالا استفاده کرد. اين خازن در نيم سيکل مثبت شارژ مي شود و در نيم سيکل منفي در غياب منبع تغذيه، وظيفه تغذيه بار را بعهده خواهد داشت. 
 

 

يکسو ساز نيم موج با استفاده از يک ديود.

 

      +   پل ديود يا Bridge Rectifiers
اما براي آنکه بتوانيم از نيمه منفي موج ورودي که در نيمي از سيکل جريان امکان عبور به خروجي را ندارد، استفاده کنيم بايد از مداري بعتوان پل ديود استفاده کنيم. پل ديود همانطور که از شکل دوم مشخص است متشکل از چهار ديود به يکديگر متصل مي باشد. جريان متناوب به قسمتي که دو جفت آند و کاتد به يکديگر متصل هستند وصل مي شود و خروجي از يک جف آند و يک جفت کاتد به يکديگر متصل شده گرفته مي شود.
روش کار به اينصورت است که در سيکل مثبت مدار ديودهاي 1 و 2 عمل کرده و خروجي را تامين ميکنند و در سيکل منفي مدار ديودهاي 3 و 4 عمل مي کند و باز خروجي را در همان وضعيت تامين مي کند.

 

 

يکسو ساز تمام موج با استفاده از پل ديود.

 

◄   ديودهاي زنر:

همانطور که قبلا" اشاره شد از اين ديودها براي تثبيت ولتاژ استفاده مي شود. اين نوع از ديود ها براي شکسته شدن با اطمينان در ولتاژ معکوس ساخته شده اند، بنابراين بدون ترس مي توان آنها را در جهت معکوس باياس کرد و از آنها براي تثبيت ولتاژ استفاده نمود. به هنگام استفاده از آنها معمولا" از يک مقاومت براي محدود کردن جريان بطور سري نيز استفاده مي شود. به شکل نگاه کنيد به اين طريق شما يک ولتاژ رفرنس دقيق بدست آورده ايد.

 ديودهاي زنر معمولا" با حروفي که در آنها Z وجود دارد نامگذاري مي شوند مانند BZX يا BZY و... و ولتاژ شکست آنها نيز معمولا" روي ديود نوشته مي شود، مانند 4V7 که به معني 4.7 ولت است. همچنين توان تحمل اين ديود ها نيز معمولا" مشخص است و شما هنگام خريد بايد آنرا به فروشنده بگوييد، در بازار نوع 400mW و 1.3W آن بسيار رايج است.

 

 

 

استفاده از ديود زنر براي تهيه ولتاژ ثابت