تقنيات تكييف وتبديل الطاقة للهواتف النقالة كما لم تعرفوها من قبل – الجزء الأول:

تُعد الهواتف المحمولة إحدى أكثر التجهيزات الإلكترونية شيوعاً في منازلنا، وهي التي تُجسد روعة وتألق تكنولوجيا الهندسة الكهربائية. يتجلى تعقيد الهواتف المحمولة في تصميم الدارات الالكترونية الدَّاخلية، برمجيات التَّشغيل وخوارزميات العمل... وهذا التَّعقيد لا يمكن لمهندس الكترونيات لوحده أن يفك طلاسمه.

سنتحدث اليوم عن أبسط جهاز الكتروني موجود في المنزل، وهو أداة صغيرة ومهمة جداً ينساها مُعظمُنا عندما يذهب للخارج.

موائم التيار المتناوب أو كما يُسمى علمياً "مُحول القدرة" والمعروف تجارياً باسم "شاحن الهاتف المحمول"... هو ما سنتحدث عنه في هذه السلسلة التي تضم أربعة أجزاء.

يؤمن الشَّاحن الجهد اللازم لِعمل الهاتف المحمول والذي يساوي "5 فولت".

كانت مُوائِمات القُدرة القديمة كبيرة الحجم وثقيلة الوزن لِدرجة يصعب معها أن نقوم بأخذها أينما ذهبنا، ومع مرور الوقت أصبح وزنها وحجمها يَقُل إلى أن أصبحت بِحجم قابس الكهرباء الصغير الذي يؤمن توصيل القدرة الكهربائية للتجهيزات الكهربائية والإلكترونية. أما سِر تقلص الحجم والوزن لِهذه الموائمات مع احتفاظها بكفاءتها الكهربائية فَيكمُن في تكنولوجيا تبديل القدرة.

يوجد موائِم القدرة إمَّا منفصِلاً كَشواحن الهاتف المحمول أو مُدمَجاً بِالجهاز الالكتروني كالتلفزيون والأجهزة السَّمعية.

يَعمل الكثير مِنا في بيئات علمية وبحثية دقيقة وذات مُستويات عُليا أكثر أهمية من حديثنا حول دارة التَّبديل الالكترونية البسيطة هذه، ولكن لا يُمكِن لأيٍّ مِنا مهما كانت دِراسته أو مهنته أن يقوم بِتصميم الهاتف المحمول من الصِّفر، فمستويات التَّعقيد الهرمية الموجودة اليوم تسمح للمُهندسين أن يقوموا فقط بِربط الوحدات البرمجية والمادية الموجودة لإنشاء بعض الوظائف الجديدة من دون الحاجة لِفهم جميع التَّفاصيل الدَّقيقة الخاصة بالهاتف المحمول وتجهيزاته.

تقوم بعض دارات التَّغذية الخطيَة بِتحويل التَّيار المتناوب (Alternative Current-AC) إلى تيار مستمر

(Direct Current-DC) وذلك من أجل عمل التجهيزات الإلكترونية الموجودة لدينا. تُعتبر هذه الدَّارات دارات بسيطة من حيث التَّصميم والرَّبط والتَّنفيذ بِشكل عام، وتتكون دارة التَّغذية البسيطة من:

1- مُحول صغير: يقوم بِخَفض مطال الجهد (220/110 v) إلى (5v) وهو المستوى المُلائِم لِعمل الهاتف المحمول.

2- مقوم جسري للموجة الكاملة: يكون موصول مع خَرج المُحوِل.

والمُقَوم الجِسري عبارة عن أربع ثنائيات تسمح بِتمرير الجزء الموجب من مطال التَّيار المُتناوب وتَحجُب الجزء السَّالب، لِيَنتُج نهاية إشارة كهربائية تحتوي على موجات موجبة فقط ذات ترددات عالي.

3- المُرشِح (الفِلتر): تَمر الموجة المقومة بعملية ترشيح (فلترة) للتخلص من التَّعرجات النَّاتج عن عملية التَّقويم والتي قد تُسبب ضرراً للجهاز مع مرور الوقت.

تتم عملية الفلترة باستخدام عناصر غير فعالة (passive) كالمُكثِفات والمُقاومات.

4- دارات التَّنظيم المُتكاملة: بَعد عملية التَّقويم تتم عملية التَّنظيم من خلال هذه الدَارات لِنحصل في النِّهاية على جهد تشغيل (خَرج) مُناسب للجهاز المطلوب

تموجات موجبة فقط ذات تردد عالي)، وبعد عملية التقويم تتم عملية التنظيم باستخدام دوائر تنظيم متكاملة للحصول في النهاية على جهد خرج (تشغيل) مناسب للجهاز المطلوب، وتمر الإشارة المقومة بعملية ترشيح (فلترة) للتخلص من التعرجات الناتجة عن عملية التقويم والتي قد تسبب ضرراً في الجهاز مع الوقت وتتم هذه العملية باستخدام عناصر غير فعالة كالمكثفات والمقاومات.

أما في الدارات المتطورة تقوم دارة التَّغذية العكسية بعملية تعديل لإشارة الخرج النَّاتجة وذلك من أجل الحصول على جهد الخرج الصَّحيح بِغض النَّظر عن جهد الدَّخل المتناوب.

تتم عملية المُفاضلة بين أربع مؤثرات رئيسية لِموائم الجهد وهي (القدرة_ الحجم_ الكلفة والسِّعة)، وقد يدخل أيضاً في عملية المفاضلة هذه بارامترات ثانوية مثل (حجم المحول_ تموج إشارة الخرج_ كفاءة التَّشغيل مع وبدون حمل_ خطر إشباع نواة المُحول_ الضَّجيج الكهربائي... وغيرها).

المصادر:

هنا

هنا