Posted in خزعبلات

خزعبلات إلكترونية: تيار الانحياز العكسي

قمت في أحد الأيام  بتصميم دارة حماية بسيطة هدفها أن تقوم بعزل بطارية احتياطية متصلة بأحد المعالجات المركزية عن مصدر التغذية الرئيسي الذي يغذي المعالج، بحيث أنه في حال انقطاع مصدر التغذية الرئيسي فالمفترض أن تبدأ البطارية بتغذية الدارة كليا. والعكس صحيح، فيجب أن لا تمد البطارية المعالج بأي تيار مادام هناك مصدر تغذية رئيسي وأيضا يجب أن لا يقوم مصدر التغذية الرئيسي المتصل بالمعالج بإمداد البطارية بأي تيار عكسي والذي بدوره يمكن أن يشحن البطارية بطريقة غير مباشرة مما قد يؤدي لارتفاع حرارة البطارية واحتراقها.

وكانت الدارة التي  اعتمدتها تحتوي على عنصر واحد فقط، شاهدوا الصورة التالية:

نعم تحتوي عنصرا واحداً فقط! إنه العم دايود حارس الدارات الإلكترونية. والجدير بالذكر أن وحدة التغذية الرئيسية المرمز لها بـ Vcc

تعمل على فرق جهد أعلى من فرق جهد البطارية الاحتياطية، وبذلك سنضمن أن الديود لن ينحاز أماميا وذلك لأن جهد المصعد هو 5 فولت وهو أقل من جهد المهبط. ومنطقيا فإن الديود سيسمح للبطارية أن تغذي المعالج في حالة واحدة فقط وهي الحالة التي سينخفض فيها الجهد الرئيسي عن 4.3″ وهو إشارة إلى بداية انقطاع المصدر الرئيسي عن المعالج. إلى هنا الكلام سهل وبسيط.

توجهت مباشرة لاختبار التصميم في المختبر، وهنا حصلت المفارقة العجيبة!

اتفقنا أن الدايود لن يبدأ بالعمل إلا إذا كان جهد التغذية كان أقل من البطارية على الأقل بـ 0.7 فولت وهو فرق الجهد اللازم لانحياز الدايود أماميا. ما لاحظته أن هناك تيارا بسيطا للغاية “حوالي 3 ميكرو أمبير” كان يعود بطريقة عكسية للبطارية بالرغم من أن جهد المصعد كان أقل من المهبط، ما يعني أن ذلك التيار العكسي بدأ بالعودة  للبطارية محاولا شحنها، وهو أمر لا يجب أن يكون موجودا البتة

ما السبب؟ ولماذا هناك تيار بسيط بالرغم من أن جهد المهبط أعلى من المصعد؟

بعد التدقيق في ملف مواصفات الدايود، تعلمت أنني أغفلت قيمة مهمة لا يجب إهمالها عند اختيار الدايود. تلك القيمة هي ما يعرف بتيار التسرب العكسي للدايود وهي دالة بيانية يمكن قراءتها على شكل رسم بياني بدلالة جهد الانحياز العكسي للدايود. وخلاصة القول، أنه في حالة الانحياز العكسي للدايود أي عندما يكون جهد المصعد أقل من المهبط فأننا نسمي هذه الحالة أن الديود منحاز عكسيا. وفي هذه الحالة فلابد أن يكون هناك تيار عكسي يتناسب طردا مع قيمة فرق الجهد العكسي. ويمكننا معرفة قيمة ذلك التيار بالرجوع إلى ملف المواصفات الفنية للدايود المستخدم. فلكل دايود مواصفاته الخاصة.

انظروا الرسم البياني التالي الذي يوضح العلاقة الطردية بين تيار الانحياز العكسي وجهد الانحياز العكسي للدايود:

ولاحظوا ما كتب أسفل الرسم: قاعدة عامة، قيمة التيار العكسي ستتضاعف مع كل ارتفاع للحرارة بمقدارعشر درجات

للمزيد من التفاصيل عن هذا الدايود حملوا ملف المواصفات الفنية من هنا

ما الحل إذا؟

قمت بتغيير نوعية الدايود المستخدم لألجأ  لنوع آخر تيار الانحياز العكسي الخاص به يكاد يكون معدوما.

درسي الذي تعلمته من هذا التصميم البسيط، هو أن لا أغفل أي معلومة يذكرها المصنع في ملف المواصفات الفنية للعنصر الذي أستخدمه

10 thoughts on “خزعبلات إلكترونية: تيار الانحياز العكسي

  1. السلامـ عليكمـ

    شكرا مهندس وسيم

    تطبيق اللي تعلمته في التجارب
    يزيد معلوماتك ويثبتها ايضا
    و احنا الطلاب ندرس مع قله في التطبيق

    اشكرك على الدائره

    لكن عندي سؤال
    ماهو الدايود الجديد اللي استخدمته ؟
    وهل فيه فرق بالسعر بين الاثنين ؟

    وسلامتكـ

    1. أهلا وسهلا بالمتابع العزيز
      وشكرا لك على تطبيقك للتجارب.

      بخصوص سؤالك، في الحقيقة كان لدي أكثر من خيار من ضمنها :
      BA792,115 من شركة فيليبس
      1SS380TE-17 من شركة روهم
      أما ما يخص السعر..وهذا سؤال جبد، فعند تقييم سعر قطعة معينة كالدايود مثلا، فنحن نتحدث عن ثمن الديود بالجملة. فتلك هي الطريقة التي نقارن فيها السعر. وباختصار، نعم هناك فرق في السعر لكنه بسيط جدا، أضف إلى ذلك أنه في بعض الأحيان تضطر للتضحية في السعر مقابل تحقيق المطلوب في التصميم

      بارك الله لك في رمضان وأعاننا على الإنجاز فيه

  2. اسف لعودتي مره اخرى

    ولكن عندي عدة تساؤلات !

    كم قيمه الـ VCC ؟
    والسبب في ذلك
    ان يشترط ان تكون قيمه الــ VCC على الاقل 5.7 لكي تفصل البطارية الاحتياطية
    السؤال الان .. هل الجهاز ما رح يتأثر ؟ يعني انه يعمل على فرق جهد مختلف ؟
    ام ان تصميمه يمكنه من العمل في كلا الحالات ؟

    السؤال الاخر
    هل تسرب تيار بسيط بهذه القيمه يؤثر على البطارية الاحتياطية ؟
    وليش قلت انه لا يسمح به البته ؟

    وشكرا لك

    1. أهلا وسهلا بك في أي وقت!

      كلامك صحيح. فجهد الـ Vcc
      أكبر من 5.7 ويمكنك اعتباره 6 فولت
      السؤال الأهم: هل سيتأثر المعالج المتصل به إذا عمل على جهد أقل؟
      المعالجات وكثير من الدارات الرقمية لها مجال مسموح للعمل من خلاله مثلا: من 3.6 فولت وحتى 12 فولت..فبالتالي لن يتأثر الجهاز المستخدم. لكن لكل معالج او جهاز جهد خاص به يمكنك معرفته من خلال ملف المواصفات الفنية وعند الحديث عن المعالجات فقد يعني تخفيض الجهد أحيانا أن نخفض من سرعة المعالجة، مثلا أن يتم العمل على تردد 6 ميجاهرتز بدل 25 ميجا.

      سؤالك الثاني: عند الحديث عن تيار التسرب البسيط نعم فإنه يؤثر والسبب أن تصميم البطارية لا يسمح بإعادة شحنها فما نقوم به عند إعادة تيار بسيط أننا قمنا بمحاولة شحن البطارية والذي قد يؤدي لارتفاع حرارتها ومن ثم عطبها. والمحصلة النهائية نكون قد خسرنا البطارية بشكل سريع، هذا فضلا عن أنه قد تؤدي لاحتراق المعالج

      بانتظار المزيد من الأسئلة 🙂
      دمت على خير

  3. السلام عليكم .,,,

    يشهد الله ان مدونتك من ارووووع ما رأيت واعجبني محتواها واسلوبك القصصيي العلمي بنفس الوقت .. اتمنى لك الاستتمرار في طموحك .. وان ترينا انجازات حقيقية تستحق الاهتمام ..

    اتوقع ان المسمى العلمي لهذا التيار ليس التيار العكسي وانما leakage current بالعربي التيار المتسرب ..

    انا اخوك ادرس في بكالوريوس هندسة الحاسب واهتماماتي علمية نوعا ما .. بارك الله فيك ..

    1. وعليكم السلام محمد..شكرا لك على كلماتك المفعمة بالحياة..
      إن أصبت فمن الله..وإن أخطأت فهو من نفسي وتقصيري، فشكرا لك على التوضيح بخصوص التسمية الصحيحة للتيار.
      أتمنى لك التوفيق في دراسة البكالوريوس وأن تتحفنا كذلك بإنجازاتك قريبا
      تحياتي لك

  4. ما شاء الله موضوع مميز جداً جداً..

    كنت أتسائل تيار الإنحياز العكسي فقط يتولد مع الدايود .. ماذا لو كانت الدارة مكونة من عناصر آخرى… ؟
    من الضروري أن يُكتب على الدايود نفسه قيمة التيار مثلاً … هل يكتب فعلاً أم لا؟
    يعني مثلا أنا في المختبر وبين يدي دايود واحد وعلي توصيله يجب مراعاة عدم وجود التيار الإنحياز العكسي لن أكتشف ذلك الا في حال تركيب الدارة الكهربائية ..؟!

    كل الإحترام التوفيق أخي الكريم.

    1. أهلا وسهلا بالأخت هبة علي..
      تيار التسرب أو الانحياز العكسي هو ليس خاصية محددة بالدايود، بل هناك عناصر أخرى تشترك معه فيها، مثل: الترانزستور، مضخم العمليات فبالتالي يجب على المصمم أن يراعي ذلك عند استخدام تلك العناصر في تصاميمه. الآن بالنسبة لقيم ذلك التيار، فكما ذكرت لك فإن لأي قطعة إلكترونية ملف مواصفات فنية تجدين داخله كافة المعلومات المتعلقة بخواص القطعة ومن ضمنها تيار الانحياز العكسي ومنه يمكنك أخذ الحيطة عند القيام بأي تصميم.
      الآن بما أنك هاوية للإلكترونيات، فمستوى ما تقومين به في المختبر هو بسيط جدا ولا داعي لأن تقلقي بشأن ذلك التيار بل أكملي تجاربك دون الاكتراث لهذا التيار، فحديثي في التدوينة كان بخصوص من يتعامل مع دارات دقيقة جدا ..
      كل التوفيق هبة

  5. السلام عليكم.‏
    شكرا علي التوضيح
    تسمية جديد الي تيار الانحيازي العكسي
    تيار التسلبي او التشبع اوالمتسلسل
    اخوكم من السودان جامعة النيلين

    1. وعليكم السلام الأخ ياسين وأهلا بأهلنا في السودان وفي جامعة النيلين
      أتفق معك في تسمية التيار التسلبي فهي معبرة
      شكرا لمشاركتك

Leave a Reply

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