Posted in إلكترونيات, خزعبلات

خزعبلات إلكترونية: Inrush current

هل سبق وأن سمعتم بمصطلح تيار التدفق أو تيار الغزو أو ما يطلق عليه في اللغة الإنجليزية Inrush Current؟

أغلب الدارات الإلكترونية التي تحتوي على دارات منظمات الجهد نجد أن مصممها قد وضع عند مدخل منظم الجهد ومخرجه مجموعة من المكثفات، وعرفنا في تدوينة سابقة أنها تسمى مكثفات التنعيم، وهدفها هو أن نقوم بترشيح أي ضوضاء داخلة أو خارجة من منظم الجهد كي نضمن نقاوة الجهد الذي سنستخدمه لتغذية دارتنا بحيث يكون الجهد مستمرا دون وجود أي نتوءات على ذلك الجهد. وعرفنا حينها أن قيم تلك المكثفات غالبا ما تكون قياسية قداعتاد أغلب المصممين على استخدامها مثل: 0.1 ميكرو فاراد،4.7 ميكرو، 10 ميكرو أو حتى 100 ميكرو فاراد. والأمر يعود في بعض الأحيان إلى طبيعة التطبيق وإلى المعلومات الواردة في ملف المواصفات الفنية التي يذكرها المصنع داخل ملف المواصفات الفنية Datasheet لتحديد تلك القيم. على سبيل المثال: دارة منظم الجهد الواضحة في الشكل الأسفل هدفها أن تقوم بتوليد جهد خرج مقداره 5 فولت بينما جهد الدخل هو 12 فولت. الدارة تعتمد على استخدام 7805 وهي دارة شهيرة جدا بين مصممي الدارات الإلكترونية وتستخدم لتوليد فرق جهد ثابت قدره 5 فولت مع وجود جهد دخل مثل 12 فولت. لاحظوا أن مدخل الدارة يحتوي مكثف C1  بقيمة 10 ميكرو وC2 بقيمة 0.1 ميكرو. الدايود D1 هدفه هو حماية مدخل الدارة من عكس القطبية، فأحيانا قد يقوم المستخدم بعكس قطبية الأسلاك عن طريق الخطأ مما قد يؤدي لاحتراق الدارة.

 

بالرغم من أن تلك المكثفات دورها هام في حماية مدخل الـ7805 إلا أن C1 ,C2  تحديدا ستكون خطيرة على الدايود D1. كيف؟

تخيلوا معي أن الدارة الآن مطفأة، ذلك يعني أن كل المكثفات مفرغة تماماً من شحناتها. في اللحظة الأولى “لنقل الـ 100 ميكرو ثانية الأولى” التي نقوم فيها بتطبيق الـ12فولت على مدخل الدارة ستتصرف المكثفات وكأنها في حالة قصر Short Circuit هذا الأمر سيسبب مرور تيار هائل جدا قيمته 12 فولت مقسومة على قيمة مقاومة المكثفات الداخلية والتي قد تكون 0.5 أوم. النتيجة هي مرور تيار كبير قيمته 12/0.5 = 24 أمبير!! يعرف هذا التيار اصطلاحا بين المصممين باسم تيار التدفق Inrush Current

حسنا..ذلك الأمر يعني مرور تيار قيمته 24 أمبير خلال الدايود D1 فهل ذلك أمر عادي؟

بالتأكيد لا. فقد تكون أقصى قيمة تيار تدفق يتحملها الدايود هي 0.6 أمبير. فبالنسبة للدايود الموضح في الشكل الأعلى هو BAT54 وقيمة التيار الفجائي الذي يمكن أن يتحمله هو 0.6 أمبير. إذا مرور الـ24 أمبير اللحظية عند تشغيل الدارة ستؤدي بلاشك إلى تدمير الدايود واحتراقه.

ما الحل؟

عند اختيار أي عنصر إلكتروني كالدايود مثلا واستخدامه في تطبيق قد يكون فيه تيار تدفق عال فلابد من أخذ الحيطة والتنبه إلى ضرورة اختيار دايود له القدرة على تحمل تيارات تدفق لحظية كبيرة. ويجب هنا أن نفرق بين نوعين من التيار: التيار المستمر الذي سيمر خلال الدايود وهو المتوقع أن تستهلكه الدارة مثل 0.1 أمبير. وتيار التدفق اللحظي الذي سيمر لفترة قصيرة جدا عند لحظة تشغيل الدارة وهو من عشرات أضعاف التيار المستمر. لذا عند اختيار دايود أو أي عنصر آخر كالمقاومة مثلا فيجب التنبه لقيمة التيار القصوى اللحظية التي ستمر خلال العنصر.  والحل الآخر سيكون عن طريق إضافة مقاومة صغيرة تحد من قيمة ذلك التيار. وهناك عناصر إلكترونية مخصصة أيضا للقيام بهذا النوع من التطبيقات مثل: الثيرموستور

 

 

4 thoughts on “خزعبلات إلكترونية: Inrush current

  1. سلام الله عليكم
    اشكرك اخي وسيم على هذه المعلومات القيمة
    ولدي هنا سؤال وهو
    كيف يمكن استخدام المقاومة للحد من هذا التيار العالي؟
    الذي يأتي في ذهني هو وضعها على التوازي مع مصدر الطاقة (12 فولت) من ثم وضع الدايود على التوالي معهما
    ولكن هنا سؤال آخر يأتي وهو هل المقاومة ستتحمل فرق الجهد العالي؟

    شكرا لكم مرة أخرى على جهودكم

    1. وعليكم السلام سعيد هلال
      لا شكر على واجب..
      وضع المقاومة على التوازي لن يقلل كمية التيار المتجهة لبقية الدارة، لكن يمكن وضعها على التسلسل. فمثلا بإمكاننا استخدام 10 أوم لحد التيار لقيمة عليا تصل إلى: 12/10 =1.2 أمبير
      لكن تذكر ان دارتنا قد تستهلك 0.1 أمبير ما يعني أن هناك فرق جهد هو 0.1*10 =1 فولت
      قد يكون الأمر طبيعيا في هذا التطبيق لكن تخيل معي دارة تعمل على جهد 3.3 فولت وخسرنا 1 فولت فذلك سيؤثر على كفاءة الدارة.
      استخدام الدايود يبدو أنه الحل الأفضل خصوصا مع وجود أنواع مثل STPS140A والتي تتحمل تيارات عالية تتجاوز الـ 50 أمبير كتيار لحظي
      لنتذكر دائما أن التصميم مهارة وليس هناك حل صحيح 100% فذلك يعتمد على التطبيق والكفاءة المطلوبة والمواد المتوفرة
      دمت متابعا ومستفيدا

  2. السلام عليكم
    كيف حالك اخي
    هل يوجد رقم دايود في بالك يتحمل 12 امبير 24 فولت(بطارية يو بي اس) تيار مستمر؟؟ لان عندي دائره الكترونيه تتطلب هالشئ
    و مشكور على جهودك الرائعه

    1. وعليكم السلام أحمد
      بإمكانك استخدام أحد الأرقام التالية:
      SDT12S60
      IDH12S60C
      SBR12A45SD1-T
      فهي تؤدي الغرض وزيادة
      حظا موفقا

Leave a Reply

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