ממירי זרם ישר ממותגים

בהנדסת חשמל, ממירי זרם ישר לזרם ישר הם מעגלים חשמליים הממירים מקור של זרם ישר מרמת מתח חשמלי אחת לאחרת.

שימוש

ממירי זרם ישר לזרם ישר משמשים במכשירים אלקטרוניים ניידים כמו טלפונים סלולריים ומחשבים ניידים, המקבלים הזנה עיקרית מסוללה חשמלית. מכשירים אלקטרונים כאלו בדרך כלל מכילים מספר מעגלים משניים, שלפעמים זקוקים למתח שונה ממתח הסוללה, בין אם גבוה יותר או נמוך יותר. בנוסף מתח הסוללה אינו קבוע לאורך הזמן. ממיר זרם ישר לזרם ישר ממותג מאפשר להגביר את המתח כשמתח הסוללה יורד.

ספק מתח יכול לספק מתח מוצא קבוע גם אם ההתנגדות והזרם הנצרך משתנים (עד גבול מסוים כמובן), או לספק זרם קבוע ללא תלות בהתנגדות ובמתח הנדרש (שוב עד גבול מסוים). רוב הממירים עובדים בשיטה הראשונה ומספקים מתח קבוע. ישנם כמה יוצאים מהכלל, כגון ספקים מסוימים לתאורת LED, או ספקים מסוימים לטעינת מצברים וסוללות, המספקים זרם קבוע ומתח המוצא שלהם משתנה בהתאמה (לפעמים אף עד פי 3 מהמתח הנומינאלי).

שיטות המרה

ליניארית

עקרון הפעולה של מסדירים ליניארים הוא שימוש ברכיב מווסת המשנה את התנגדותו כדי לשמר מתח (או לפעמים זרם) קבוע במוצא. מסדירים כאלו אינם יעילים מכיוון שהפרש המתח בין הכניסה למוצא מתבזבז בצורת אנרגיית חום ברכיב המווסת. מסדירים אלו אינם יכולים להעלות מתח.

הרכיב המווסת צריך להיות גדול דיו כדי לעמוד בהספק המתבזבז. החום המבוזבז מהווה בעיה, וחייב להיות מועבר מהמעגל על מנת למנוע עליה בלתי רצויה בטמפרטורה.

בדרך כלל משתמשים בממירים כאלו אם הזרם הנצרך נמוך או שהפרש המתח בין כניסת הממיר למוצא שלו נמוך ואז ההספק המבוזבז הוא קטן. ממירים אלו שימושיים גם בספקי מתח מיוצבים מזרם חילופין (למשל מרשת החשמל הארצית) לזרם ישר: שנאי ממיר את המתח מהרשת למתח נמוך הקרוב למתח הנדרש אך מעט גבוה ממנו, המתח מיושר בגשר דיודות וקבל. הממיר הליניארי מוריד את המתח כנדרש, משכך את האדוות (Ripple) בזרם ומונע רכיב קבוע במתח המוצא שנוצר כתוצאה מהשראויות פרזיטיות בשנאי הכניסה ומזרם העומס.

ממירים ליניארים הם זולים, אמינים כשהמערכת לסילוק החום יעילה ופשוטים בהרבה מממירים ממותגים. לממירים ליניארים רעש נמוך במוצא, והם מתאימים כמקורות למעגלים בעלי רגישות גבוהה לרעש, בעלי הספק נמוך או בעלי תדירות רדיו.

לרכיבים הנפוצים להסדרה ליניארית שלוש רגליים: כניסה, יציאה ובקרה שמקבלת את מתח היציאה דרך מחלק מתח. הרכיב מסדיר את מתח המוצא בהתאם לנוסחה האופיינית לו ותלויה ביחס מחלק המתח.

ממירים ממותגים

ממירי זרם ישר לזרם ישר ממותגים ממירים מתח אחד למשנהו על ידי אחסון זמני של אנרגיית הכניסה ואחריו שחרור שלה במתח המוצא. האחסון נעשה ברכיב מאוחסן של שדה מגנטי (סליל,שנאי) או ברכיב מאוחסן של שדה חשמלי (קבל). שיטת המרה זו יעילה בהרבה משיטת ההמרה של ממירים ליניארים (לממירים ממותגים יש בדרך כלל ניצולת של בין 75% ל-97%). במכשירים הפועלים על סוללה חשמלית, אפשר לנצל את היעילות הזו להארכת זמן ההפעלה. מאז שנות ה-80 עלתה היעילות בשל תחילת השימוש בטרנזיסטור אפקט שדה, המסוגלים לבצע מיתוג בקצב גבוה יותר וביעילות גדולה יותר מטרנזיסטורים ביפולארים הזקוקים למעגל דוחף מסובך יותר וסובלים מהפסדי מיתוג גדולים. חדשנות נוספת בתחום הממירים הממותגים היא השימוש במיישר סינכרוני במקום בדיודה, בטרנזיסטור אפקט שדה בעל התנגדות קטנה במצב פתוח המפחית את הפסדי המיתוג.

רוב הממירים מתוכננים לספק הספק בכיוון אחד בלבד, מהכניסה למוצא. אולם, כל הטופולוגיות של הממירים הממותגים יכולים להיות דו כיווניים על ידי החלפת כל הדיודות במיישרים אקטיביים נשלטים בלתי תלויים. ממיר דו כיווני יכול לספק הספק בשני הכיוונים, דבר הנדרש באפליקציות שדורשות ניצול אנרגיה במקום הפיכתה לחום.

חסרונות של ממירים ממותגים כוללים סיבוכיות, רעש חשמלי ומחיר גבוה, אם כי המחיר יורד כל הזמן בשל ההתקדמות בתעשיית השבבים.

ממירי זרם ישר לזרם ישר זמינים כעת כמעגלים משולבים הדורשים מספר מינימלי של רכיבים נוספים. ממירים אלו גם זמינים כמעגל היברידי המוכן לשימוש עם הרכבה חשמלית.

מגנטי

בממירי זרם ישר אלו, האנרגיה מאוחסנת זמנית ומשוחררת בשדה מגנטי של משרן או של שנאי, בדרך כלל בטווח תדרים של 300 קילו הרץ ועד ל 10 מגה הרץ. על ידי כוונון זמן פעולת המערכת של המתח הטוען (זאת אומרת, היחס בין מערכת פעילה לכבויה), ניתן לשלוט על סך ההספק המועבר. בדרך כלל השליטה היא על מתח המוצא, למרות שניתן גם לשלוט על זרם הכניסה, זרם המוצא או לשמור על הספק קבוע. ממירים מבוססים על שנאי יכולים לספק בידוד בין מעגל הכניסה למעגל המוצא.

ראו גם

• מיישר זרם - מעגל הממיר זרם חילופין לזרם ישר
• מהפך - ממיר מ-DC ל-AC

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא ממירי זרם ישר ממותגים בוויקישיתוף