مزود طاقة ذو وضع تبديل

📅 آخر تحديث: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 17 صور
الموسوعة الحرة
مزود طاقة مستقل يعمل بنظام التبديل
مصدر طاقة قابل للتعديل يعمل بنظام التبديل للاستخدام المختبري

مصدر الطاقة ذو الوضع المبدل ( SMPS )، والذي يسمى أيضًا مصدر الطاقة ذو الوضع المبدل ، أو مصدر الطاقة ذو الوضع المبدل ، أو مصدر الطاقة المبدل ، أو ببساطة المبدل ، هو مصدر طاقة إلكتروني يتضمن منظم تبديل لتحويل الطاقة الكهربائية بكفاءة.

على غرار مصادر الطاقة الأخرى، ينقل مصدر الطاقة ذو الوضع التبديل (SMPS) الطاقة من مصدر تيار مستمر أو متردد (غالبًا ما يكون مصدر الطاقة الرئيسي ، انظر محول التيار المتردد ) إلى أحمال التيار المستمر، مثل الحاسوب الشخصي ، مع تحويل خصائص الجهد والتيار . على عكس مصدر الطاقة الخطي ، ينتقل ترانزستور التمرير [ a ] في مصدر الطاقة ذي الوضع التبديل باستمرار بين حالات التبديد المنخفض ، والتشغيل الكامل، والإيقاف الكامل، ويقضي وقتًا قصيرًا جدًا في حالات التبديد العالي، مما يقلل من الطاقة المهدرة. يتم تنظيم الجهد عن طريق تغيير نسبة وقت التشغيل إلى وقت الإيقاف (المعروفة أيضًا بدورة التشغيل ). في المقابل، ينظم مصدر الطاقة الخطي جهد الخرج عن طريق تبديد الطاقة باستمرار في ترانزستور التمرير. تُعد الكفاءة الكهربائية العالية لمصدر الطاقة ذي الوضع التبديل ميزة مهمة.

تتميز وحدات التغذية الكهربائية ذات الوضع التبديل بصغر حجمها وخفة وزنها مقارنةً بوحدات التغذية الخطية، وذلك بفضل صغر حجم المحول الكهربائي المستخدم فيها. ويعود ذلك إلى عملها بتردد تبديل عالٍ يتراوح بين مئات الكيلوهرتز وعدة ميغاهرتز، مقارنةً بتردد التيار الكهربائي الرئيسي  الذي يتراوح بين 50 و60 هرتز المستخدم في محولات وحدات التغذية الخطية. وعلى الرغم من صغر حجم المحول، فإن متطلبات تصميم وحدة التغذية الكهربائية والتوافق الكهرومغناطيسي في التصاميم التجارية تؤدي عادةً إلى زيادة عدد المكونات وتعقيد الدائرة الكهربائية.

تُستخدم منظمات الجهد التبديلية كبديل لمنظمات الجهد الخطية عند الحاجة إلى كفاءة أعلى أو حجم أصغر أو وزن أخف. إلا أنها أكثر تعقيدًا؛ إذ يمكن أن تتسبب تيارات التبديل في مشاكل ضوضاء كهربائية إذا لم يتم كبحها بعناية، وقد يكون للتصاميم البسيطة معامل قدرة ضعيف .

تاريخ

1836
تستخدم ملفات الحث مفاتيح لتوليد الفولتية العالية.
1910
بدأ إنتاج نظام الإشعال بالتفريغ الحثي، الذي ابتكره تشارلز إف. كيتيرينج وشركته "دايتون إنجينيرينج لابوراتوريز" (ديلكو)، لصالح شركة كاديلاك. [ 1 ] يُعد نظام كيتيرينج للإشعال نسخةً ميكانيكيةً من محول رفع الجهد العكسي؛ حيث يعمل المحول كملف إشعال. استُخدمت نسخٌ مختلفةٌ من هذا النظام في جميع محركات الاحتراق الداخلي غير الديزل حتى ستينيات القرن العشرين، حين بدأ استبداله أولاً بأنظمة إلكترونية تعمل بتقنية الحالة الصلبة، ثم بأنظمة إشعال التفريغ السعوي .
1926
في 23 يونيو، تقدم المخترع البريطاني فيليب راي كورسي بطلب للحصول على براءة اختراع في بلاده والولايات المتحدة الأمريكية، لاختراعه "المكثف الكهربائي". [ 2 ] [ 3 ] تشير براءة الاختراع إلى استخدامات أخرى، من بينها اللحام عالي التردد [ 4 ] والأفران. [ 3 ]
حوالي عام 1932
تُستخدم المرحلات الكهروميكانيكية لتثبيت جهد خرج المولدات. انظر منظم الجهد §  المنظمات الكهروميكانيكية . [ 5 ] [ 6 ]
حوالي عام 1936
استخدمت أجهزة راديو السيارات هزازات كهروميكانيكية لتحويل جهد البطارية 6 فولت إلى جهد مناسب للوحة الصمامات المفرغة. [ 7 ] 
1959
تم تقديم براءة اختراع أمريكية رقم 3,040,271 لنظام إمداد الطاقة باستخدام محول التذبذب والتقويم الترانزستوري من قبل جوزيف إي. مورفي وفرانسيس جيه. ستارزيك، من شركة جنرال موتورز. [ 8 ]
الستينيات
لقد تم دمج حاسوب التوجيه أبولو ، الذي تم تطويره في أوائل الستينيات من قبل مختبر الأجهزة التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا لبعثات ناسا القمرية (1966-1972)، مع مصادر الطاقة ذات الوضع المبدل المبكرة. [ 9 ]
حوالي عام 1967
قام بوب ويدلار من شركة فيرتشايلد سيميكوندكتور بتصميم منظم الجهد الكهربائي μA723 IC. ومن تطبيقاته استخدامه كمنظم جهد يعمل بنظام التبديل. [ 10 ]
1970
بدأت شركة تيكترونيكس باستخدام مصادر طاقة عالية الكفاءة في أجهزة راسم الإشارة من سلسلة 7000 التي تم إنتاجها من حوالي عام 1970 إلى عام 1995. [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]
1970
قام روبرت بوشيرت بتطوير دوائر إمداد طاقة ذات وضع تبديل أبسط وأقل تكلفة. وبحلول عام 1977، نمت شركة بوشيرت لتضم 650 موظفًا. [ 15 ] [ 16 ] بعد سلسلة من عمليات الاندماج والاستحواذ والانفصال (منتجات الكمبيوتر، زايتك، أرتيسين، إيمرسون إلكتريك)، أصبحت الشركة الآن جزءًا من شركة الطاقة المتقدمة . [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]
1972
تم طرح جهاز HP-35 ، وهو أول آلة حاسبة جيبية من إنتاج شركة هيوليت-باكارد ، مزودًا بمصدر طاقة يعمل بتقنية تبديل الترانزستور للثنائيات الباعثة للضوء ، والساعات، والتوقيت، وذاكرة القراءة فقط ، والمسجلات. [ 20 ]
1973
تستخدم شركة زيروكس مصادر طاقة تبديلية في جهاز الكمبيوتر المصغر ألتو . [ 21 ]
1976
قام روبرت مامانو، أحد مؤسسي شركة سيليكون جنرال سيميكوندكتورز، بتطوير أول دائرة متكاملة للتحكم في مزودات الطاقة ذات الوضع المبدل، وهي طراز SG1524. [ 15 ] بعد سلسلة من عمليات الاندماج والاستحواذ (لينفينيتي، سيميتريكوم، مايكروسيمي )، أصبحت الشركة الآن جزءًا من شركة مايكروشيب تكنولوجي . [ 22 ]
1977
تم تصميم جهاز Apple II بمصدر طاقة ذي وضع تبديل. [ 23 ]
1980
تم تصميم مولد الإشارات المركبة HP8662A بتردد 10  كيلوهرتز - 1.28  جيجاهرتز باستخدام مصدر طاقة ذي وضع تبديل. [ 24 ]

توضيح

يستخدم مصدر الطاقة الخطي (غير المُبدَّل) مُنظِّمًا خطيًا لتوفير جهد الخرج المطلوب عن طريق تبديد الطاقة في الفقد الأومي (مثلًا، في مقاومة أو في منطقة الجامع-الباعث لترانزستور تمرير في وضع التشغيل). يُنظِّم المُنظِّم الخطي إما جهد الخرج أو التيار عن طريق تبديد الطاقة الكهربائية على شكل حرارة، وبالتالي فإن أقصى كفاءة طاقة له هي جهد الخرج مقسومًا على جهد الدخل، نظرًا لأن فرق الجهد بين الدخل والخرج يُهدر.

على النقيض من ذلك، يقوم مُزوِّد الطاقة ذو الوضع التبديل (SMPS) بتغيير جهد وتيار الخرج عن طريق تبديل عناصر تخزين مثالية عديمة الفقد، مثل المحاثات والمكثفات ، بين تكوينات كهربائية مختلفة. عناصر التبديل المثالية (التي تُقارب الترانزستورات العاملة خارج وضع التشغيل ) لا تُقاوم عند التشغيل ولا يمر بها تيار عند الإيقاف ، لذا فإن المحولات ذات المكونات المثالية ستعمل بكفاءة 100% (أي أن كل طاقة الإدخال تُسلَّم إلى الحمل؛ ولا تُهدر أي طاقة على شكل حرارة). في الواقع، هذه المكونات المثالية غير موجودة، لذا لا يمكن أن يكون مُزوِّد الطاقة ذو الوضع التبديل بكفاءة 100%، ولكنه مع ذلك يُحسِّن الكفاءة بشكل ملحوظ مقارنةً بمنظم الجهد الخطي.

الرسم التخطيطي الأساسي لمحول رفع الجهد

تُستخدم تكوينات تبديل مختلفة في تصميمات مزودات الطاقة ذات الوضع المبدل (SMPS). يعمل محول الرفع كمحول رفع الجهد لإشارات التيار المستمر. ويعمل محول الخفض-الرفع بطريقة مماثلة، ولكنه يُنتج جهد خرج معاكس في القطبية لجهد الدخل. وتوجد دوائر خفض أخرى لرفع متوسط ​​تيار الخرج مع خفض الجهد.

المزايا والعيوب

تتمثل الميزة الرئيسية لمصدر الطاقة التبديلية في الكفاءة الأكبر (حتى ~98-99٪ [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] ) وانخفاض توليد الحرارة المرتبط بها مقارنة بالمنظمات الخطية لأن ترانزستور التبديل يبدد القليل من الطاقة عند العمل كمفتاح.

تشمل المزايا الأخرى صغر الحجم وخفة الوزن نتيجة الاستغناء عن محولات تردد التيار الكهربائي الثقيلة والمكلفة. كما يقل فقد الطاقة في وضع الاستعداد غالبًا مع الاستغناء عن هذه المحولات.

وتشمل العيوب زيادة التعقيد، وتوليد طاقة عالية السعة وعالية التردد والتي يجب على مرشح التمرير المنخفض حجبها لتجنب التداخل الكهرومغناطيسي (EMI)، وجهد تموج عند تردد التبديل وتردداته التوافقية .

قد تتسبب وحدات تزويد الطاقة ذات الوضع المبدل منخفضة التكلفة في إعادة توصيل ضوضاء التبديل الكهربائي إلى خط الطاقة الرئيسي، مما يؤدي إلى تداخل مع الأجهزة المتصلة بنفس دائرة التيار المتردد، مثل أجهزة الصوت . كما تتسبب وحدات تزويد الطاقة ذات الوضع المبدل غير المصححة لمعامل القدرة في حدوث تشويه توافقي .

مقارنة مع مصدر الطاقة الخطي

يوجد نوعان رئيسيان من مصادر الطاقة المنظمة: مصادر الطاقة ذات الوضع التبديل (SMPS) ومصادر الطاقة الخطية. يقارن الجدول التالي بين مصادر الطاقة الخطية ومصادر الطاقة ذات الوضع التبديل بشكل عام:

مقارنة بين مصدر طاقة خطي ومصدر طاقة ذي وضع تبديل
متريمصدر طاقة خطيمزود الطاقة التبديليةملحوظات
الحجم والوزن0.12  واط/سم 3 ، 88  واط/كجم [ 28 ]يبلغ حجم وحدة التغذية الكهربائية ذات الوضع المبدل (SMPS) التي تعمل  بتردد تبديل 20 كيلوهرتز ربع الحجم الأصلي. أما عند تشغيلها بتردد 100-200  كيلوهرتز، فيبلغ حجمها ثمن الحجم الأصلي. ويمكن أن تكون الأنواع التي تعمل بتردد 200  كيلوهرتز إلى 1  ميجاهرتز أصغر حجمًا. [ 28 ] : 5-8تزداد قدرة المحول على معالجة الطاقة، ذي الحجم والوزن المحددين، مع زيادة التردد، شريطة تقليل فاقد التخلف المغناطيسي . لذا، فإن زيادة تردد التشغيل تعني إما زيادة القدرة أو صغر حجم المحول.
جهد الخرجعند استخدام محول كهربائي، يصبح أي جهد ممكناً. أما عند عدم استخدام محول كهربائي، فيقتصر الجهد على ما يمكن تحقيقه باستخدام مضاعف الجهد .تتوفر جميع الفولتيات، ولا يحدها سوى فولتية انهيار الترانزستور في العديد من الدوائر. يتغير الجهد قليلاً مع الحمل.عادةً ما تستطيع وحدة تزويد الطاقة ذات الوضع المبدل (SMPS) التعامل مع نطاق أوسع من تغيرات الإدخال قبل أن يتغير جهد الخرج.
جهد الدخلنطاق الجهد محدود بتبديد الطاقة المقبول في المنظم عند جهد الإدخال العالي ونسبة لفات المحول عند جهد الإدخال المنخفض.تُعدّ وحدات تزويد الطاقة ذات المدخلات المتعددة أو واسعة النطاق ، والتي تعمل بجهد كهربائي يتراوح بين 90 و250  فولت، شائعة. ويمكن للتصاميم الأكثر تخصصًا أن تقبل نطاقًا أوسع لجهد الإدخال.عادةً ما تستطيع وحدة تزويد الطاقة ذات الوضع المبدل (SMPS) التعامل مع نطاق أوسع من تغيرات الإدخال قبل أن يتغير جهد الخرج.
الكفاءة ، والحرارة، وتبديد الطاقةيتم تنظيم جهد الخرج عن طريق تبديد الطاقة الزائدة على شكل حرارة، مما ينتج عنه كفاءة نموذجية تتراوح بين 30 و40%. [ 29 ]تتراوح الكفاءة بين 70 و85%، ولكنها قد تصل إلى 90%. [ 30 ]يمكن استخدامها معًا لتشكيل منظم مركب مع منظم خطي موضوع بعد SMPS لتحقيق كفاءة تتراوح بين 60-65%.
تعقيددائرة تنظيم الجهد الخطي ومكثفات ترشيح الضوضاء عادةً؛ عادةً ما تكون دائرة أبسط ومعايير استقرار حلقة التغذية الراجعة أبسط من دوائر الوضع المبدل.يتكون من دائرة تحكم متكاملة، وترانزستور طاقة واحد أو أكثر، وثنائيات، بالإضافة إلى محول طاقة، وملفات حث، ومكثفات ترشيح . يمكن توليد جهود متعددة من قلب محول واحد، ولكن ذلك قد يُسبب تعقيدات في التصميم والاستخدام. [ ب ] توجد بعض تعقيدات التصميم غير الموجودة في دوائر منظم الجهد الخطي: الضوضاء والتداخل؛ وتصبح القيود الإضافية على الحد الأقصى لقدرات الترانزستورات عند سرعات التبديل العالية، والحث والسعة الطفيلية لمسارات لوحة الدوائر المطبوعة، أمورًا بالغة الأهمية.كلاهما يحتاج إلى اختيار دقيق للمحولات الكهربائية الخاصة بهما.
تداخل الترددات الراديويةقد تُنتج ثنائيات مقوم التيار المتردد تداخلاً خفيفاً عالي التردد عند تحميلها بتيار عالٍ. كما قد يحدث طنين في التيار الكهربائي عند تمريره عبر كابلات غير محمية، مما يُشكل مشكلة لإشارات الصوت منخفضة المستوى.ينتج التداخل الكهرومغناطيسي/التداخل الراديوي عن تشغيل وإيقاف التيار الكهربائي بشكل مفاجئ. لذلك، يلزم استخدام مرشحات الخط والحماية من التداخل الراديوي للحد من هذا التداخل المزعج.قد تؤدي الأسلاك الطويلة بين المكونات إلى تقليل كفاءة مرشح الترددات العالية التي توفرها المكثفات عند المدخل والمخرج.
الضوضاء الإلكترونية عند أطراف الإخراجتتميز منظمات الجهد الخطية عمومًا برفض ممتاز لتموج خط التيار المتردد، كما أنها تتميز بضوضاء أقل من محولات الوضع المبدل.يزداد التشويش بسبب تردد التبديل في وحدة التغذية الكهربائية ذات الوضع المبدل. وقد يتسبب خرج غير مُصفّى في حدوث خلل في الدوائر الرقمية أو تشويش في الدوائر الصوتية.يمكن كبح هذا باستخدام المكثفات ودوائر الترشيح الأخرى في مرحلة الإخراج. في وحدة تزويد الطاقة ذات الوضع المُبدَّل، يمكن اختيار تردد التبديل لإبقاء الضوضاء خارج نطاق تردد تشغيل النظام، على سبيل المثال، بالنسبة لأنظمة الصوت، فوق نطاق السمع البشري.
الضوضاء الإلكترونية عند أطراف الإدخاليُسبب تشوهًا توافقيًا في التيار المتردد المدخل، ولكنه يُسبب ضوضاء عالية التردد قليلة نسبيًا أو معدومة.قد تتسبب وحدات التغذية الكهربائية ذات الوضع المبدل (SMPS) منخفضة التكلفة في إعادة توصيل ضوضاء التبديل الكهربائي إلى خط الطاقة الرئيسي، مما يؤدي إلى تداخل مع أجهزة الصوت والفيديو المتصلة بنفس الدائرة. كما تتسبب وحدات التغذية الكهربائية ذات الوضع المبدل غير المصححة لمعامل القدرة في تشويه توافقي.يمكن كبح ضوضاء المفتاح بواسطة مرشح خطي .
الضوضاء الصوتيةطنين خافت، عادةً ما يكون غير مسموع، ناتج عادةً عن اهتزاز اللفائف في المحول أو الانقباض المغناطيسي .عادة ما يكون غير مسموع لمعظم البشر ، إلا إذا كان لديهم مروحة أو كانوا يعانون من خلل، أو يستخدمون تردد تبديل ضمن النطاق الصوتي، أو تهتز رقائق الملف عند تردد فرعي لتردد التشغيل.يكون تردد تشغيل وحدة تزويد الطاقة ذات الوضع المبدل غير المحملة أحيانًا ضمن النطاق المسموع للإنسان وقد يبدو مرتفعًا جدًا بالنسبة للأشخاص الذين يتمتعون بحساسية سمعية عالية لنطاق التردد ذي الصلة.
معامل القدرةمنخفض لأن التيار يتم سحبه من الشبكة الرئيسية عند ذروة الموجة الجيبية للجهد ، ما لم تتبع دائرة إدخال خانق أو دائرة إدخال مقاومة المقوم (وهو أمر نادر الآن).حوالي 0.5-0.6 بدون تصحيح. [ 28 ] : 168 0.7-0.75 مع التصحيح السلبي، ويمكن أن تتجاوز 0.99 مع التصحيح النشط. [ 31 ]يمكن لتصحيح معامل القدرة الفعال أو السلبي في وحدات التغذية الكهربائية ذات الوضع المبدل (SMPS) معالجة هذه المشكلة، بل إن بعض هيئات تنظيم الكهرباء، وخاصة في الاتحاد الأوروبي، تشترط ذلك. عادةً ما تحد المقاومة الداخلية للمحولات منخفضة القدرة في وحدات التغذية الخطية من ذروة التيار في كل دورة، مما يوفر معامل قدرة أفضل من العديد من وحدات التغذية الكهربائية ذات الوضع المبدل التي تقوم بتقويم التيار الكهربائي مباشرةً بمقاومة توالي منخفضة.
تيار البدءتيار كبير عند تشغيل معدات إمداد الطاقة الخطية التي تعمل بالتيار الكهربائي الرئيسي حتى يستقر التدفق المغناطيسي للمحول ويتم شحن المكثفات بالكامل.تيار ذروة كبير للغاية لا يحده سوى مقاومة مصدر الإدخال وأي مقاومة متسلسلة لمكثفات الترشيح.تسحب مكثفات الترشيح الفارغة كميات كبيرة من التيار عند شحنها، وتزداد هذه الكميات مع ازدياد سعة المكثفات. وبما أن هذه الكميات تتجاوز تيار التشغيل العادي بأضعاف، فإن ذلك يُجهد المكونات المعرضة للارتفاع المفاجئ في التيار، ويُعقّد عملية اختيار المصهر لتجنب احتراقه، وقد يُسبب مشاكل في الأجهزة التي تستخدم حماية من التيار الزائد، مثل أجهزة تزويد الطاقة غير المنقطعة . ويمكن التخفيف من هذه المشكلة باستخدام دائرة بدء تشغيل بطيئة مناسبة أو مقاومة متسلسلة.
خطر الصدمة الكهربائيةتُعزل وحدات التغذية المزودة بمحولات مصدر الطاقة الداخل عن الجهاز المُشغَّل، مما يسمح بتأريض الهيكل المعدني للغلاف بشكل آمن. ومع ذلك، قد تظل هذه الوحدات خطرة في حال تلف العزل بين الملفين الابتدائي والثانوي، وهو أمر نادر الحدوث مع التصميم الجيد. أما وحدات التغذية التي تعمل بالتيار الكهربائي المباشر دون محولات، فهي غير معزولة، وبالتالي تُشكل خطراً عند تعرضها للتيار. في كل من وحدات التغذية الخطية ووحدات التغذية ذات الوضع التبديل، يُعد التيار الكهربائي المباشر، وربما جهد الخرج، مصدراً للخطر، ويجب عزلهما جيداً.يتم تزويد خط التغذية المشترك للمعدات (بما في ذلك الغلاف) بنصف جهد التيار الكهربائي الرئيسي، ولكن بمقاومة عالية، ما لم يتم تأريض المعدات أو لا تحتوي على ترشيح EMI/RFI عند أطراف الإدخال.بسبب اللوائح المتعلقة بإشعاع التداخل الكهرومغناطيسي/الترددات الراديوية، تحتوي العديد من وحدات التغذية الكهربائية ذات الوضع المبدل (SMPS) على مرشحات للتداخل الكهرومغناطيسي/الترددات الراديوية في مرحلة الإدخال، تتكون من مكثفات وملفات حث قبل مقوم الجسر. يتم توصيل مكثفين على التوالي مع خط التغذية والحيادي، ويكون توصيل التأريض بينهما. يشكل هذا مقسمًا سعويًا يُغذي السكة المشتركة بنصف جهد التيار الكهربائي الرئيسي. يمكن أن يُسبب مصدر التيار ذو المقاومة العالية صدمة كهربائية خفيفة للمستخدم، أو يمكن استغلاله لإضاءة مؤشر LED لعطل التأريض. مع ذلك، قد يتسبب هذا التيار في فصل غير مرغوب فيه للأجهزة الأكثر حساسية للتيار المتبقي . في وحدات التغذية الكهربائية التي لا تحتوي على دبوس تأريض (مثل شاحن USB)، يوجد مكثف للتداخل الكهرومغناطيسي/الترددات الراديوية بين الجانبين الابتدائي والثانوي. [ 32 ] قد يُسبب أيضًا إحساسًا طفيفًا بالوخز، ولكنه آمن للمستخدم. [ 33 ]
خطر تلف المعداتمنخفض جدًا، إلا إذا حدث قصر بين الملفات الأولية والثانوية أو فشل المنظم بسبب قصر داخلي.قد يتعطل هذا النظام مما يؤدي إلى ارتفاع جهد الخرج بشكل كبير . وقد يتسبب الضغط على المكثفات في انفجارها. وفي بعض الحالات، قد يؤدي إلى تلف مراحل الإدخال في المضخمات إذا تجاوز جهد التشغيل جهد انهيار قاعدة-باعث الترانزستور، مما يتسبب في انخفاض كسب الترانزستور وزيادة مستويات الضوضاء. [ 34 ] يمكن التخفيف من هذه المخاطر من خلال تصميم جيد لأنظمة الأمان . قد يؤدي تعطل أحد مكونات وحدة التغذية الكهربائية ذات الوضع المبدل (SMPS) نفسها إلى مزيد من الضرر لمكونات وحدة التغذية الأخرى؛ وقد يكون من الصعب تحديد سبب العطل.ينتج الجهد العائم عن وجود مكثفات تربط بين الجانبين الابتدائي والثانوي لمصدر الطاقة. يؤدي توصيل الجهاز بالأرض إلى ارتفاع مفاجئ (وربما مدمر) في التيار عند الموصل، وذلك عندما يتساوى الجهد عند الجانب الثانوي للمكثف مع جهد الأرض.

نظرية التشغيل

صورة داخلية لوحدة تزويد الطاقة الخاصة بجهاز كمبيوتر من نوع ATX ذات الوضع المبدل :
  • أ:  مقوم الجسر؛
  • ب:  مكثفات ترشيح الإدخال؛
  • بين B و  C:  مشتت حراري لأجهزة التبديل النشطة ذات الجهد الأساسي؛
  • ج:  محول كهربائي؛
  • بين C و  D:  مشتت حراري لأجهزة التبديل النشطة ذات خمسة فولتيات ثانوية على الأقل، وفقًا لمواصفات ATX؛
  • D:  ملف ترشيح الخرج للملف الثانوي ذي أعلى قدرة. وعلى مقربة منه، ملفات ترشيح الملفات الثانوية الأخرى؛
  • هـ:  مكثفات مرشح الإخراج.
يشكل الملف والمكثف الأصفر المستطيل الكبير في الزاوية اليمنى السفلية مرشح خطي ولا يشكلان جزءًا من لوحة الدائرة الرئيسية.
مخطط كتلي لوحدة تغذية طاقة تبديلية تعمل بالتيار المتردد/المستمر مع تنظيم جهد الخرج

مرحلة مقوم الإدخال

إشارات التيار المتردد، وإشارات نصف الموجة، وإشارات الموجة الكاملة المقومة

إذا كان لمزود الطاقة ذو الوضع المبدل (SMPS) مدخل تيار متردد، فإن المرحلة الأولى هي تحويل هذا المدخل إلى تيار مستمر. تُسمى هذه العملية بالتقويم . أما مزود الطاقة ذو الوضع المبدل بمدخل تيار مستمر فلا يحتاج إلى هذه المرحلة. في بعض مزودات الطاقة (وخاصةً مزودات طاقة ATX لأجهزة الكمبيوتر )، يمكن تهيئة دائرة التقويم كمضاعف للجهد بإضافة مفتاح يتم تشغيله يدويًا أو تلقائيًا. تتيح هذه الميزة التشغيل من مصادر طاقة تعمل عادةً بجهد 115  فولت تيار متردد أو 230  فولت تيار متردد. [ 35 ] يُنتج المُقوِّم جهد تيار مستمر غير مُنظَّم، والذي يُرسل بعد ذلك إلى مكثف ترشيح كبير. يحدث سحب التيار من مصدر التيار الرئيسي بواسطة دائرة التقويم هذه على شكل نبضات قصيرة حول ذروات جهد التيار المتردد. تحتوي هذه النبضات على طاقة عالية التردد كبيرة، مما يُقلل من معامل القدرة. لتصحيح ذلك، تستخدم العديد من مزودات الطاقة ذات الوضع المبدل الحديثة دائرة تصحيح معامل القدرة (PFC) خاصة لجعل تيار الإدخال يتبع الشكل الجيبي لجهد دخل التيار المتردد، وبالتالي تصحيح معامل القدرة. عادةً ما تكون مزودات الطاقة التي تستخدم تصحيح معامل القدرة النشط ذاتية النطاق، وتدعم جهود إدخال من90-264  فولت تيار متردد ، [ 36 ] بدون مفتاح اختيار جهد الإدخال.

يمكن عادةً تشغيل وحدة تزويد الطاقة ذات الوضع المبدل (SMPS) المصممة لإدخال التيار المتردد من مصدر تيار مستمر، لأن التيار المستمر سيمر عبر المقوم دون تغيير. [ 37 ] إذا كانت وحدة تزويد الطاقة مصممة لجهد 115 فولت تيار متردد ولا تحتوي على مفتاح اختيار الجهد، فسيكون جهد التيار المستمر المطلوب 163 فولت (115  × √2). [ ج ] من ناحية أخرى، إذا كانت وحدة تزويد الطاقة تحتوي على مفتاح اختيار الجهد، استنادًا إلى دائرة ديلون ، لجهد 115/230 فولت (وحدات تزويد الطاقة ATX لأجهزة الكمبيوتر عادةً ما تكون من هذه الفئة)، فيجب وضع مفتاح الاختيار على وضع 230 فولت ، وسيكون الجهد المطلوب 325 فولت (230  × √2). [ د ] [ 38 ]

مرحلة العاكس

يشير هذا القسم إلى الكتلة المحددة باسم "المروحية" في الرسم التخطيطي.

تقوم مرحلة العاكس بتحويل التيار المستمر، سواءً كان ذلك مباشرةً من المدخل أو من مرحلة التقويم المذكورة سابقًا، إلى تيار متردد عن طريق تمريره عبر مذبذب طاقة، حيث يكون محول الخرج صغيرًا جدًا وذو عدد قليل من اللفات، بتردد يتراوح بين عشرات ومئات الكيلوهرتز . يُختار التردد عادةً أعلى من 20  كيلوهرتز، ليكون غير مسموع للبشر. يتم تنفيذ عملية التبديل باستخدام مضخم MOSFET متعدد المراحل (لتحقيق كسب عالٍ) . ترانزستورات MOSFET هي نوع من الترانزستورات ذات مقاومة منخفضة في حالة التشغيل وقدرة عالية على تحمل التيار.

محول الجهد ومقوم الخرج

إذا لزم عزل الخرج عن الدخل، كما هو الحال عادةً في مصادر الطاقة الرئيسية، يُستخدم التيار المتردد المعكوس لتشغيل الملف الابتدائي لمحول عالي التردد . يقوم هذا المحول بتحويل الجهد لأعلى أو لأسفل إلى مستوى الخرج المطلوب على ملفه الثانوي. ويؤدي محول الخرج في المخطط الكتلي هذا الغرض.

إذا لزم الحصول على خرج تيار مستمر، يتم تقويم خرج التيار المتردد من المحول. بالنسبة لفولتيات الخرج التي تزيد عن عشرة فولتات تقريبًا، تُستخدم عادةً ثنائيات السيليكون العادية. أما بالنسبة للفولتيات المنخفضة، فتُستخدم ثنائيات شوتكي عادةً كعناصر تقويم؛ إذ تتميز بأوقات استعادة أسرع من ثنائيات السيليكون (مما يسمح بتشغيل منخفض الفقد عند الترددات العالية) وانخفاض أقل في الجهد أثناء التوصيل. بالنسبة لفولتيات خرج أقل، يمكن استخدام ترانزستورات MOSFET كمقومات متزامنة ؛ وبالمقارنة مع ثنائيات شوتكي، تتميز هذه الترانزستورات بانخفاض أكبر في الجهد أثناء التوصيل.

ثم يتم تنعيم الإشارة الخارجة بعد تقويمها بواسطة مرشح يتكون من ملفات حث ومكثفات . وللحصول على ترددات تبديل أعلى، يلزم استخدام مكونات ذات سعة وحث أقل.

تحتوي مصادر الطاقة الأبسط وغير المعزولة على محث بدلاً من محول. يشمل هذا النوع محولات الرفع ، ومحولات الخفض ، ومحولات الرفع-الخفض . تنتمي هذه المحولات إلى أبسط فئة من محولات الإدخال والإخراج أحادية المدخل، والتي تستخدم محثًا واحدًا ومفتاحًا نشطًا واحدًا. يخفض محول الخفض جهد الإدخال بما يتناسب طرديًا مع نسبة زمن التوصيل إلى دورة التبديل الكلية، والتي تُسمى دورة التشغيل. على سبيل المثال،  ينتج محول خفض مثالي بجهد إدخال 10 فولت يعمل بدورة تشغيل 50% جهد إخراج متوسط ​​قدره 5  فولت. تُستخدم حلقة تحكم تغذية راجعة لتنظيم جهد الإخراج عن طريق تغيير دورة التشغيل لتعويض تغيرات جهد الإدخال. يكون جهد إخراج محول الرفع دائمًا أكبر من جهد الإدخال، بينما يكون جهد إخراج محول الرفع-الخفض معكوسًا، ولكنه قد يكون أكبر من أو يساوي أو أقل من قيمة جهد الإدخال. توجد العديد من الاختلافات والتوسعات لهذه الفئة من المحولات، لكن هذه الثلاثة تشكل أساس جميع محولات التيار المستمر إلى التيار المستمر المعزولة وغير المعزولة تقريبًا. ويمكن تنفيذ محولات Ćuk و SEPIC بإضافة محث ثانٍ ، أو بإضافة مفاتيح فعالة إضافية، يمكن تحقيق محولات جسرية متنوعة.

تستخدم أنواع أخرى من وحدات تزويد الطاقة ذات الوضع المبدل (SMPS) مُضاعِف جهد مكثف - ثنائي بدلاً من المحاثات والمحولات. وتُستخدم هذه الأنواع في الغالب لتوليد جهود عالية بتيارات منخفضة ( مولد كوكروفت-والتون ). ويُطلق على النوع ذي الجهد المنخفض اسم مضخة الشحن .

أنظمة

هذا الشاحن لجهاز صغير مثل الهاتف المحمول هو مصدر طاقة تبديل غير متصل بالشبكة مزود بقابس أوروبي، ويتكون بشكل أساسي من موصل ضوئي ومقوم وجهازين نشطين .

تقوم دائرة التغذية الراجعة بمراقبة جهد الخرج ومقارنته بجهد مرجعي. وبحسب متطلبات التصميم والسلامة، قد يحتوي جهاز التحكم على آلية عزل (مثل العازل الضوئي ) لعزله عن خرج التيار المستمر. وتُستخدم هذه العوازل الضوئية في مصادر الطاقة التبديلية في أجهزة الكمبيوتر والتلفزيونات وأجهزة الفيديو للتحكم الدقيق في جهد الخرج.

لا تحتوي منظمات الجهد ذات الحلقة المفتوحة على دائرة تغذية راجعة. بدلاً من ذلك، تعتمد على تغذية جهد ثابت إلى مدخل المحول أو المحث، وتفترض أن الخرج سيكون صحيحًا. تعوض التصاميم المنظمة عن معاوقة المحول أو الملف. كما تعوض التصاميم أحادية القطب عن التخلف المغناطيسي للنواة.

تحتاج دائرة التغذية الراجعة إلى الطاقة لتشغيلها قبل أن تتمكن من توليد الطاقة، لذلك تمت إضافة مصدر طاقة إضافي غير تبديلي لوضع الاستعداد.

تصميم المحول

أي وحدة تغذية طاقة تعمل بنظام التبديل وتستمد طاقتها من خط تيار متردد (تُسمى محول "خارج الخط" [ 39 ] ) تتطلب محولًا للعزل الجلفاني . قد تتضمن بعض محولات التيار المستمر إلى التيار المستمر محولًا أيضًا، على الرغم من أن العزل قد لا يكون ضروريًا في هذه الحالات. تعمل محولات وحدات التغذية بنظام التبديل بترددات عالية. معظم وفورات التكلفة (والمساحة) في وحدات التغذية خارج الخط ناتجة عن صغر حجم محول التردد العالي مقارنةً بمحولات 50/60 هرتز المستخدمة سابقًا. توجد أيضًا بعض المفاضلات التصميمية الأخرى. [ 40 ] 

يتناسب جهد طرفي المحول طرديًا مع حاصل ضرب مساحة القلب الحديدي، والتدفق المغناطيسي، والتردد. وباستخدام تردد أعلى بكثير، يمكن تقليل مساحة القلب الحديدي (وبالتالي كتلته) بشكل كبير. مع ذلك، تزداد خسائر القلب الحديدي عند الترددات العالية. تُصنع القلوب الحديدية عادةً من مادة الفريت التي تتميز بانخفاض الخسائر عند الترددات العالية وكثافات التدفق المغناطيسي العالية المستخدمة. أما القلوب الحديدية الرقائقية للمحولات ذات الترددات المنخفضة (أقل من 400 هرتز) فستكون ذات خسائر غير مقبولة عند ترددات التبديل التي تبلغ بضعة كيلوهرتز. كما تزداد خسائر الطاقة أثناء انتقالات أشباه الموصلات عند الترددات العالية. علاوة على ذلك، يتطلب الأمر  مزيدًا من الاهتمام بالتصميم المادي للوحة الدائرة الكهربائية نظرًا لتزايد أهمية العناصر الطفيلية ، وازدياد وضوح التداخل الكهرومغناطيسي .

فقدان النحاس

عند الترددات المنخفضة (مثل تردد التيار الكهربائي 50 أو 60  هرتز)، يمكن للمصممين عادةً تجاهل تأثير السطح . عند هذه الترددات، يكون تأثير السطح ذا أهمية فقط عندما تكون الموصلات كبيرة، أي يزيد قطرها عن 7.6 ملم (0.3 بوصة) . 

يجب إيلاء اهتمام أكبر لظاهرة التغلغل السطحي في مصادر الطاقة ذات التبديل، لأنها تُعدّ مصدرًا لفقدان الطاقة. عند تردد 500  كيلوهرتز، يبلغ عمق التغلغل السطحي في النحاس حوالي 0.076 ملم (0.003 بوصة ) ، وهو بُعد أصغر من الأسلاك النموذجية المستخدمة في مصادر الطاقة. تزداد المقاومة الفعّالة للموصلات، لأن التيار يتركز بالقرب من سطح الموصل، ويحمل الجزء الداخلي تيارًا أقل مما هو عليه عند الترددات المنخفضة. 

يتفاقم تأثير الجلد بفعل التوافقيات الموجودة في أشكال موجات التبديل عالية السرعة بتقنية تعديل عرض النبضة (PWM). ولا يقتصر عمق الجلد المناسب على العمق عند التردد الأساسي فحسب، بل يشمل أيضًا أعماق الجلد عند التوافقيات. [ 41 ]

بالإضافة إلى تأثير الجلد، هناك أيضًا تأثير التقارب ، وهو مصدر آخر لفقدان الطاقة.

معامل القدرة

تتضمن وحدات التغذية الكهربائية البسيطة ذات الوضع التبديل غير المتصلة بالشبكة مقوم موجة كاملة بسيطًا موصولًا بمكثف كبير لتخزين الطاقة. تسحب هذه الوحدات التيار من خط التيار المتردد على شكل نبضات قصيرة عندما يتجاوز الجهد اللحظي للشبكة الجهد عبر هذا المكثف. وخلال الجزء المتبقي من دورة التيار المتردد، يزود المكثف وحدة التغذية بالطاقة.

نتيجةً لذلك، يتميز تيار الدخل في مصادر الطاقة الأساسية ذات الوضع التبديل بمحتوى توافقي عالٍ ومعامل قدرة منخفض نسبيًا. يُؤدي هذا إلى زيادة الحمل على خطوط الكهرباء، وارتفاع درجة حرارة أسلاك المباني، ومحولات الكهرباء ، والمحركات الكهربائية القياسية للتيار المتردد، وقد يُسبب مشاكل في الاستقرار في بعض التطبيقات، مثل أنظمة مولدات الطوارئ أو مولدات الطائرات. يُمكن إزالة التوافقيات عن طريق الترشيح، لكن المرشحات باهظة الثمن. على عكس معامل قدرة الإزاحة الناتج عن الأحمال الحثية أو السعوية الخطية، لا يُمكن تصحيح هذا التشوه بإضافة مُكوّن خطي واحد. يلزم وجود دوائر إضافية لمواجهة تأثير نبضات التيار القصيرة. يُمكن تصحيح معامل القدرة بوضع مرحلة تقطيع معززة مُنظمة التيار بعد المُقوّم غير المتصل (لشحن مُكثف التخزين)، لكن هذا يزيد من التعقيد والتكلفة.

في عام ٢٠٠١، أصدر الاتحاد الأوروبي معيار IEC 61000-3-2 لتحديد حدود التوافقيات لتيار الدخل المتردد حتى التوافقي الأربعين للأجهزة التي تزيد قدرتها عن ٧٥  واط. يُصنّف المعيار الأجهزة إلى أربع فئات بناءً على نوعها وشكل موجة التيار. وتُطبّق الحدود الأكثر صرامة (الفئة د) على أجهزة الحاسوب الشخصية وشاشات الحاسوب وأجهزة استقبال التلفزيون. وللامتثال لهذه المتطلبات، تتضمن وحدات التغذية الحديثة ذات الوضع المُبدّل عادةً مرحلة إضافية لتصحيح معامل القدرة (PFC).

الأنواع

يمكن تصنيف مصادر الطاقة ذات الوضع المبدل وفقًا لتصميم الدائرة. ويكمن أهم تمييز بين المحولات المعزولة وغير المعزولة.

الطوبولوجيات غير المعزولة

تُعدّ المحولات غير المعزولة أبسط أنواع المحولات، حيث تستخدم الأنواع الثلاثة الأساسية منها محثًا واحدًا لتخزين الطاقة. في عمود علاقة الجهد، يُمثّل D دورة التشغيل للمحول، ويمكن أن تتراوح قيمته بين 0 و1. يُفترض أن يكون جهد الدخل (V1 ) أكبر من الصفر؛ وإذا كان سالبًا، يُعكس جهد الخرج (V2) لضمان الاتساق .

النوع [ 42 ]القدرة النموذجية [ واط ]التكلفة النسبيةتخزين الطاقةعلاقات الجهدسمات
باك0–10001.0ملف حث واحد0 ≤ خارج ≤ داخل،V2=دV1{\displaystyle \scriptstyle V_{2}=DV_{1}}التيار مستمر عند المخرج.
يعزز0–50001.0ملف حث واحدالخارج ≥ الداخل،V2=11-دV1{\displaystyle \scriptstyle V_{2}={\frac {1}{1-D}}V_{1}}التيار مستمر عند المدخل.
باك-بوست0–1501.0ملف حث واحدOut ≤ 0,V2=-د1-دV1{\displaystyle \scriptstyle V_{2}=-{\frac {D}{1-D}}V_{1}}يكون التيار متقطعاً عند كل من المدخل والمخرج.
تقسيم باي (أو، رفع-خفض)0–4500>2.0ملفان حثيان وثلاثة مكثفاتلأعلى أو لأسفلالتحكم في الطاقة ثنائي الاتجاه؛ للداخل أو للخارج.
تشوكمكثف وملفان حثيانأي مقلوب،V2=-د1-دV1{\displaystyle \scriptstyle V_{2}=-{\frac {D}{1-D}}V_{1}}التيار مستمر عند المدخل والمخرج .
ملحمةمكثف وملفان حثيانأي،V2=د1-دV1{\displaystyle \scriptstyle V_{2}={\frac {D}{1-D}}V_{1}}التيار مستمر عند المدخل.
زيتامكثف وملفان حثيانأي،V2=د1-دV1{\displaystyle \scriptstyle V_{2}={\frac {D}{1-D}}V_{1}}التيار مستمر عند المخرج.
مضخة الشحن / مكثف التبديلالمكثفات فقطلا حاجة لتخزين الطاقة المغناطيسية لتحقيق التحويل، ومع ذلك فإن معالجة الطاقة عالية الكفاءة عادة ما تقتصر على مجموعة منفصلة من نسب التحويل.

عندما يكون الجهاز في متناول الإنسان، يتم تطبيق حدود الجهد ≤ 30 فولت (rms) تيار متردد أو ≤ 42.4  فولت ذروة أو ≤ 60  فولت  تيار مستمر وحدود الطاقة 250  فولت أمبير للحصول على شهادة السلامة ( موافقة UL و CSA و VDE ).

تتشابه دوائر خفض الجهد، ورفع الجهد، وخفض الجهد ورفع الجهد معًا تشابهًا وثيقًا. تلتقي المدخلات والمخرجات والأرضي في نقطة واحدة. يمر أحد هذه العناصر الثلاثة عبر ملف حث، بينما يمر العنصران الآخران عبر مفتاحين. يجب أن يكون أحد المفتاحين فعالًا (مثل ترانزستور)، بينما يمكن أن يكون الآخر ثنائيًا. في بعض الأحيان، يمكن تغيير تصميم الدائرة ببساطة عن طريق إعادة تسمية التوصيلات. يمكن تحويل محول خفض الجهد ذي  مدخل 12 فولت ومخرج 5 فولت إلى محول خفض الجهد ورفع الجهد ذي مدخل 7 فولت ومخرج -5 فولت عن طريق تأريض المخرج وأخذ الجهد من طرف التأريض .   

وبالمثل، فإن محولات SEPIC و Zeta هي عبارة عن إعادة ترتيب طفيفة لمحول Ćuk.

تُستخدم بنية التثبيت عند النقطة المحايدة (NPC) في مصادر الطاقة والمرشحات النشطة، وقد ذُكرت هنا من باب الإكمال . [ 43 ]

تقل كفاءة المحولات مع قصر دورات التشغيل بشكل كبير. أما في حالة تغيرات الجهد الكبيرة، فقد يكون استخدام محول كهربائي (معزول) أفضل.

البنى المعزولة

تتضمن جميع التكوينات المعزولة محولًا ، وبالتالي يمكنها إنتاج خرج بجهد أعلى أو أقل من جهد الدخل عن طريق ضبط نسبة عدد اللفات. [ 44 ] [ 45 ] في بعض التكوينات، يمكن وضع عدة لفات على المحول لإنتاج جهود خرج متعددة. [ 46 ] تستخدم بعض المحولات المحول لتخزين الطاقة، بينما تستخدم محولات أخرى محثًا منفصلاً.

النوع [ 42 ]الطاقة [ واط ]التكلفة النسبيةنطاق الإدخال [ فولت ]تخزين الطاقةسمات
فلايباك0–2501.05-600المحاثات المتبادلةالشكل المعزول لمحول الجهد الخافض-الرافع 1
محول خانق رنيني (RCC)0–1501.05-600محولنسخة ذاتي التذبذب منخفضة التكلفة [ 47 ]
نصف مهاجم0–2501.25–500مغو
للأمام 2100–20060–200مغوشكل معزول من محول باك
أمامي رنان0–601.060–400المحث والمكثفمدخل أحادي السكة، مخرج غير منظم، كفاءة عالية، تداخل كهرومغناطيسي منخفض . [ 48 ]
الدفع والسحب100–10001.7550–1000مغو
نصف جسر0–20001.950–1000مغو
جسر كامل400–5000>2.050–1000مغواستخدام فعال للغاية للمحول، يُستخدم لأعلى القدرات
رنانة، يتم التبديل بجهد صفريأكثر من 1000>2.0المحث والمكثف
تشوك المعزولمكثفان وملفان
لا تتطلب وحدات التغذية الكهربائية ذات الوضع التبديل عند جهد صفري سوى مشتتات حرارية صغيرة نظرًا لقلة الطاقة المفقودة على شكل حرارة، مما يسمح بتصغير حجمها. يمكن لهذه الوحدة توفير طاقة تزيد عن كيلوواط واحد. المحول غير موضح في الصورة.
  • قد يكون التحكم في سلوك حلقة التحكم اللوغاريتمية لمحول Flyback أصعب من الأنواع الأخرى. [ 49 ]
  • ^2 يحتوي المحول الأمامي على عدة أنواع، تختلف في كيفية "إعادة ضبط" المحول إلىتدفق مغناطيسيفي كل دورة.

وحدة التحكم في المروحية: يتم ربط جهد الخرج بجهد الدخل، وبالتالي يتم التحكم فيه بدقة شديدة.

مفتاح شبه رنيني ذو تيار/جهد صفري

يتم التبديل شبه الرنيني عندما يكون الجهد عند الحد الأدنى ويتم اكتشاف وادٍ.

في مفتاح شبه رنيني ذي تيار/جهد صفري (ZCS/ZVS)، "تُسلّم كل دورة تبديل "حزمة" طاقة مُكمّمة إلى خرج المحوّل، ويحدث تشغيل وإيقاف المفتاح عند تيار وجهد صفريين، مما ينتج عنه مفتاح عديم الفقد تقريبًا." [ 50 ] يقلل التبديل شبه الرنيني، المعروف أيضًا باسم تبديل الوادي ، من التداخل الكهرومغناطيسي في مصدر الطاقة بطريقتين:

  1. عن طريق تبديل المفتاح ثنائي القطب عندما يكون الجهد عند الحد الأدنى (في الوادي) لتقليل تأثير التبديل القاسي الذي يسبب التداخل الكهرومغناطيسي.
  2. يؤدي التبديل عند اكتشاف وادٍ، بدلاً من التبديل عند تردد ثابت، إلى إدخال تذبذب تردد طبيعي يعمل على نشر طيف انبعاثات الترددات اللاسلكية ويقلل من التداخل الكهرومغناطيسي الكلي.

الكفاءة والتداخل الكهرومغناطيسي

يؤدي ارتفاع جهد الدخل واستخدام نمط التقويم المتزامن إلى زيادة كفاءة عملية التحويل. كما يجب مراعاة استهلاك الطاقة لوحدة التحكم. يسمح تردد التبديل العالي بتصغير حجم المكونات، ولكنه قد ينتج عنه تداخل كهرومغناطيسي أكبر . يُنتج محول التغذية الأمامية الرنيني أقل تداخل كهرومغناطيسي مقارنةً بأي طريقة أخرى لمزودات الطاقة ذات الوضع التبديل، وذلك لأنه يستخدم شكل موجة رنينية ذات تبديل ناعم مقارنةً بالتبديل الصلب التقليدي.

أنماط الفشل

تميل وحدات تزويد الطاقة ذات الوضع المبدل (SMPS) إلى أن تكون حساسة لدرجة الحرارة. فمع كل زيادة تتراوح بين 10 و15  درجة مئوية فوق 25  درجة مئوية، يتضاعف معدل الأعطال. [ 51 ] ويمكن إرجاع معظم الأعطال إلى التصميم غير السليم واختيار المكونات غير المناسبة. [ 52 ]

ستتعطل وحدات التغذية الكهربائية المزودة بمكثفات وصلت إلى نهاية عمرها الافتراضي أو تعاني من عيوب تصنيعية، مثل " آفة المكثفات"، في نهاية المطاف. عندما تنخفض سعة المكثف أو تزداد مقاومته الداخلية (ESR) ، يعوّض منظم الجهد ذلك بزيادة تردد التبديل، مما يُعرّض أشباه الموصلات المُبدّلة لإجهاد حراري متزايد. في النهاية، تتعطل أشباه الموصلات المُبدّلة، وعادةً ما يكون التلف ناتجًا عن التوصيل الكهربائي. بالنسبة لوحدات التغذية الكهربائية التي لا تحتوي على حماية ضد الأعطال ، قد يُعرّض ذلك الأحمال المتصلة لكامل جهد وتيار الدخل، وقد تحدث تذبذبات حادة في الخرج. [ 53 ]

يُعدّ تعطل ترانزستور التبديل أمرًا شائعًا. نظرًا لجهود التبديل العالية التي يجب أن يتحملها هذا الترانزستور (حوالي 325 فولت لمصدر تيار متردد 230 فولت غير مُصحّح لمعامل القدرة، وإلا فعادةً ما يكون حوالي 390 فولت )، فإن هذه الترانزستورات غالبًا ما تتعرض لقصر كهربائي، مما يؤدي بدوره إلى احتراق مصهر الطاقة الداخلي الرئيسي على الفور.

تتعرض مصادر الطاقة في المنتجات الاستهلاكية للتلف بشكل متكرر نتيجة الصواعق التي تضرب خطوط الكهرباء، بالإضافة إلى حالات قصر الدائرة الداخلية الناجمة عن الحشرات التي تنجذب إلى الحرارة والمجالات الكهروستاتيكية. وقد تتسبب هذه الأحداث في تلف أي جزء من مصدر الطاقة.

احتياطات

غالباً ما يحتفظ مكثف الترشيح الرئيسي بجهد يصل إلى 325 فولت لفترة طويلة بعد فصل التيار الكهربائي. لا تحتوي جميع وحدات التغذية الكهربائية على مقاومة تفريغ صغيرة تعمل على تفريغ المكثف ببطء. قد يؤدي التلامس مع هذا المكثف إلى صدمة كهربائية شديدة.

يمكن توصيل الجانبين الابتدائي والثانوي بمكثف لتقليل التداخل الكهرومغناطيسي وتعويض اقترانات السعة المختلفة في دائرة المحول، حيث يكون المحول أحدها. قد يؤدي ذلك إلى صدمة كهربائية في بعض الحالات. يجب ألا يتجاوز التيار المتدفق من الخط أو المحايد عبر مقاومة 2 كيلو أوم إلى أي جزء يمكن الوصول إليه، وفقًا للمعيار IEC 60950 ، 250 ميكرو أمبير لمعدات تكنولوجيا المعلومات. [ 54 ]

التطبيقات

شاحن هاتف محمول يعمل بنظام التبديل
وحدة تزويد طاقة تبديلية بقدرة 450 واط للاستخدام في أجهزة الكمبيوتر الشخصية ، مع إمكانية رؤية أسلاك إدخال الطاقة والمروحة والإخراج.

تتميز وحدات تزويد الطاقة ذات الوضع التبديل (PSUs) في المنتجات المنزلية، مثل أجهزة الكمبيوتر الشخصية، بمداخل عالمية، مما يعني أنها تستطيع استقبال الطاقة من مصادر التيار الكهربائي في جميع أنحاء العالم، على الرغم من أنه قد يلزم وجود مفتاح يدوي لضبط نطاق الجهد. وتتحمل وحدات تزويد الطاقة ذات الوضع التبديل نطاقًا واسعًا من ترددات الطاقة والفولتية.

نظراً لحجم إنتاجها الكبير، لطالما كانت شواحن الهواتف المحمولة حساسة للغاية للتكلفة. كانت الشواحن الأولى مزودة بمصادر طاقة خطية ، ولكن سرعان ما تحولت إلى تصميم محول خانق الرنين (RCC) ذي التكلفة المنخفضة، وذلك عند الحاجة إلى مستويات جديدة من الكفاءة. ومؤخراً، أدى الطلب المتزايد على متطلبات طاقة أقل في حالة عدم التحميل إلى استخدام تصميم محول الارتداد على نطاق أوسع؛ كما تُسهم وحدات التحكم في محول الارتداد المزودة باستشعار الجانب الأساسي في خفض تكلفة المواد (BOM) عن طريق الاستغناء عن مكونات الاستشعار في الجانب الثانوي، مثل العوازل الضوئية .

تُستخدم مصادر الطاقة ذات الوضع المُبدَّل أيضًا لتحويل التيار المستمر إلى تيار مستمر. في المركبات الثقيلة التي تستخدم مصدر طاقة تشغيل اسمي بجهد 24 فولت تيار مستمر  ، يمكن توفير 12 فولت للملحقات عبر مصدر طاقة ذي وضع مُبدَّل للتيار المستمر. يتميز هذا عن استخدام البطارية مباشرةً عند  جهد 12 فولت (باستخدام نصف الخلايا)  بتوزيع كامل حمل 12 فولت بالتساوي بين جميع خلايا  بطارية 24 فولت. في البيئات الصناعية، مثل أبراج الاتصالات، يمكن توزيع الطاقة بكميات كبيرة بجهد تيار مستمر منخفض (مثلًا من نظام بطارية احتياطية)، وستحتوي كل قطعة من المعدات على محولات تيار مستمر/تيار مستمر ذات وضع مُبدَّل لتوفير الجهد المطلوب.

يُستخدم مصدر الطاقة ذو الوضع التبديل عادةً كمصدر جهد منخفض للغاية للإضاءة. ولهذا الغرض، يُطلق عليه غالبًا اسم "المحولات الإلكترونية".

أمثلة على محولات الطاقة ذات الوضع المبدل (SMPS) لتطبيقات الإضاءة ذات الجهد المنخفض للغاية، والتي تسمى المحولات الإلكترونية

مصطلحات

كان مصطلح " وضع التبديل" شائع الاستخدام حتى أعلنت شركة موتورولا ملكيتها للعلامة التجارية "SWITCHMODE" للمنتجات الموجهة لسوق مزودات الطاقة ذات وضع التبديل، وبدأت في تطبيق حقوقها على هذه العلامة. [ 39 ] ويُشار إلى هذا النوع من مزودات الطاقة بمصطلحات "مزود الطاقة ذو وضع التبديل" و "مزود الطاقة التبديل" و "منظم التبديل" . [ 39 ]

انظر أيضاً

ملاحظات توضيحية

  1. ↑ ترانزستور التمرير هو الجهاز النشط الذي تمر الطاقة من خلاله في مسارها من المدخل إلى المخرج في مصدر الطاقة.
  2. على سبيل المثال ، قد يفرض قيودًا على الحد الأدنى لتيار الخرج على أحد المخارج. يجب اختيار أحد المخارج لتغذية حلقة التغذية الراجعة لتنظيم الجهد (عادةً ما تكون الأحمال ذات جهد 3.3 فولت أو 5 فولت أكثر حساسية لجهد التغذية من الأحمال ذات جهد 12 فولت ، لذا يؤثر ذلك على قرار اختيار المخرج الذي يغذي حلقة التغذية الراجعة. عادةً ما تتبع المخارج الأخرى المخرج المنظم بدقة جيدة).
  3. قد يكون هذا النوع من الاستخدام ضارًا بمرحلة التقويم، حيث أنه سيستخدم نصف عدد الثنائيات فقط في التقويم للحمل الكامل. قد يؤدي ذلك إلى ارتفاع درجة حرارة هذه المكونات، مما يتسبب في تلفها قبل الأوان .
  4. ↑ تتحمل الثنائيات في هذا النوع من مصادر الطاقة التيار المستمر بكفاءة عالية، لأنها مصممة لتحمل ضعف تيار الإدخال الاسمي عند التشغيل في وضع 115 فولت ، وذلك بفضل مُضاعِف الجهد. ويعود ذلك إلى أن مُضاعِف الجهد، أثناء تشغيله، يستخدم نصف طاقة مُقوِّم الجسر فقط، ويُمرِّر ضعف التيار عبره.

ملحوظات

  1. ↑ US 1037492 ، كيتيرينج، تشارلز ف. ، "نظام الإشعال"، نُشر في 2 نوفمبر 1910، وصدر في 3 سبتمبر 1912 
  2. ↑ US 1754265 ، كورسي، فيليب راي، "مكثف كهربائي"، نُشر في 23 يونيو 1926، صدر في 15 أبريل 1930 
  3. 1 2 "متى تم اختراع وحدة تزويد الطاقة SMPS؟" . electronicspoint.com .
  4. ↑ "المكثفات الكهربائية (المكتبة المفتوحة)" . openlibrary.org .
  5. ↑ "من منظور مباشر: قصة منظم جهد السيارة - موسوعة تاريخ الهندسة والتكنولوجيا" . ethw.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 مارس 2018 .
  6. ↑ US 2014869 ، تير الابن، بنجامين ر. ووايتنج ، ماكس أ.، "جهاز الاستجابة الكهربائية"، نُشر في 15 نوفمبر 1932، وصدر في 17 سبتمبر 1935 
  7. ↑ "استخدم جهاز راديو كاديلاك موديل 5-X، وهو راديو سوبرهيتروداين بخمسة أنابيب، مذبذبًا متزامنًا لتوليد مصدر الطاقة B+ الخاص به" . متحف الراديو .
  8. ↑ براءة الاختراع الأمريكية رقم 3040271 ، "نظام تزويد الطاقة بمحول الترانزستور" 
  9. ↑ كين شريف (أغسطس 2019). "موثوقة بعد 50 عامًا: مصادر الطاقة التبديلية لحاسوب التوجيه في أبولو" . righto.com . تم الاطلاع عليه في 4 مايو 2026 .
  10. ↑ "منظمات الجهد الدقيقة μA723" (ملف PDF) . ti.com . يوليو 1999 [أغسطس 1972].
  11. ↑ دي جياكومو، ديفيد (2002-08-02). "معلومات عن معدات الاختبار والإلكترونيات" . slack.com . مؤرشف من الأصل في 2002-08-02.
  12. ↑ "قائمة 7000 إضافة" . www.kahrs.us . تم الاطلاع عليها بتاريخ 21 مارس 2018 .
  13. ↑ "أسئلة وأجوبة حول سلسلة راسمات الإشارة 7000" . tek.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 25 أغسطس 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 2 نوفمبر 2011 .
  14. ↑ مزود الطاقة عالي الكفاءة TEKSCOPE 7704 (ملف PDF) . مارس 1971. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 28 مارس 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 2 نوفمبر 2011 .
  15. 1 2 شريف، كين (أغسطس 2019). "إعادة تصميم هادئة لوحدات تزويد الطاقة للحاسوب: قبل نصف قرن، أحدثت الترانزستورات ومنظمات التبديل المحسّنة ثورة في تصميم وحدات تزويد الطاقة للحاسوب" . مجلة IEEE Spectrum . تاريخ الاسترجاع: 12 سبتمبر 2019 .
  16. ↑ كيلبان، دوريس (7 ديسمبر 2009). "روبرت بوشيرت: رجل متعدد المواهب يُغير عالم مصادر الطاقة" . التصميم الإلكتروني . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 سبتمبر 2019 .
  17. ↑ "التاريخ التأسيسي لشركات إلكترونيات الطاقة" (ملف PDF) . رابطة مصنعي وحدات تزويد الطاقة.
  18. ↑ "منتجات الكمبيوتر تحمل اسمًا جديدًا: أرتيسين" . صن سنتينل . 7 مايو 1998.
  19. ↑ "شركة منتجات حاسوبية تستحوذ على شركة مصنعة منافسة" . صن سنتينل . 3 يناير 1986.
  20. ↑ "jacques-laporte.org - وحدة الطاقة في آلة HP-35 الحاسبة وغيرها من آلات HP الحاسبة القديمة" . citycable.ch . مؤرشف من الأصل بتاريخ 16 أغسطس 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 مارس 2018 .
  21. ↑ "جهاز زيروكس ألتو من واي كومبيناتور: إعادة إحياء جهاز الكمبيوتر الأسطوري ذي واجهة المستخدم الرسومية من سبعينيات القرن الماضي" . arstechnica.com . 26 يونيو 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 مارس 2018 .
  22. ↑ "ملفات تعريف شركات أمريكا الشمالية" (ملف PDF) . smithsonianchips.si.edu . 15 مارس 2004. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 7 نوفمبر 2022. تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 أكتوبر 2023 .
  23. ↑ يارو، جاي (24 مايو 2011). "حصري: مقابلة مع أول رئيس تنفيذي لشركة آبل، مايكل سكوت" . بزنس إنسايدر . رود هولت ... ابتكر وحدة تزويد الطاقة التبديلية التي سمحت لنا بصنع حاسوب خفيف الوزن للغاية.
  24. ↑ "HP 3048A" . hpmemoryproject.org .
  25. ↑ شريحة ISL9120 بكفاءة تصل إلى 98% https://web.archive.org/web/20240330200510/https://www.mouser.de/datasheet/2/698/Renesas_Electronics_03152019_ISL9120IIAZ-TR5696-1823356.pdf
  26. ↑ معالج ADP5302 بكفاءة تصل إلى 98% https://web.archive.org/web/20240330200705/https://www.mouser.de/datasheet/2/609/ADP5302-3121859.pdf
  27. ↑ LTC 3777 بكفاءة تصل إلى 99% https://web.archive.org/web/20240330201744/https://www.mouser.de/datasheet/2/609/LTC3777-3125324.pdf
  28. 1 2 3 شا، زانيو؛ وانغ، شياوجون؛ وانغ، يانبنغ؛ ما، هونغتاو (2015). التصميم الأمثل لمصدر الطاقة التبديلية . سنغافورة: وايلي، دار النشر الصينية للطاقة الكهربائية. ISBN 978-1-118-79094-6.
  29. ↑ "فرصة لتوفير الطاقة من خلال زيادة كفاءة إمدادات الطاقة" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 25-10-2010 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22-12-2008 .
  30. ^ شا، زانيو؛ وانغ، شياو جون؛ وانغ، يانبنغ؛ ما ، هونغتاو (2015/06/15). التصميم الأمثل لتحويل إمدادات الطاقة . جون وايلي وأولاده. رقم ISBN 978-1-118-79094-6.
  31. ↑ الطباطبائي، ناصر مهدوي. أغبولاغي، علي الجعفري؛ بيزون، نيكو؛ بلابيرج ، فريد (2017/04/05). التحكم التفاعلي في الطاقة في أنظمة طاقة التيار المتردد: الأساسيات والقضايا الحالية . سبرينغر. رقم ISBN 978-3-319-51118-4.
  32. ↑ "كيف يعمل شاحن USB؟" معلومات عن المصباح اليدوي .
  33. ↑ "معلومات حول الإحساس الخفيف بالوخز - الولايات المتحدة" . pcsupport.lenovo.com .
  34. ↑ "حظر استخدام الأنوال مع المحولات الخارجية" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 15 مايو 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 سبتمبر 2007 .
  35. ↑ "مضاعفات الجهد (المضاعفات، والمضاعفات الثلاثية، والمضاعفات الرباعية، والمزيد)" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 29-05-2026 .
  36. ↑ "فهم مصادر الطاقة ذات الوضع المبدل (SMPS)" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 29-05-2026 .
  37. ↑ "إنتاج الطاقة الكهربائية المستمرة وتوصيلها واستخدامها، ورقة بيضاء صادرة عن معهد أبحاث الطاقة الكهربائية" (PDF) .الصفحة 9 080317 mydocs.epri.com
  38. ↑ "ملاحظات حول استكشاف أعطال وإصلاح وحدات التغذية الكهربائية الصغيرة ذات الوضع التبديل" . التبديل بين مدخلات 115 فولت تيار متردد و230 فولت تيار متردد.ابحث في الصفحة عن كلمة "مضاعف" لمزيد من المعلومات.
  39. 1 2 3 فوتز، جيرولد. "مقدمة في تصميم مزودات الطاقة ذات الوضع التبديل" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2004-04-06 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2008-10-06 .
  40. ↑ أونرو، رولاند؛ شافمايستر، فرانك؛ بوكر، يواكيم (نوفمبر 2020). تصميم محول LLC بقدرة 11 كيلوواط وتردد 70 كيلوهرتز مع جهد دخل تكيفي لتحقيق كفاءة 98% في محول MMC . ورشة عمل IEEE الحادية والعشرون للتحكم والنمذجة في إلكترونيات الطاقة (COMPEL) لعام 2020. آلبورغ، الدنمارك: IEEE . doi : 10.1109/COMPEL49091.2020.9265771 . S2CID 227278364 . 
  41. ↑ بريسمان 1998 ، ص 306 
  42. 1 2 ON Semiconductor (11 يوليو 2002). "مزودات الطاقة ذات الوضع التبديل - دليل مرجعي ودليل تصميم" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 نوفمبر 2011 .
  43. ↑ "مرشح طاقة فعال مُنفذ باستخدام محولات NPC أحادية الطور متعددة المستويات" . 2011. مؤرشف من الأصل بتاريخ 26-11-2014 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15-03-2013 .
  44. ↑ "أساسيات محول التيار المستمر إلى التيار المستمر" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 17-12-2005.090112 powerdesigners.com
  45. ↑ "محولات التيار المستمر: مقدمة" (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 18-04-2009.090112 jaycar.com.au الصفحة 4
  46. ↑ "هاينز شميدت-والتر" . h-da.de .
  47. ↑ إيرفينغ، برايان تي؛ جوفانوفيتش، ميلان إم (مارس 2002)، تحليل وتصميم محول الارتداد ذاتي التذبذب (ملف PDF) ، وقائع مؤتمر IEEE للإلكترونيات التطبيقية للطاقة (APEC)، الصفحات 897-903 ، مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 2011-07-09 ، تم استرجاعه بتاريخ 2009-09-30 
  48. ↑ "طوبولوجيا RDFC للاستبدال الخطي" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2008-09-07.090725 camsemi.com مزيد من المعلومات حول طوبولوجيا الرنين الأمامي لتطبيقات المستهلك
  49. ↑ "تحسين أداء محول Flyback من خلال معادلة الكسب" صفحة من100517 powerelectronics.com
  50. ↑ ماركيتي، روبرت (13 أغسطس 2012). "مقارنة أداء محولات التيار المستمر/المستمر فيما يتعلق بالضوضاء" . EDN . مؤرشف من الأصل في 2 سبتمبر 2012. تم الاطلاع عليه في 5 أكتوبر 2023 .
  51. ↑ موسوعة التغليف الحراري، المجموعة 2: أدوات التغليف الحراري (مجموعة من 4 مجلدات) . وورلد ساينتيفيك. 23-10-2014. ISBN 978-981-4520-24-9.
  52. ^ شا، زانيو؛ وانغ، شياو جون؛ وانغ، يانبنغ؛ ما ، هونغتاو (2015/06/15). التصميم الأمثل لتحويل إمدادات الطاقة . جون وايلي وأولاده. رقم ISBN 978-1-118-79094-6.
  53. ↑ "المكثفات التالفة: معلومات وأعراضها" .100211 lowyat.net
  54. ↑ "تقدير القيمة المثلى لمكثف Y لتقليل التداخل الكهرومغناطيسي في مصادر الطاقة ذات وضع التبديل" (ملف PDF) . 15 مارس 2012. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 15-03-2012.

مراجع

  • بريسمان، أبراهام آي. (1998)، تصميم مصادر الطاقة التبديلية (الطبعة الثانية  )، ماكجرو هيل، ISBN 0-07-052236-7

للمزيد من القراءة

  • باسو، كريستوف (2008)، مصادر الطاقة ذات الوضع التبديل: محاكاة SPICE والتصاميم العملية ، ماكجرو هيل، ISBN 978-0-07-150858-2
  • باسو، كريستوف (2012)، تصميم حلقات التحكم لمصادر الطاقة الخطية والتبديلية: دليل تعليمي ، دار أرتيك هاوس، رقم ISBN 978-1608075577
  • براون، مارتي (2001)، كتاب طبخ مزودات الطاقة (الطبعة الثانية  )، نيونس، رقم ISBN 0-7506-7329-X
  • إريكسون، روبرت و.؛ ماكسيموفيتش، دراغان (2001)، أساسيات إلكترونيات القدرة (  الطبعة الثانية)، سبرينغر، ISBN 0-7923-7270-0
  • ليو، مينغليانغ (2006)، تبسيط دوائر المكثفات المبدلة ، إلسيفير، ISBN 0-7506-7907-7
  • لو، فانغ لين؛ يي، هونغ (2004)، محولات التيار المستمر/المستمر المتقدمة ، مطبعة سي آر سي، رقم ISBN 0-8493-1956-0
  • لو، فانغ لين؛ يي، هونغ؛ رشيد، محمد ح. (2005)، إلكترونيات الطاقة الرقمية وتطبيقاتها ، إلسيفير، ISBN 0-12-088757-6
  • مانيكتالا، سانجايا (2004)، تصميم وتحسين مصادر الطاقة التبديلية ، ماكجرو هيل، ISBN 0-07-143483-6
  • مانيكتالا، سانجايا (2006)، مصادر الطاقة التبديلية من الألف إلى الياء ، نيونس/إلسيفير، رقم ISBN 0-7506-7970-0
  • مانيكتالا، سانجايا (2007)، استكشاف أعطال محولات الطاقة التبديلية: دليل عملي ، نيونس/إلسيفير، رقم ISBN 978-0-7506-8421-7
  • موهان، نيد؛ أنديلاند، توري م.؛ روبنز، ويليام ب. (2002)، إلكترونيات القدرة: المحولات والتطبيقات والتصميم ، وايلي، ISBN 0-471-22693-9
  • نيلسون، كارل (1986)، دليل تصميم LT1070 ، المجلد  AN19، شركة لينير تكنولوجيمذكرة تطبيقية تقدم شرحاً وافياً لتطبيقات محولات الجهد (باك، بوست، شوك، إنفرتر). (يمكنك تحميلها بصيغة PDF من الرابط التالي: https://www.linear.com/designtools/app_notes.php )
  • بريسمان، أبراهام آي؛ بيلينغز، كيث؛ موري، تايلور (2009)، تصميم مصادر الطاقة التبديلية (  الطبعة الثالثة)، ماكجرو هيل، ISBN 978-0-07-148272-1
  • رشيد، محمد ح. (2003)، إلكترونيات القدرة: الدوائر والأجهزة والتطبيقات ، برنتيس هول، ISBN 0-13-122815-3