QSPICE: طلب وشراء المكونات الإلكترونية عبر الإنترنت (الجزء 9)

يكتسب برنامج محاكاة الدوائر الإلكترونية QSPICE شعبية كل يوم بين المهندسين والهواة نظرًا لفعاليته وسهولة استخدامه. من بين الخصائص العديدة للبرنامج، هناك أيضًا ميزة تسمح بالتكامل مع أنظمة الطلب عبر الإنترنت لشراء المكونات الإلكترونية. مع هذه الإمكانية، يمكن للمصممين طلب وشراء المكونات الإلكترونية للمخططات الخاصة بهم مباشرة، دون تغيير البرامج ودون الحاجة إلى إجراء عمليات بحث شاقة عن المكونات على مواقع مختلفة على الإنترنت. دعونا نرى كيفية استخدامه.

مقدمة

تخيل تصميم دائرة، ومحاكاة سلوكها، وبنقرة بسيطة، طلب جميع المكونات اللازمة لبنائها، مباشرة من مورد عبر الإنترنت. هذه حقيقة مع برنامج QSPICE. ولا شك أن هذا الاحتمال المهم سيحدث ثورة في عملية التصميم والنماذج الأولية، مما يجعلها أسرع وأكثر كفاءة. الفكرة بسيطة للغاية وتتكون من الجمع بين برنامج QSPICE ونظام شراء المكونات الإلكترونية عبر الإنترنت. مع تحديد المكونات اللازمة لإنشاء الدائرة في برنامج واحد، تصبح عملية التصميم فعالة للغاية، حيث من الممكن طلب المكونات مباشرة من مورد عبر الإنترنت بنقرة بسيطة. أصبحت عمليات التصميم أسرع بشكل ملحوظ، وبالتالي يتم توفير الوقت المستغرق في البحث عن المكونات وشرائها يدويًا؛ يؤدي الطلب المباشر للمكونات الإلكترونية أيضًا إلى التخلص من مخاطر أخطاء الشراء، وأخيرًا وليس آخرًا، تتم إدارة الإجراء بأكمله، بدءًا من الشراء وحتى التخطيط، ضمن برنامج واحد. هذه هي بالتالي المزايا العديدة التي تعمل على تحسين تجربة التصميم الإلكتروني.

مثال عملي

أفضل طريقة لفهم هذه الميزة هي اختبارها عمليًا باستخدام مخطط اختبار كهربائي بسيط. دعونا نبدأ في إنشاء مثال بسيط لدائرة طاقة تتعلق بالتشغيل المتأخر للمصباح المتوهج، والممثل في المخطط الكهربائي بمقاومة. من خلال التدابير المناسبة، من الممكن التحكم في أحمال الطاقة الكبيرة، بشرط أن يتم تكييف جميع الأجزاء المهمة في الدائرة الكهربائية. ويبين الشكل 1 المخطط الكهربائي، المكون من المكونات الإلكترونية التالية:

• V1: هو مولد جهد 25 فولت يستخدم لتنشيط توصيل SiC MOSFET
• R1: عبارة عن مقاومة 10K، تستخدم لتزويد تيار صغير للمكثف الإلكتروليتي C1 لشحنه التدريجي. يؤدي تغيير هذه القيمة إلى تغيير ثابت الوقت، وبالتالي معلمات التوقيت. كلما ارتفعت قيمته، كلما استغرق تشغيل التحميل وقتًا أطول
• C1: عبارة عن مكثف إلكتروليتي بسعة 4700 فائق التوهج، يستخدم لتجميع الطاقة ويشكل في الواقع مؤقتًا مبرمجًا لتشغيل المفتاح الإلكتروني. وفي هذه الحالة أيضًا، يؤدي تعديل هذه القيمة إلى تغيير ثابت الوقت، وبالتالي معلمات التوقيت. كلما ارتفعت قيمته، كلما استغرق تشغيل التحميل وقتًا أطول
• M1: هو نموذج SiC MOSFET UF3C065030B3 من Qorvo وموجود في مكتبة QSPICE. ميزاته مثيرة جدا للاهتمام
• R2: عبارة عن مقاومة بقدرة 56 أوم، وهي هنا كحمل. يمكن أن يكون مصباحًا أو سخانًا أو حتى محركًا.

يوضح الرسم البياني بعض توجيهات SPICE التي تتحكم في تنفيذها. بخاصة:

• .tran 15,0,100u: يحدد هذا التوجيه محاكاة عابرة مدتها 15 ثانية
• .ic v(charge)=0: هذا التوجيه يفرض على البرنامج ضبط عقدة “الشحن” على جهد أولي قدره 0 فولت، مما ينفذ حالة يتم فيها تفريغ المكثف الإلكتروليتي في البداية. مع ذلك، يمكن بدء المحاكاة عند أي مستوى جهد أولي
• .plot (v(vcc)-v(drain))*i(r2),v(drain)*i(R2): يعرض توجيه الرسم هذا رسمًا بيانيًا لمخطط الذبذبات مع القوى التي يتبددها الحمل وSiC MOSFET، وفقا للصيغة P=V*I
• .plot i(r2): يعرض هذا التوجيه التيار المتدفق عبر الحمل على الرسم البياني
• .plot v(charge),v(drain): يعرض هذا التوجيه على الرسم البياني جهد المكثف الإلكتروليتي، المستخدم كمؤقت، والجهد عند استنزاف SiC MOSFET.

إن SiC MOSFET المستخدم هو جزء من مكتبة QSPICE ويتم إنتاجه بواسطة Qorvo. وهي تتمتع بالخصائص الكهربائية التالية، وكما سنرى لاحقًا في المقالة، يمكن شراؤها بسهولة عبر الإنترنت من خلال بعض الإجراءات البسيطة:

• الموديل: UF3C065030B3 كربيد
• ردز (ON): 27 مللي أوم
• جهد مصدر التصريف: 650 فولت
• جهد مصدر البوابة: بين -25 فولت و+25 فولت
• تيار التصريف المستمر: 65 أ
• تيار التصريف النبضي: 230 أ
• تبديد الطاقة: 242 وات
• أقصى درجة حرارة تقاطع: 175 درجة مئوية
• المقاومة الحرارية، من الوصلة إلى العلبة: 0.48 درجة مئوية/وات.

أثناء تنفيذ المحاكاة (ولكن أيضًا في دائرة مكافئة حقيقية) فإن الجهد الأولي للمكثف C1، عند اللحظة T=0، يساوي 0 فولت. يقوم مصدر الجهد V1 البالغ 25 فولت بشحن المكثف تدريجيًا من خلال المقاومة المحددة بثابت زمني RC يساوي 47. عندما يصل هذا الجهد (الذي هو نفس بوابة MOSFET) إلى قيمة عتبة معينة (في المثال بالنسبة إلى المكون المستخدم هو حوالي 6 فولت)، يدخل MOSFET في التوصيل وينشط الحمل، الذي يظل مدعومًا إلى أجل غير مسمى، حتى يتم تفريغ المكثف الإلكتروليتي مرة أخرى بسبب حدث خارجي. الدائرة المعنية لا تقوم بتنزيلها تلقائيًا. يمكن تنفيذ هذه العملية عبر زر مفتوح عادةً ومتصل بالتوازي مع المكثف. ومع ذلك، يُنصح دائمًا بتوصيل مقاومة منخفضة القيمة (على سبيل المثال 10 أوم) على التوالي مع الزر لتجنب حدوث شرارة أثناء عملية التفريغ، حيث يجب أن يكون المكثف الإلكتروليتي قصير الدائرة.

توضح الرسوم البيانية في الشكل 2 اتجاه بعض المعلمات وعلى وجه الخصوص:

• الرسم البياني الحالي (أعلى): يوضح هذا الرسم البياني اتجاه التيار المتدفق عبر الحمل R2 (الرسم البياني الأخضر) وقناة DS الخاصة بـ MOSFET. في أول 12 ثانية، لا يوجد تدفق للتيار ويتم إلغاء تنشيط الحمل، ولكن بعد هذا الوقت، يتم تنشيطه خلال ثانية تقريبًا. التبديل ليس واضحا ولا مفاجئا ولكنه عبارة عن اختلاف تناظري في مواجهة زيادة الجهد التناظري، مع مكونات غير خطية
• الرسم البياني للطاقة (في المنتصف): يوضح هذا الرسم البياني الطاقة التي يتبددها الحمل (الرسم البياني الأحمر) والقدرة التي يتبددها MOSFET (الرسم البياني الأخضر). تصل قوة الحمل إلى أكثر من 40 واط عندما يكون نشطًا، بينما تكون قوة الحمل MOSFET منخفضة جدًا دائمًا، باستثناء اللحظات القليلة لتنشيطه، والتي يمكن خلالها ملاحظة خسارة تحويل صغيرة
• الرسم البياني للجهد (أسفل): يوضح هذا الرسم البياني الجهد الموجود على استنزاف MOSFET فيما يتعلق بالأرض (الرسم البياني الأزرق) والذي يتغير اعتمادًا على منطقة التشغيل M1، وقبل كل شيء، الجهد المتزايد تدريجيًا عبر المكثف كهربائيًا، في البداية 0 فولت (الرسم البياني الأحمر)، مقارنة دائمًا بالأرض. إن اتجاه هذا الجهد الأخير ليس خطيًا ولكنه يتبع اتجاه مرشح RC العادي بجهد مباشر ثابت متصل بالمدخل. كما ترون، يحدث تبديل MOSFET، مع تنشيط الحمل، عندما يصل الجهد على المكثف إلى حوالي 6 فولت.

دعونا نطلب مكونات الدائرة

الآن، دعنا ننتقل إلى الجزء التجاري من المشروع، أي الطلب عبر الإنترنت وشراء المكونات الإلكترونية المستخدمة في الرسم التخطيطي. لا يمكن طلب جميع مكونات الدائرة عبر الإنترنت، حيث أن المكونات التقليدية منتشرة على نطاق واسع ويمكن العثور عليها أيضًا في المتاجر المحلية. لتقديم الطلب عبر الإنترنت، ما عليك سوى النقر بزر الماوس الأيمن على المكون محل الاهتمام واختيار عنصر “اشتر الآن من Mouser”، كما هو موضح في الشكل 3. فيما يتعلق بالمخطط الكهربائي للعنصر، فإن المكون الوحيد الذي يمكن شراؤه عبر الإنترنت هو سيك موسفيت UF3C065030B3. بالنسبة للمكونات الأخرى للرسم التخطيطي، لا تظهر قائمة السياق هذه الوظيفة.

بعد اختيار الطلب، يعرض المتصفح الافتراضي صفحة مورد Mouser مع المكون المحدد. في هذه المرحلة، من الممكن تحديد كميات المنتج المطلوب طلبها ومن الممكن ملاحظة المبلغ المطلوب دفعه في الوقت الفعلي. لمواصلة عملية الشراء، نصل إلى صفحة التأكيد التي تتطلب بطبيعة الحال بيانات اعتماد الوصول ولكن من الممكن أيضًا الطلب دون أن يكون لديك حساب على الموقع. بإكمال الطلب نصل إلى قسم الدفع بكل سهولة.

ما هي المكونات التي يمكن شراؤها عبر الإنترنت

كما ذكرنا من قبل، لا يمكن طلب جميع المكونات الإلكترونية الموجودة في البرنامج عبر الإنترنت. وبطبيعة الحال، يتم استبعاد المكونات العامة التي لا تحتوي على رمز النموذج أو مولدات الجهد والتيار من هذه العملية. ومع ذلك، من الممكن اتباع بعض القواعد البسيطة لتصنيع جميع المكونات الأخرى القابلة للشراء تقريبًا. في حالة الثنائيات، على سبيل المثال، ما عليك سوى النقر بزر الماوس الأيمن وتحديد وظيفة “دليل التحديد” للوصول إلى قائمة النماذج التجارية التي تسرد الطراز والشركة المصنعة والحد الأقصى للجهد المدعوم والحد الأقصى الحالي. من خلال ربط النموذج بالمكون العام، يمكننا طلبه عبر الإنترنت من خلال الإجراء الموضح في الفقرات السابقة. لذلك من الممكن شراء صمام ثنائي 1N4007 شائع أو زينر MM3Z2V7T1G وإضافته إلى عربة التسوق. يمكن توسيع نفس المنطق ليشمل ترانزستورات JFET ذات القناة N أو P، وإلى ترانزستورات الطاقة JFET ذات القناة N، وبطبيعة الحال، إلى جميع المكونات الأخرى التي تشكل جزءًا من مكتبة Qorvo.

خاتمة

إن دمج QSPICE مع نظام شراء المكونات الإلكترونية عبر الإنترنت هو بلا شك تطور في عالم المحاكيات الإلكترونية. إن المزايا من حيث الكفاءة والسرعة والتكاليف والدقة وسهولة الاستخدام واضحة تمامًا وتسمح لنا بتغيير كيفية تصميم وبناء الدوائر الإلكترونية.

دورة QSPICE – الحلقات السابقة

التدوينة QSPICE: طلب وشراء المكونات الإلكترونية عبر الإنترنت (الجزء 9) ظهرت لأول مرة على Power Electronics News.