સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાય શું છે અને તેનો ક્યાં ઉપયોગ કરવો

સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાયનો ઉપયોગ ઇનપુટ વોલ્ટેજને ઉપકરણના આંતરિક તત્વો દ્વારા જરૂરી મૂલ્યમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે થાય છે. પાવર સપ્લાય સ્વિચ કરવા માટેનું બીજું વ્યાપક નામ ઇન્વર્ટર છે.

સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાય શું છે?

ઇન્વર્ટર એ ગૌણ પાવર સપ્લાય છે જે ઇનપુટ એસી વોલ્ટેજના ડબલ રૂપાંતરણનો ઉપયોગ કરે છે. આઉટપુટ મૂલ્યો કઠોળની અવધિ (પહોળાઈ) અને કેટલાક કિસ્સાઓમાં, તેમના પુનરાવર્તનની આવર્તન બદલીને ગોઠવવામાં આવે છે. આ પ્રકારના મોડ્યુલેશનને પલ્સ વિડ્થ મોડ્યુલેશન કહેવામાં આવે છે.

સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાયના સંચાલનનો સિદ્ધાંત

ઇન્વર્ટરનો મૂળભૂત સિદ્ધાંત પ્રાથમિક વોલ્ટેજને સુધારવાનો છે અને પછી તેને ઉચ્ચ આવર્તન પલ્સવાળી ટ્રેનમાં રૂપાંતરિત કરવાનો છે. આ તે છે જે તેને પરંપરાગત ટ્રાન્સફોર્મરથી અલગ પાડે છે. એકમનું આઉટપુટ વોલ્ટેજ નકારાત્મક પ્રતિસાદ સિગ્નલ બનાવવાનું કામ કરે છે, જે પલ્સ પરિમાણોને નિયંત્રિત કરવાની મંજૂરી આપે છે. પલ્સની પહોળાઈને નિયંત્રિત કરીને, આઉટપુટ પરિમાણો, વોલ્ટેજ અથવા વર્તમાનનું સ્થિરીકરણ અને નિયમન ગોઠવવાનું સરળ છે. એટલે કે, તે વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર તેમજ વર્તમાન નિયમનકાર હોઈ શકે છે.

સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાય કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તેના આધારે આઉટપુટ મૂલ્યોની સંખ્યા અને ધ્રુવીયતા ખૂબ જ અલગ હોઈ શકે છે.

પાવર સપ્લાયની વિવિધતા

કેટલાક પ્રકારના ઇન્વર્ટરનો ઉપયોગ જોવા મળ્યો છે, જે સર્કિટ ડિઝાઇનમાં અલગ છે:

• ટ્રાન્સફોર્મર વિનાનું;
• ટ્રાન્સફોર્મર

પ્રથમ એ હકીકત દ્વારા અલગ પડે છે કે પલ્સ સિક્વન્સ સીધા ઉપકરણના આઉટપુટ રેક્ટિફાયર અને સ્મૂથિંગ ફિલ્ટર પર જાય છે. આવા સર્કિટમાં ઓછામાં ઓછા ઘટકો હોય છે. એક સરળ ઇન્વર્ટરમાં વિશિષ્ટ સંકલિત સર્કિટનો સમાવેશ થાય છે - એક પલ્સ-પહોળાઈ ઓસિલેટર.

ટ્રાન્સફોર્મર વિનાના ઉપકરણોનો મુખ્ય ગેરલાભ એ છે કે તેમની પાસે પાવર સપ્લાય નેટવર્કમાંથી કોઈ ગેલ્વેનિક અલગતા નથી અને તે ઇલેક્ટ્રિક આંચકાનું જોખમ ઊભું કરી શકે છે. તેઓ સામાન્ય રીતે ઓછી શક્તિ ધરાવે છે અને આઉટપુટ વોલ્ટેજનું માત્ર 1 મૂલ્ય પહોંચાડે છે.

ટ્રાન્સફોર્મર ઉપકરણો વધુ સામાન્ય છે, જેમાં ઉચ્ચ-આવર્તન પલ્સ સિક્વન્સ ટ્રાન્સફોર્મરના પ્રાથમિક વિન્ડિંગમાં જાય છે. તમે ઇચ્છો તેટલા ગૌણ વિન્ડિંગ્સ હોઈ શકે છે, જે ઘણા આઉટપુટ વોલ્ટેજની રચના કરવાની મંજૂરી આપે છે. દરેક ગૌણ વિન્ડિંગ તેના પોતાના રેક્ટિફાયર અને સ્મૂથિંગ ફિલ્ટર સાથે લોડ થયેલ છે.

કોઈપણ કમ્પ્યુટરનો શક્તિશાળી સ્વિચિંગ-મોડ પાવર સપ્લાય આવા સર્કિટ અનુસાર બનાવવામાં આવે છે, જેમાં ઉચ્ચ વિશ્વસનીયતા અને સલામતી હોય છે. પ્રતિસાદ સંકેત માટે અહીં 5 અથવા 12 વોલ્ટના વોલ્ટેજનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, કારણ કે આ મૂલ્યોને સૌથી સચોટ સ્થિરીકરણની જરૂર છે.

ઉચ્ચ-આવર્તન વોલ્ટેજ રૂપાંતર માટે ટ્રાન્સફોર્મર્સનો ઉપયોગ (50 હર્ટ્ઝને બદલે દસ કિલોહર્ટ્ઝ) તેમના કદ અને વજનને ઘણી વખત ઘટાડવાની મંજૂરી આપે છે અને વિદ્યુત આયર્નને બદલે મુખ્ય સામગ્રી (ચુંબકીય વાયર) તરીકે ઉચ્ચ દબાણયુક્ત બળ સાથે ફેરોમેગ્નેટિક સામગ્રીનો ઉપયોગ કરવાની મંજૂરી આપે છે.

ડીસી-ડીસી કન્વર્ટર પણ પલ્સ પહોળાઈ મોડ્યુલેશન પર આધારિત છે. ઇન્વર્ટર સર્કિટના ઉપયોગ વિના, રૂપાંતરણ મહાન મુશ્કેલીઓ સાથે સંકળાયેલું હતું.

પાવર સપ્લાય યોજનાકીય

સૌથી સામાન્ય પલ્સ કન્વર્ટર રૂપરેખાંકનની સર્કિટરીમાં શામેલ છે:

• મુખ્ય અવાજ ફિલ્ટર;
• સુધારક
• સ્મૂથિંગ ફિલ્ટર;
• પલ્સ-પહોળાઈ કન્વર્ટર;
• કી ટ્રાન્ઝિસ્ટર;
• ઉચ્ચ આવર્તન આઉટપુટ ટ્રાન્સફોર્મર;
• આઉટપુટ રેક્ટિફાયર;
• વ્યક્તિગત અને જૂથ આઉટપુટ ફિલ્ટર્સ.

દખલગીરી સપ્રેશન ફિલ્ટરનો હેતુ ઉપકરણના ઓપરેશનથી સપ્લાય નેટવર્કમાં દખલગીરીને ફસાવવાનો છે. શક્તિશાળી સેમિકન્ડક્ટર તત્વોનું સ્વિચિંગ વિશાળ આવર્તન સ્પેક્ટ્રમમાં ટૂંકા ગાળાના કઠોળની રચના સાથે થઈ શકે છે. તેથી ફિલ્ટરિંગ લિંક્સના પાસ-થ્રુ કેપેસિટર તરીકે ખાસ ડિઝાઇન કરેલા ઘટકોનો ઉપયોગ કરવો અહીં જરૂરી છે.

ઇનપુટ એસી વોલ્ટેજને ડીસીમાં કન્વર્ટ કરવા માટે રેક્ટિફાયરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, અને ડાઉનસ્ટ્રીમ સ્મૂથિંગ ફિલ્ટર રેક્ટિફાઇડ વોલ્ટેજમાં રિપલ્સને દૂર કરે છે.

જ્યારે ડીસી કન્વર્ટરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, ત્યારે રેક્ટિફાયર અને ફિલ્ટર બિનજરૂરી હોય છે, અને ઇનપુટ સિગ્નલ, અવાજ ફિલ્ટર સર્કિટમાંથી પસાર થયા પછી, સીધા જ પલ્સ-પહોળાઈ કન્વર્ટર (મોડ્યુલેટર) ને આપવામાં આવે છે, સંક્ષિપ્ત PWM.

PWM એ સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાય સર્કિટનો સૌથી જટિલ ભાગ છે. તેના કાર્યમાં શામેલ છે:

• ઉચ્ચ-આવર્તન કઠોળનું ઉત્પાદન;
• ફીડબેક સિગ્નલ અનુસાર યુનિટ આઉટપુટ પેરામીટર્સ અને પલ્સ ટ્રેન કરેક્શનનું નિયંત્રણ;
• ઓવરલોડ સામે દેખરેખ અને રક્ષણ.

PWM સિગ્નલ બ્રિજ અથવા હાફ-બ્રિજ સર્કિટમાં પાવર કી ટ્રાન્ઝિસ્ટરની કંટ્રોલ પિનને આપવામાં આવે છે. ટ્રાન્ઝિસ્ટરના પાવર લીડ્સ ઉચ્ચ-આવર્તન આઉટપુટ ટ્રાન્સફોર્મરના પ્રાથમિક વિન્ડિંગમાં લોડ થાય છે. પરંપરાગત બાયપોલર ટ્રાન્ઝિસ્ટરને IGBT અથવા MOSFET ટ્રાન્ઝિસ્ટર સાથે બદલવામાં આવે છે, જે નીચા જંકશન વોલ્ટેજ ડ્રોપ અને હાઇ સ્પીડ પરફોર્મન્સ ધરાવે છે. ટ્રાન્ઝિસ્ટરના સુધારેલા પરિમાણો સમાન કદ અને તકનીકી ડિઝાઇન પરિમાણોને જાળવી રાખીને પાવર ડિસીપેશન ઘટાડવામાં મદદ કરે છે.

આઉટપુટ પલ્સ ટ્રાન્સફોર્મર ક્લાસિકલ ટ્રાન્સફોર્મર જેવા જ રૂપાંતરણ સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરે છે. અપવાદ એ વધેલી આવર્તન પર ઓપરેશન છે. પરિણામે, સમાન ટ્રાન્સમિટેડ પાવર સાથે ઉચ્ચ-આવર્તન ટ્રાન્સફોર્મર્સ નાના પરિમાણો ધરાવે છે.

પાવર ટ્રાન્સફોર્મરના ગૌણ વિન્ડિંગમાંથી વોલ્ટેજ (ત્યાં ઘણા હોઈ શકે છે) આઉટપુટ રેક્ટિફાયર્સમાં જાય છે. ઇનપુટ રેક્ટિફાયરથી વિપરીત, સેકન્ડરી સર્કિટના રેક્ટિફાયર ડાયોડ્સમાં ઉચ્ચ ઓપરેટિંગ ફ્રીક્વન્સી હોવી આવશ્યક છે. સર્કિટના આ વિભાગમાં Schottky ડાયોડ્સ શ્રેષ્ઠ કામ કરે છે. પરંપરાગત ડાયોડ પર તેમના ફાયદા છે:

• ઉચ્ચ ઓપરેટિંગ આવર્તન;
• p-n જંકશનની નીચી ક્ષમતા;
• નીચા વોલ્ટેજ ડ્રોપ.

સ્વિચિંગ-મોડ પાવર સપ્લાયના આઉટપુટ ફિલ્ટરનો હેતુ સુધારેલા આઉટપુટ વોલ્ટેજની લહેરિયાંને જરૂરી ન્યૂનતમ સુધી ઘટાડવાનો છે. રીપલ ફ્રીક્વન્સી લાઇન વોલ્ટેજ કરતા ઘણી વધારે હોવાથી, કોઇલમાં ઉચ્ચ કેપેસીટન્સ અને ઇન્ડક્ટન્સની જરૂર નથી.

સ્વિચ-મોડ પાવર સપ્લાયના એપ્લિકેશનનો અવકાશ

પલ્સ વોલ્ટેજ કન્વર્ટરનો ઉપયોગ મોટાભાગના કિસ્સાઓમાં સેમિકન્ડક્ટર સ્ટેબિલાઇઝર્સ સાથેના પરંપરાગત ટ્રાન્સફોર્મરને બદલે થાય છે. સમાન શક્તિ સાથે, ઇન્વર્ટર નાના એકંદર પરિમાણો અને વજન, ઉચ્ચ વિશ્વસનીયતા અને સૌથી અગત્યનું - ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા અને ઇનપુટ વોલ્ટેજની વિશાળ શ્રેણીમાં કામ કરવાની ક્ષમતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. અને તુલનાત્મક પરિમાણો સાથે, ઇન્વર્ટરની મહત્તમ શક્તિ અનેક ગણી વધારે છે.

ડીસી વોલ્ટેજ કન્વર્ઝન જેવા વિસ્તારમાં, પલ્સ સ્ત્રોતો પાસે લગભગ કોઈ વિકલ્પ નથી અને તે માત્ર વોલ્ટેજ ઘટાડવા માટે જ નહીં, પણ ઉચ્ચ વોલ્ટેજ ઉત્પન્ન કરવા, પોલેરિટી રિવર્સલ ગોઠવવા માટે પણ કામ કરવા સક્ષમ છે. ઉચ્ચ રૂપાંતરણ આવર્તન આઉટપુટ પરિમાણોના ફિલ્ટરિંગ અને સ્થિરીકરણને મોટા પ્રમાણમાં સુવિધા આપે છે.

વિશિષ્ટ ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ પરના નાના-કદના ઇન્વર્ટરનો ઉપયોગ તમામ પ્રકારના ગેજેટ્સ માટે ચાર્જર તરીકે થાય છે અને તેમની વિશ્વસનીયતા એવી છે કે ચાર્જિંગ યુનિટની સર્વિસ લાઇફ મોબાઇલ ડિવાઇસની સર્વિસ લાઇફ કરતાં અનેક ગણી વધી શકે છે.

LED લાઇટ સ્ત્રોતો પર સ્વિચ કરવા માટે 12 વોલ્ટ પાવર ડ્રાઇવરો પણ પલ્સ સર્કિટ પર આધારિત છે.

તમારા પોતાના હાથથી સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાય કેવી રીતે બનાવવી

ઇન્વર્ટર, ખાસ કરીને શક્તિશાળી, જટિલ સર્કિટરી ધરાવે છે અને માત્ર અનુભવી રેડિયો એમેચ્યોર્સ માટે જ પ્રતિકૃતિ માટે ઉપલબ્ધ છે. અમે મુખ્ય પાવર સપ્લાયની સ્વ-એસેમ્બલી માટે વિશિષ્ટ PWM કંટ્રોલર ચિપ્સ સાથે સરળ લો-પાવર સર્કિટની ભલામણ કરી શકીએ છીએ. આવા IC માં પાઈપિંગના તત્વોની સંખ્યા ઓછી હોય છે અને તેમાં સારી રીતે ચકાસાયેલ લાક્ષણિક સ્વિચિંગ સર્કિટ હોય છે, જેને વ્યવહારીક રીતે ગોઠવણ અને ટ્યુનિંગની જરૂર હોતી નથી.

હોમમેઇડ ડિઝાઇન સાથે કામ કરતી વખતે અથવા ઔદ્યોગિક ઉપકરણોની મરામત કરતી વખતે, યાદ રાખો કે સર્કિટનો ભાગ હંમેશા નેટવર્કની સંભવિતતા હેઠળ રહેશે, તેથી સલામતીની સાવચેતીઓ અવલોકન કરવી આવશ્યક છે.

સંબંધિત લેખો: