एक स्विचिंग बिजली की आपूर्ति क्या है और इसका उपयोग कहां करना है

स्विचिंग पावर सप्लाई का उपयोग इनपुट वोल्टेज को डिवाइस के आंतरिक तत्वों के लिए आवश्यक मान में बदलने के लिए किया जाता है। बिजली की आपूर्ति स्विच करने के लिए एक और व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला नाम इनवर्टर है।

एक स्विचिंग बिजली की आपूर्ति क्या है?

एक इन्वर्टर एक माध्यमिक बिजली की आपूर्ति है जो इनपुट एसी वोल्टेज के दोहरे रूपांतरण का उपयोग करता है। आउटपुट मानों को दालों की अवधि (चौड़ाई) को बदलकर और कुछ मामलों में, उनके दोहराव की आवृत्ति को बदलकर समायोजित किया जाता है। इस प्रकार के मॉडुलन को पल्स चौड़ाई मॉडुलन कहा जाता है।

एक स्विचिंग बिजली की आपूर्ति के संचालन का सिद्धांत

इन्वर्टर का मूल सिद्धांत प्राथमिक वोल्टेज को ठीक करना और फिर इसे उच्च आवृत्ति दालों की ट्रेन में परिवर्तित करना है। यही इसे पारंपरिक ट्रांसफार्मर से अलग करता है। यूनिट का आउटपुट वोल्टेज एक नकारात्मक प्रतिक्रिया संकेत बनाने का कार्य करता है, जो पल्स मापदंडों को विनियमित करने की अनुमति देता है। पल्स चौड़ाई को नियंत्रित करके, आउटपुट मापदंडों, वोल्टेज या करंट के स्थिरीकरण और विनियमन की व्यवस्था करना आसान है। यानी यह वोल्टेज रेगुलेटर के साथ-साथ करंट रेगुलेटर भी हो सकता है।

स्विचिंग बिजली की आपूर्ति कैसे काम करती है, इसके आधार पर आउटपुट मानों की संख्या और ध्रुवता बहुत भिन्न हो सकती है।

बिजली की आपूर्ति की किस्में

कई प्रकार के इनवर्टर का उपयोग पाया गया है, जो सर्किट डिजाइन में भिन्न हैं:

• ट्रांसफॉर्मर रहित;
• ट्रांसफार्मर

पहले को इस तथ्य से अलग किया जाता है कि पल्स अनुक्रम सीधे डिवाइस के आउटपुट रेक्टिफायर और स्मूथिंग फिल्टर पर जाता है। इस तरह के सर्किट में न्यूनतम घटक होते हैं। एक साधारण इन्वर्टर में एक विशेष एकीकृत सर्किट शामिल होता है - एक पल्स-चौड़ाई थरथरानवाला।

ट्रांसफॉर्मर रहित उपकरणों का मुख्य नुकसान यह है कि उनके पास बिजली आपूर्ति नेटवर्क से कोई गैल्वेनिक अलगाव नहीं है और इससे बिजली के झटके का खतरा हो सकता है। उनके पास आमतौर पर कम शक्ति होती है और आउटपुट वोल्टेज का केवल 1 मान प्रदान करते हैं।

अधिक सामान्य ट्रांसफॉर्मर डिवाइस हैं, जिसमें एक उच्च-आवृत्ति पल्स अनुक्रम ट्रांसफार्मर की प्राथमिक वाइंडिंग में जाता है। आप जितने चाहें उतने सेकेंडरी वाइंडिंग हो सकते हैं, जिससे कई आउटपुट वोल्टेज बन सकते हैं। प्रत्येक सेकेंडरी वाइंडिंग अपने स्वयं के रेक्टिफायर और स्मूथिंग फिल्टर से भरी हुई है।

किसी भी कंप्यूटर की एक शक्तिशाली स्विचिंग-मोड बिजली की आपूर्ति ऐसे सर्किट के अनुसार बनाई जाती है, जिसमें उच्च विश्वसनीयता और सुरक्षा होती है। फीडबैक सिग्नल के लिए यहां 5 या 12 वोल्ट के वोल्टेज का उपयोग किया जाता है, क्योंकि इन मूल्यों के लिए सबसे सटीक स्थिरीकरण की आवश्यकता होती है।

उच्च-आवृत्ति वोल्टेज रूपांतरण (50 हर्ट्ज के बजाय दसियों किलोहर्ट्ज़) के लिए ट्रांसफार्मर के उपयोग ने उनके आकार और वजन को कई बार कम करने और विद्युत लोहे के बजाय मुख्य सामग्री (चुंबकीय तार) के रूप में उच्च बल के साथ फेरोमैग्नेटिक सामग्री का उपयोग करने की अनुमति दी।

डीसी-डीसी कन्वर्टर्स भी पल्स चौड़ाई मॉडुलन पर आधारित हैं। इन्वर्टर सर्किट के उपयोग के बिना, रूपांतरण बड़ी कठिनाइयों से जुड़ा था।

बिजली आपूर्ति योजनाबद्ध

सबसे आम पल्स कनवर्टर कॉन्फ़िगरेशन की सर्किटरी में शामिल हैं:

• मुख्य शोर फिल्टर;
• सही करनेवाला
• एक चौरसाई फिल्टर;
• पल्स-चौड़ाई कनवर्टर;
• प्रमुख ट्रांजिस्टर;
• उच्च आवृत्ति आउटपुट ट्रांसफार्मर;
• आउटपुट रेक्टिफायर;
• व्यक्तिगत और समूह आउटपुट फ़िल्टर।

इंटरफेरेंस सप्रेसन फिल्टर का उद्देश्य डिवाइस के संचालन से आपूर्ति नेटवर्क में हस्तक्षेप को फंसाना है। शक्तिशाली अर्धचालक तत्वों का स्विचिंग व्यापक आवृत्ति स्पेक्ट्रम में अल्पकालिक दालों के निर्माण के साथ हो सकता है। इसलिए यहां विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए तत्वों को फ़िल्टरिंग लिंक के पास-थ्रू कैपेसिटर के रूप में उपयोग करना आवश्यक है।

इनपुट एसी वोल्टेज को डीसी में बदलने के लिए एक रेक्टिफायर का उपयोग किया जाता है, और डाउनस्ट्रीम स्मूथिंग फिल्टर रेक्टिफाइड वोल्टेज में तरंगों को समाप्त करता है।

जब एक डीसी कनवर्टर का उपयोग किया जाता है, तो रेक्टिफायर और फिल्टर अनावश्यक होते हैं, और इनपुट सिग्नल, शोर फिल्टर सर्किट से गुजरने के बाद, सीधे पल्स-चौड़ाई कनवर्टर (मॉड्यूलेटर), संक्षिप्त पीडब्लूएम को खिलाया जाता है।

PWM स्विचिंग पावर सप्लाई सर्किट का सबसे जटिल हिस्सा है। इसके कार्य में शामिल हैं:

• उच्च आवृत्ति दालों का उत्पादन;
• फीडबैक सिग्नल के अनुसार यूनिट आउटपुट पैरामीटर और पल्स ट्रेन सुधार का नियंत्रण;
• ओवरलोड के खिलाफ निगरानी और सुरक्षा।

PWM सिग्नल को ब्रिज या हाफ-ब्रिज सर्किट में पावर की ट्रांजिस्टर के कंट्रोल पिन को फीड किया जाता है। ट्रांजिस्टर के पावर लीड को हाई-फ़्रीक्वेंसी आउटपुट ट्रांसफ़ॉर्मर की प्राइमरी वाइंडिंग में लोड किया जाता है। पारंपरिक द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर को IGBT या MOSFET ट्रांजिस्टर से बदल दिया जाता है, जिसमें कम जंक्शन वोल्टेज ड्रॉप और उच्च गति का प्रदर्शन होता है। ट्रांजिस्टर के बेहतर पैरामीटर समान आकार और तकनीकी डिजाइन मापदंडों को बनाए रखते हुए बिजली अपव्यय को कम करने में मदद करते हैं।

आउटपुट पल्स ट्रांसफॉर्मर क्लासिकल ट्रांसफॉर्मर के समान रूपांतरण सिद्धांत का उपयोग करता है। अपवाद बढ़ी हुई आवृत्ति पर ऑपरेशन है। परिणामस्वरूप, समान संचरित शक्ति वाले उच्च-आवृत्ति वाले ट्रांसफार्मर के छोटे आयाम होते हैं।

पावर ट्रांसफॉर्मर की सेकेंडरी वाइंडिंग से वोल्टेज (कई हो सकता है) आउटपुट रेक्टिफायर में जाता है। इनपुट रेक्टिफायर के विपरीत, सेकेंडरी सर्किट के रेक्टिफायर डायोड में उच्च ऑपरेटिंग आवृत्ति होनी चाहिए। Schottky डायोड सर्किट के इस खंड में सबसे अच्छा काम करते हैं। पारंपरिक डायोड पर उनके फायदे हैं:

• उच्च परिचालन आवृत्ति;
• पी-एन जंक्शन की कम क्षमता;
• लो वोल्टेज ड्रॉप।

स्विचिंग-मोड बिजली आपूर्ति के आउटपुट फ़िल्टर का उद्देश्य सुधारित आउटपुट वोल्टेज के तरंग को आवश्यक न्यूनतम तक कम करना है। चूंकि तरंग आवृत्ति लाइन वोल्टेज की तुलना में बहुत अधिक है, इसलिए कॉइल में उच्च समाई और अधिष्ठापन की कोई आवश्यकता नहीं है।

स्विच्ड-मोड बिजली आपूर्ति के आवेदन का दायरा

पल्स वोल्टेज कन्वर्टर्स का उपयोग ज्यादातर मामलों में सेमीकंडक्टर स्टेबलाइजर्स वाले पारंपरिक ट्रांसफार्मर वाले के बजाय किया जाता है। एक ही शक्ति के साथ, इनवर्टर को छोटे समग्र आयाम और वजन, उच्च विश्वसनीयता, और सबसे महत्वपूर्ण - उच्च दक्षता और इनपुट वोल्टेज की एक विस्तृत श्रृंखला में काम करने की क्षमता की विशेषता है। और तुलनीय आयामों के साथ, इन्वर्टर की अधिकतम शक्ति कई गुना अधिक होती है।

डीसी वोल्टेज रूपांतरण के रूप में ऐसे क्षेत्र में, पल्स स्रोतों के पास लगभग कोई विकल्प नहीं है और न केवल वोल्टेज को कम करने के लिए काम करने में सक्षम हैं, बल्कि उच्च वोल्टेज का उत्पादन करने के लिए, ध्रुवीयता उत्क्रमण को व्यवस्थित करने में सक्षम हैं। उच्च रूपांतरण आवृत्ति आउटपुट मापदंडों के फ़िल्टरिंग और स्थिरीकरण की सुविधा प्रदान करती है।

विशेष एकीकृत परिपथों पर छोटे आकार के इनवर्टर का उपयोग सभी प्रकार के गैजेट्स के लिए चार्जर के रूप में किया जाता है, और उनकी विश्वसनीयता ऐसी होती है कि चार्जिंग यूनिट का सेवा जीवन मोबाइल डिवाइस के सेवा जीवन से कई गुना अधिक हो सकता है।

एलईडी प्रकाश स्रोतों पर स्विच करने के लिए 12 वोल्ट पावर ड्राइवर भी पल्स सर्किट पर आधारित होते हैं।

अपने हाथों से स्विचिंग बिजली की आपूर्ति कैसे करें

इनवर्टर, विशेष रूप से शक्तिशाली वाले, में जटिल सर्किटरी होती है और केवल अनुभवी रेडियो शौकिया के लिए प्रतिकृति के लिए उपलब्ध हैं। हम मुख्य बिजली आपूर्ति के स्व-संयोजन के लिए विशेष पीडब्लूएम नियंत्रक चिप्स के साथ सरल कम-शक्ति सर्किट की सिफारिश कर सकते हैं। ऐसे आईसी में पाइपिंग के तत्वों की एक छोटी संख्या होती है और अच्छी तरह से परीक्षण किए गए विशिष्ट स्विचिंग सर्किट होते हैं, जिन्हें व्यावहारिक रूप से समायोजन और ट्यूनिंग की आवश्यकता नहीं होती है।

होममेड डिज़ाइन के साथ काम करते समय या औद्योगिक उपकरणों की मरम्मत करते समय, याद रखें कि सर्किट का हिस्सा हमेशा नेटवर्क की क्षमता के तहत होगा, इसलिए सुरक्षा सावधानियों का पालन किया जाना चाहिए।

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