स्विचिंग पॉवर सप्लायचा वापर इनपुट व्होल्टेजला डिव्हाइसच्या अंतर्गत घटकांना आवश्यक असलेल्या मूल्यामध्ये रूपांतरित करण्यासाठी केला जातो. विद्युत पुरवठा स्विच करण्यासाठी आणखी एक व्यापकपणे वापरले जाणारे नाव म्हणजे इन्व्हर्टर.
सामग्री
स्विचिंग पॉवर सप्लाय म्हणजे काय?
इन्व्हर्टर हा दुय्यम वीज पुरवठा आहे जो इनपुट एसी व्होल्टेजचे दुहेरी रूपांतरण वापरतो. आउटपुट मूल्ये डाळींचा कालावधी (रुंदी) बदलून आणि काही प्रकरणांमध्ये, त्यांच्या पुनरावृत्तीची वारंवारता बदलून समायोजित केली जातात. या प्रकारच्या मॉड्युलेशनला पल्स विड्थ मॉड्युलेशन म्हणतात.
स्विचिंग पॉवर सप्लायच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत
इन्व्हर्टरचे मूलभूत तत्त्व म्हणजे प्राथमिक व्होल्टेज दुरुस्त करणे आणि नंतर उच्च वारंवारता डाळींच्या ट्रेनमध्ये रूपांतरित करणे. पारंपारिक ट्रान्सफॉर्मरपेक्षा हेच वेगळे आहे. युनिटचे आउटपुट व्होल्टेज नकारात्मक अभिप्राय सिग्नल तयार करण्यासाठी कार्य करते, जे पल्स पॅरामीटर्सचे नियमन करण्यास अनुमती देते. पल्स रुंदी नियंत्रित करून, आउटपुट पॅरामीटर्स, व्होल्टेज किंवा वर्तमान यांचे स्थिरीकरण आणि नियमन व्यवस्था करणे सोपे आहे. म्हणजेच, ते व्होल्टेज रेग्युलेटर तसेच वर्तमान नियामक असू शकते.
स्विचिंग पॉवर सप्लाय कसे कार्य करते यावर अवलंबून आउटपुट व्हॅल्यूजची संख्या आणि ध्रुवीयता खूप भिन्न असू शकते.
वीज पुरवठा विविध
अनेक प्रकारच्या इन्व्हर्टरचा वापर आढळला आहे, जे सर्किट डिझाइनमध्ये भिन्न आहेत:
- ट्रान्सफॉर्मरलेस;
- रोहीत्र.
प्रथम नाडी क्रम थेट डिव्हाइसच्या आउटपुट रेक्टिफायर आणि स्मूथिंग फिल्टरवर जातो या वस्तुस्थितीद्वारे ओळखले जाते. अशा सर्किटमध्ये किमान घटक असतात. एका साध्या इन्व्हर्टरमध्ये एक विशेष इंटिग्रेटेड सर्किट समाविष्ट आहे - एक नाडी-रुंदीचे ऑसिलेटर.
ट्रान्सफॉर्मरलेस उपकरणांचा मुख्य तोटा असा आहे की त्यांच्याकडे वीज पुरवठा नेटवर्कपासून कोणतेही गॅल्व्हॅनिक अलगाव नाही आणि विद्युत शॉकचा धोका असू शकतो. त्यांच्याकडे सहसा कमी उर्जा असते आणि आउटपुट व्होल्टेजचे फक्त 1 मूल्य वितरीत करते.
ट्रान्सफॉर्मर उपकरणे अधिक सामान्य आहेत, ज्यामध्ये उच्च-फ्रिक्वेंसी पल्स अनुक्रम ट्रान्सफॉर्मरच्या प्राथमिक वळणावर जातो. आपल्याला पाहिजे तितके दुय्यम विंडिंग्स असू शकतात, ज्यामुळे अनेक आउटपुट व्होल्टेज तयार होऊ शकतात. प्रत्येक दुय्यम वळण त्याच्या स्वतःच्या रेक्टिफायर आणि स्मूथिंग फिल्टरसह लोड केले जाते.
कोणत्याही संगणकाचा एक शक्तिशाली स्विचिंग-मोड वीज पुरवठा अशा सर्किटनुसार तयार केला जातो, ज्यामध्ये उच्च विश्वसनीयता आणि सुरक्षितता असते. फीडबॅक सिग्नलसाठी येथे 5 किंवा 12 व्होल्टचा व्होल्टेज वापरला जातो, कारण या मूल्यांना सर्वात अचूक स्थिरीकरण आवश्यक आहे.
उच्च-फ्रिक्वेंसी व्होल्टेज रूपांतरणासाठी ट्रान्सफॉर्मरचा वापर (50 Hz ऐवजी दहापट किलोहर्ट्झ) त्यांचा आकार आणि वजन अनेक वेळा कमी करण्यास आणि विद्युत लोहाऐवजी मुख्य सामग्री (चुंबकीय वायर) म्हणून उच्च सक्तीच्या शक्तीसह फेरोमॅग्नेटिक सामग्री वापरण्याची परवानगी दिली.
डीसी-डीसी कन्व्हर्टर देखील पल्स रुंदी मॉड्यूलेशनवर आधारित आहेत. इन्व्हर्टर सर्किट्सचा वापर न करता, रूपांतरण मोठ्या अडचणींशी संबंधित होते.
वीज पुरवठा योजनाबद्ध
सर्वात सामान्य पल्स कन्व्हर्टर कॉन्फिगरेशनच्या सर्किटरीमध्ये हे समाविष्ट आहे:
- मुख्य आवाज फिल्टर;
- दुरुस्त करणारा
- एक गुळगुळीत फिल्टर;
- नाडी-रुंदी कनवर्टर;
- की ट्रान्झिस्टर;
- उच्च वारंवारता आउटपुट ट्रान्सफॉर्मर;
- आउटपुट रेक्टिफायर्स;
- वैयक्तिक आणि गट आउटपुट फिल्टर.
हस्तक्षेप सप्रेशन फिल्टरचा उद्देश पुरवठा नेटवर्कमध्ये उपकरणाच्या ऑपरेशनमधून हस्तक्षेप करणे हा आहे. शक्तिशाली अर्धसंवाहक घटकांचे स्विचिंग विस्तृत वारंवारता स्पेक्ट्रममध्ये अल्प-मुदतीच्या डाळींच्या निर्मितीसह असू शकते. म्हणून येथे फिल्टरिंग लिंक्सचे पास-थ्रू कॅपेसिटर म्हणून विशेषतः डिझाइन केलेले घटक वापरणे आवश्यक आहे.
इनपुट एसी व्होल्टेज डीसीमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी रेक्टिफायरचा वापर केला जातो आणि डाउनस्ट्रीम स्मूथिंग फिल्टर रेक्टिफाइड व्होल्टेजमधील तरंग काढून टाकतो.
जेव्हा डीसी कन्व्हर्टर वापरला जातो, तेव्हा रेक्टिफायर आणि फिल्टर अनावश्यक असतात आणि इनपुट सिग्नल, नॉइज फिल्टर सर्किटमधून गेल्यानंतर, थेट पल्स-रुंदी कन्व्हर्टर (मॉड्युलेटर) ला दिले जाते, संक्षिप्त PWM.
PWM हा स्विचिंग पॉवर सप्लाय सर्किटचा सर्वात जटिल भाग आहे. त्याच्या कार्यामध्ये हे समाविष्ट आहे:
- उच्च-वारंवारता डाळींची निर्मिती;
- फीडबॅक सिग्नलनुसार युनिट आउटपुट पॅरामीटर्सचे नियंत्रण आणि पल्स ट्रेन सुधारणा;
- निरीक्षण आणि ओव्हरलोड्सपासून संरक्षण.
PWM सिग्नल ब्रिज किंवा हाफ-ब्रिज सर्किटमधील पॉवर की ट्रान्झिस्टरच्या कंट्रोल पिनला दिले जाते. ट्रान्झिस्टरचे पॉवर लीड उच्च-फ्रिक्वेंसी आउटपुट ट्रान्सफॉर्मरच्या प्राथमिक विंडिंगमध्ये लोड केले जातात. पारंपारिक द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टर IGBT किंवा MOSFET ट्रान्झिस्टरसह बदलले जातात, ज्यात कमी जंक्शन व्होल्टेज ड्रॉप आणि उच्च गती कार्यक्षमता असते. ट्रान्झिस्टरचे सुधारित पॅरामीटर्स समान आकार आणि तांत्रिक डिझाइन पॅरामीटर्स राखून पॉवर अपव्यय कमी करण्यास मदत करतात.
आउटपुट पल्स ट्रान्सफॉर्मर शास्त्रीय ट्रान्सफॉर्मर प्रमाणेच रूपांतरण तत्त्व वापरतो. अपवाद वाढीव वारंवारतेवर ऑपरेशन आहे. परिणामी, समान प्रसारित शक्तीसह उच्च-फ्रिक्वेंसी ट्रान्सफॉर्मरची परिमाणे लहान असतात.
पॉवर ट्रान्सफॉर्मरच्या दुय्यम विंडिंगमधून व्होल्टेज (अनेक असू शकतात) आउटपुट रेक्टिफायर्सकडे जाते. इनपुट रेक्टिफायरच्या विपरीत, दुय्यम सर्किटच्या रेक्टिफायर डायोड्समध्ये उच्च ऑपरेटिंग वारंवारता असणे आवश्यक आहे. सर्किटच्या या विभागात Schottky डायोड उत्तम काम करतात. पारंपारिक डायोड्सपेक्षा त्यांचे फायदे आहेत:
- उच्च ऑपरेटिंग वारंवारता;
- p-n जंक्शनची कमी कॅपेसिटन्स;
- कमी व्होल्टेज ड्रॉप.
स्विचिंग-मोड पॉवर सप्लायच्या आउटपुट फिल्टरचा उद्देश सुधारित आउटपुट व्होल्टेजची लहर आवश्यक किमान कमी करणे आहे. रिपल फ्रिक्वेंसी लाइन व्होल्टेजपेक्षा खूप जास्त असल्याने, कॉइलमध्ये उच्च कॅपॅसिटन्स आणि इंडक्टन्सची आवश्यकता नाही.
स्विच-मोड वीज पुरवठ्याच्या अनुप्रयोगाची व्याप्ती
सेमीकंडक्टर स्टॅबिलायझर्ससह पारंपारिक ट्रान्सफॉर्मरऐवजी बहुतेक प्रकरणांमध्ये पल्स व्होल्टेज कन्व्हर्टर वापरले जातात. समान शक्तीसह, इनव्हर्टर लहान एकूण परिमाणे आणि वजन, उच्च विश्वासार्हता आणि सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे - उच्च कार्यक्षमता आणि इनपुट व्होल्टेजच्या विस्तृत श्रेणीमध्ये कार्य करण्याची क्षमता द्वारे दर्शविले जाते. आणि तुलनात्मक परिमाणांसह, इन्व्हर्टरची कमाल शक्ती अनेक पटीने जास्त आहे.
डीसी व्होल्टेज रूपांतरणासारख्या क्षेत्रात, नाडी स्त्रोतांना जवळजवळ कोणताही पर्याय नसतो आणि ते केवळ व्होल्टेज कमी करण्यासाठीच नव्हे तर उच्च व्होल्टेज तयार करण्यासाठी, ध्रुवीय रिव्हर्सल आयोजित करण्यासाठी देखील कार्य करण्यास सक्षम असतात. उच्च रूपांतरण वारंवारता आउटपुट पॅरामीटर्सचे फिल्टरिंग आणि स्थिरीकरण मोठ्या प्रमाणात सुलभ करते.
विशेष इंटिग्रेटेड सर्किट्सवरील लहान-आकाराचे इन्व्हर्टर सर्व प्रकारच्या गॅझेट्ससाठी चार्जर म्हणून वापरले जातात आणि त्यांची विश्वासार्हता अशी आहे की चार्जिंग युनिटचे सेवा आयुष्य मोबाइल डिव्हाइसच्या सेवा आयुष्यापेक्षा कित्येक पटीने जास्त असू शकते.
LED लाइट स्त्रोतांवर स्विच करण्यासाठी 12 व्होल्ट पॉवर ड्रायव्हर्स देखील पल्स सर्किटवर आधारित आहेत.
आपल्या स्वत: च्या हातांनी स्विचिंग पॉवर सप्लाय कसा बनवायचा
इन्व्हर्टर, विशेषत: शक्तिशाली, जटिल सर्किटरी असतात आणि ते केवळ अनुभवी रेडिओ शौकीनांसाठी प्रतिकृतीसाठी उपलब्ध असतात. आम्ही मेन पॉवर सप्लायच्या सेल्फ असेंब्लीसाठी खास PWM कंट्रोलर चिप्ससह साध्या लो-पॉवर सर्किट्सची शिफारस करू शकतो. अशा ICs मध्ये पाइपिंगचे घटक कमी असतात आणि त्यांच्याकडे चांगल्या प्रकारे चाचणी केलेले ठराविक स्विचिंग सर्किट असतात, ज्यांना व्यावहारिकरित्या समायोजन आणि ट्यूनिंगची आवश्यकता नसते.
घरगुती डिझाईन्ससह काम करताना किंवा औद्योगिक उपकरणे दुरुस्त करताना, लक्षात ठेवा की सर्किटचा भाग नेहमी नेटवर्कच्या संभाव्यतेखाली असेल, म्हणून सुरक्षा खबरदारी पाळली पाहिजे.
संबंधित लेख:
