स्विचिंग वोल्टेज नियामक

पल्स वोल्टेज नियामकों (कन्वर्टर्स) में, सक्रिय तत्व (आमतौर पर एक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर) पल्स मोड में संचालित होता है: नियंत्रण स्विच वैकल्पिक रूप से खुलता और बंद होता है, ऊर्जा-संचय करने वाले तत्व को दालों के साथ आपूर्ति वोल्टेज की आपूर्ति करता है। नतीजतन, वर्तमान दालों को एक चोक (या एक ट्रांसफार्मर के माध्यम से, एक विशेष स्विचिंग नियामक की टोपोलॉजी के आधार पर) के माध्यम से खिलाया जाता है, जो अक्सर एक तत्व के रूप में कार्य करता है जो लोड सर्किट में ऊर्जा को जमा, परिवर्तित और जारी करता है।

दालों के निश्चित समय पैरामीटर होते हैं: वे एक निश्चित आवृत्ति के साथ पालन करते हैं और एक निश्चित अवधि होती है। ये पैरामीटर लोड के आकार पर निर्भर करते हैं जो वर्तमान में स्टेबलाइज़र द्वारा आपूर्ति की जाती है, क्योंकि यह औसत प्रारंभ करनेवाला वर्तमान है जो आउटपुट कैपेसिटर को चार्ज करता है और वास्तव में इससे जुड़े लोड को शक्ति देता है।

पल्स स्टेबलाइज़र की संरचना में, तीन मुख्य कार्यात्मक इकाइयों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है: एक स्विच, एक ऊर्जा भंडारण उपकरण और एक नियंत्रण सर्किट।पहले दो नोड एक पावर सेक्शन बनाते हैं, जो तीसरे के साथ मिलकर एक पूर्ण वोल्टेज रूपांतरण सर्किट बनाता है। कभी-कभी स्विच उसी आवास में नियंत्रण सर्किट के रूप में बनाया जा सकता है।

तो पल्स कन्वर्टर का काम क्लोजिंग और ओपनिंग के कारण होता है इलेक्ट्रॉनिक कुंजी… जब स्विच बंद होता है, ऊर्जा भंडारण उपकरण (चोक) शक्ति स्रोत से जुड़ा होता है और ऊर्जा संग्रहीत करता है, और जब यह खुला होता है, तो भंडारण उपकरण स्रोत से डिस्कनेक्ट हो जाता है और तुरंत लोड सर्किट से जुड़ जाता है, जिसके बाद ऊर्जा फ़िल्टर कैपेसिटर और लोड में स्थानांतरित किया जाता है।

नतीजतन, वोल्टेज का एक निश्चित औसत मूल्य लोड पर कार्य करता है, जो नियंत्रण दालों की पुनरावृत्ति की अवधि और आवृत्ति पर निर्भर करता है। वर्तमान भार पर निर्भर करता है, जिसका मूल्य इस कनवर्टर के लिए अनुमेय सीमा से अधिक नहीं होना चाहिए।

पीडब्लूएम और पीडब्लूएम

पल्स कनवर्टर के आउटपुट वोल्टेज के स्थिरीकरण का सिद्धांत संदर्भ वोल्टेज के साथ आउटपुट वोल्टेज की निरंतर तुलना पर आधारित है, और इन वोल्टेजों की विसंगति के आधार पर, नियंत्रण सर्किट स्वचालित रूप से खुले की अवधि के अनुपात को पुनर्स्थापित करता है और स्विच के बंद राज्य (यह नियंत्रण दालों की चौड़ाई को बदलता है पल्स चौड़ाई मॉडुलन - PWM) या इन दालों की पुनरावृत्ति दर को बदलता है, उनकी अवधि को स्थिर रखते हुए (पल्स फ्रीक्वेंसी मॉड्यूलेशन - पीएफएम के माध्यम से)। आउटपुट वोल्टेज को आमतौर पर एक प्रतिरोधक डिवाइडर से मापा जाता है।

मान लीजिए कि लोड के तहत आउटपुट वोल्टेज किसी बिंदु पर घटता है, नाममात्र से कम हो जाता है।इस मामले में, पीडब्लूएम नियंत्रक स्वचालित रूप से पल्स चौड़ाई में वृद्धि करेगा, यानी, चोक में ऊर्जा भंडारण प्रक्रिया लंबी हो जाएगी और तदनुसार, अधिक ऊर्जा भार में स्थानांतरित हो जाएगी। नतीजतन, आउटपुट वोल्टेज नाममात्र पर वापस आ जाएगा।

यदि स्थिरीकरण पीएफएम के सिद्धांत के अनुसार काम करता है, तो लोड के तहत आउटपुट वोल्टेज में कमी के साथ, नाड़ी पुनरावृत्ति दर में वृद्धि होगी। नतीजतन, ऊर्जा के अधिक भागों को लोड में स्थानांतरित किया जाएगा और वोल्टेज आवश्यक रेटिंग के बराबर होगा। यहां यह कहना उचित होगा कि स्विच की बंद स्थिति की अवधि का अनुपात उसके बंद और खुले राज्यों की अवधि के योग के लिए तथाकथित कर्तव्य चक्र डीसी है।

सामान्य तौर पर, पल्स कन्वर्टर्स गैल्वेनिक आइसोलेशन के साथ और उसके बिना उपलब्ध होते हैं। इस लेख में, हम गैल्वेनिक आइसोलेशन के बिना बुनियादी सर्किट देखेंगे: बूस्ट, बक और इनवर्टिंग कन्वर्टर्स। सूत्र में, विन इनपुट वोल्टेज है, वाउट आउटपुट वोल्टेज है, और डीसी कर्तव्य चक्र है।

गैर गैल्वेनिकली आइसोलेटेड हिरन कन्वर्टर-बक कन्वर्टर या स्टेप-डाउन कन्वर्टर

कुंजी टी बंद हो जाती है। जब स्विच बंद होता है, डायोड डी लॉक होता है, करंट प्रवाहित होता है गला घोंटना L तथा भार के आर-पार R बढ़ने लगता है। चाबी खुलती है। जब स्विच खोला जाता है, तो चोक के माध्यम से और लोड के माध्यम से करंट, हालांकि यह घटता है, प्रवाहित होता रहता है, क्योंकि यह तुरंत गायब नहीं हो सकता है, केवल अब सर्किट स्विच के माध्यम से नहीं, बल्कि डायोड के माध्यम से बंद हो गया है जो खुल गया है।

स्विच फिर बंद हो जाता है।यदि उस समय के दौरान स्विच खुला था, चोक के माध्यम से वर्तमान में शून्य तक गिरने का समय नहीं था, तो अब यह फिर से बढ़ जाता है। तो, चोक के माध्यम से और भार के माध्यम से, यह हर समय कार्य करता है स्पंदित धारा (यदि कोई संधारित्र नहीं था)। संधारित्र तरंगों को सुचारू करता है ताकि लोड करंट लगभग स्थिर रहे।

इस प्रकार के एक कनवर्टर में आउटपुट वोल्टेज हमेशा इनपुट वोल्टेज से कम होता है, जो यहां चोक और लोड के बीच व्यावहारिक रूप से विभाजित होता है। इसका सैद्धांतिक मान (आदर्श परिवर्तक के लिए - स्विच और डायोड नुकसान की परवाह किए बिना) निम्न सूत्र का उपयोग करके पाया जा सकता है:

बिजली उत्पन्न करनेवाली अलगाव के बिना बढ़ावा कनवर्टर - बढ़ावा कनवर्टर

स्विच टी बंद है। जब स्विच बंद हो जाता है, डायोड डी बंद हो जाता है, प्रारंभ करनेवाला एल के माध्यम से धारा बढ़ने लगती है। चाबी खुलती है। प्रारंभ करनेवाला के माध्यम से करंट प्रवाहित होता रहता है, लेकिन अब एक खुले डायोड के माध्यम से और प्रारंभ करनेवाला के पार वोल्टेज को स्रोत वोल्टेज में जोड़ा जाता है। लोड आर भर में निरंतर वोल्टेज कैपेसिटर सी द्वारा बनाए रखा जाता है।

स्विच बंद हो जाता है, चोक करंट फिर से बढ़ जाता है। इस प्रकार के कनवर्टर का आउटपुट वोल्टेज हमेशा इनपुट वोल्टेज से अधिक होता है क्योंकि प्रारंभ करनेवाला में वोल्टेज स्रोत वोल्टेज में जोड़ा जाता है। आउटपुट वोल्टेज का सैद्धांतिक मूल्य (एक आदर्श कनवर्टर के लिए) सूत्र का उपयोग करके पाया जा सकता है:

गैल्वेनिक आइसोलेशन-हिरन-बूस्ट-कनवर्टर के बिना इन्वर्टिंग कन्वर्टर

स्विच टी बंद है। चोक एल ऊर्जा भंडार करता है, डायोड डी बंद है। स्विच खुला है - चोक कैपेसिटर C और लोड R को सक्रिय करता है। यहाँ आउटपुट वोल्टेज में नकारात्मक ध्रुवता है।इसका मूल्य सूत्र द्वारा (आदर्श मामले के लिए) पाया जा सकता है:

रैखिक स्टेबलाइजर्स के विपरीत, सक्रिय तत्वों के कम ताप के कारण स्विचिंग स्टेबलाइजर्स की उच्च दक्षता होती है और इसलिए छोटे रेडिएटर क्षेत्र की आवश्यकता होती है। स्विचिंग स्टेबलाइजर्स के विशिष्ट नुकसान आउटपुट और इनपुट सर्किट में आवेग शोर की उपस्थिति के साथ-साथ लंबे समय तक चलने वाले हैं।