बक कनवर्टर - घटक आकार

यह लेख गैल्वेनिक रूप से पृथक स्टेप-डाउन डीसी कनवर्टर, हिरन कनवर्टर टोपोलॉजी के पावर सेक्शन को डिजाइन करने के लिए आवश्यक घटकों की गणना और चयन करने की प्रक्रिया देगा। इस टोपोलॉजी के कन्वर्टर्स इनपुट पर 50 वोल्ट के भीतर और 100 वाट से अधिक नहीं लोड शक्तियों पर डीसी वोल्टेज के लिए उपयुक्त हैं।

सब कुछ जो नियंत्रक और चालक सर्किट के चयन से संबंधित है, साथ ही क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर के प्रकार को इस लेख के दायरे से बाहर छोड़ दिया जाएगा, लेकिन हम प्रत्येक के ऑपरेटिंग मोड की सर्किट और विशेषताओं का विस्तार से विश्लेषण करेंगे। इस प्रकार के कन्वर्टर्स के पावर सेक्शन के मुख्य घटक।

विकास प्रारंभ करें पल्स कनवर्टर, निम्नलिखित प्रारंभिक डेटा को ध्यान में रखें: इनपुट और आउटपुट वोल्टेज मान, अधिकतम स्थिर लोड करंट, पावर ट्रांजिस्टर की स्विचिंग आवृत्ति (कनवर्टर की ऑपरेटिंग आवृत्ति), साथ ही चोक के माध्यम से वर्तमान तरंग भी, पर आधारित ये डेटा, गणना करें चोक अधिष्ठापन, जो आवश्यक पैरामीटर प्रदान करेगा, आउटपुट कैपेसिटर की क्षमता, साथ ही रिवर्स डायोड की विशेषताएं।

• इनपुट वोल्टेज - यूआईएन, वी

• आउटपुट वोल्टेज - यूआउट, वी

• अधिकतम लोड करंट - Iout, A

• चोक के माध्यम से तरंग धारा की सीमा - Idr, A

• ट्रांजिस्टर की स्विचिंग आवृत्ति - f, kHz

कनवर्टर निम्नानुसार काम करता है। ट्रांजिस्टर बंद होने की अवधि के पहले भाग के दौरान, आउटपुट फ़िल्टर कैपेसिटर चार्ज होने पर प्राथमिक शक्ति स्रोत से प्रारंभ करनेवाला के माध्यम से लोड की आपूर्ति की जाती है। जब ट्रांजिस्टर खुला होता है, लोड करंट को कैपेसिटर चार्ज और प्रारंभ करनेवाला करंट द्वारा बनाए रखा जाता है, जिसे तुरंत बाधित नहीं किया जा सकता है, और रिवर्स डायोड द्वारा बंद कर दिया जाता है, जो अब अवधि के दूसरे भाग के दौरान खुला रहता है।

उदाहरण के लिए, मान लें कि हमें 24 वोल्ट के निरंतर वोल्टेज द्वारा संचालित हिरन कनवर्टर की एक टोपोलॉजी विकसित करने की आवश्यकता है, और आउटपुट पर हमें 12 वोल्ट प्राप्त करने की आवश्यकता है जिसमें 1 amp का रेटेड लोड करंट हो और ताकि वोल्टेज रिपल हो आउटपुट 50 एमवी से अधिक नहीं है। बता दें कि कनवर्टर की ऑपरेटिंग फ्रीक्वेंसी 450 kHz है, और प्रारंभ करनेवाला के माध्यम से वर्तमान तरंग अधिकतम लोड करंट के 30% से अधिक नहीं है।

आरंभिक डेटा:

• यूएन = 24 वी

• उउट = 12 वी

• मैं बाहर = 1 ए।

• मैं डॉ = 0.3 * 1 ए = 0.3 ए

• एफ = 450 किलोहर्ट्ज़

चूंकि हम एक पल्स कन्वर्टर के बारे में बात कर रहे हैं, इसके संचालन के दौरान वोल्टेज लगातार चोक पर लागू नहीं किया जाएगा, यह दालों द्वारा सटीक रूप से लागू किया जाएगा, जिसके सकारात्मक भागों की अवधि dT की ऑपरेटिंग आवृत्ति के आधार पर गणना की जा सकती है कनवर्टर और निम्न सूत्र के अनुसार इनपुट और आउटपुट वोल्टेज का अनुपात:

डीटी = यूआउट / (यूएन * एफ),

जहाँ Uout / Uin = DC ट्रांजिस्टर कंट्रोल पल्स का कर्तव्य चक्र है।

स्विचिंग पल्स के सकारात्मक भाग के दौरान, स्रोत कनवर्टर सर्किट को शक्ति देता है, पल्स के नकारात्मक भाग के दौरान, प्रारंभ करनेवाला द्वारा संग्रहीत ऊर्जा को आउटपुट सर्किट में स्थानांतरित किया जाता है।

हमारे उदाहरण के लिए, यह पता चला है: dT = 1.11 μs - वह समय जब इनपुट वोल्टेज कैपेसिटर के साथ प्रारंभ करनेवाला पर कार्य करता है और पल्स के सकारात्मक भाग के दौरान लोड से जुड़ा होता है।

के अनुसार विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के कानून के साथप्रारंभ करनेवाला L (जो चोक है) के माध्यम से वर्तमान Idr में परिवर्तन कॉइल के टर्मिनलों पर लागू वोल्टेज Udr और इसके अनुप्रयोग dT के समय (पल्स के सकारात्मक भाग की अवधि) के समानुपाती होगा:

उद्र = एल * इद्र / डीटी

चोक वोल्टेज Udr - इस मामले में उस अवधि के दौरान इनपुट और आउटपुट वोल्टेज के बीच के अंतर से ज्यादा कुछ नहीं है जब ट्रांजिस्टर कंडक्टिंग स्टेट में होता है:

उद्र = उइन-उउत

और हमारे उदाहरण के लिए यह पता चला है: Udr = 24 - 12 = 12 V - ऑपरेटिंग पल्स के सकारात्मक भाग के दौरान चोक पर लगाए गए वोल्टेज का आयाम।

गला घोंटना

अब, चोक Udr पर लागू वोल्टेज के परिमाण को जानने के बाद, चोक पर ऑपरेटिंग पल्स dT का समय निर्धारित करना, साथ ही चोक Idr के अधिकतम अनुमेय वर्तमान तरंग का मान, हम आवश्यक चोक अधिष्ठापन L की गणना कर सकते हैं :

एल = उदर * डीटी / आईडीआर

हमारे उदाहरण के लिए, यह पता चला है: L = 44.4 μH - काम करने वाले चोक का न्यूनतम अधिष्ठापन, जिसके साथ, नियंत्रण पल्स dT के सकारात्मक भाग की दी गई अवधि के लिए, तरंग का स्विंग Idr से अधिक नहीं होगा।

कंडेनसर

जब चोक के अधिष्ठापन का मूल्य निर्धारित किया जाता है, तो फ़िल्टर के आउटपुट कैपेसिटर के समाई के चयन के लिए आगे बढ़ें। संधारित्र के माध्यम से तरंग धारा प्रारंभ करनेवाला के माध्यम से तरंग धारा के बराबर होती है। इसलिए, आगमनात्मक कंडक्टर के प्रतिरोध और संधारित्र के अधिष्ठापन की उपेक्षा करते हुए, हम संधारित्र की न्यूनतम आवश्यक समाई का पता लगाने के लिए निम्न सूत्र का उपयोग करते हैं:

सी = डीटी * आईडीआर / डीयू,

जहाँ dU संधारित्र के आर-पार वोल्टेज तरंग है।

संधारित्र में वोल्टेज तरंग का मान dU = 0.050 V के बराबर लेते हुए, हमारे उदाहरण के लिए हमें C = 6.66 μF - फिल्टर के आउटपुट कैपेसिटर का न्यूनतम समाई मिलता है।

डायोड

अंत में, यह काम करने वाले डायोड के पैरामीटर निर्धारित करने के लिए बनी हुई है। डायोड के माध्यम से प्रवाह तब होता है जब इनपुट वोल्टेज प्रारंभ करनेवाला से डिस्कनेक्ट हो जाता है, अर्थात ऑपरेटिंग पल्स के दूसरे भाग में:

Id = (1 -DC) * Iout — डायोड के माध्यम से औसत धारा जब यह खुला और प्रवाहकीय होता है।

हमारे उदाहरण के लिए Id = (1 -Uout / Uin) * Iout = 0.5 A — आप इनपुट से अधिक अधिकतम रिवर्स वोल्टेज के साथ 1 A के करंट के लिए एक Schottky डायोड चुन सकते हैं, जो कि लगभग 30 वोल्ट है।