स्विचिंग बिजली आपूर्ति - सामान्य सिद्धांत, लाभ और नुकसान

आज, किसी भी घरेलू उपकरण या बिजली आपूर्ति में लोहे के ट्रांसफार्मर को ढूंढना पहले से ही मुश्किल है। 1990 के दशक में, वे तेजी से अतीत में फीका पड़ने लगे, स्विचिंग कन्वर्टर्स या स्विचिंग पावर सप्लाई (संक्षिप्त रूप में SMPS) के लिए रास्ता दे रहे थे।

स्विचिंग बिजली की आपूर्ति आकार, परिणामी डीसी वोल्टेज की गुणवत्ता के मामले में ट्रांसफार्मर से आगे निकल जाती है, आउटपुट वोल्टेज और करंट को विनियमित करने के लिए व्यापक विकल्प होते हैं, और पारंपरिक रूप से आउटपुट अधिभार संरक्षण से लैस होते हैं। और यद्यपि यह माना जाता है कि स्विचिंग बिजली की आपूर्ति घरेलू नेटवर्क में हस्तक्षेप के मुख्य प्रदाता हैं, उनके व्यापक उपयोग को उलटा नहीं किया जा सकता है।

ट्रांसफार्मर की आपूर्ति:

स्विचिंग करंट:

स्विचिंग विद्युत आपूर्ति की सर्वव्यापकता सेमीकंडक्टर स्विचों के कारण है- क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर और डायोड शोट्की… यह फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर है, जो एक चोक या ट्रांसफॉर्मर के साथ मिलकर काम करता है, जो हर आधुनिक स्विचिंग पावर सप्लाई का दिल है: इनवर्टर, वेल्डिंग मशीन, अनइंटरप्टिबल पावर सप्लाई, टीवी, मॉनिटर आदि के लिए बिल्ट-इन पावर सप्लाई। - आजकल लगभग हर जगह केवल पल्स कनवर्ज़न सर्किट का उपयोग किया जाता है।

पल्स कनवर्टर के संचालन का सामान्य सिद्धांत विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के कानून पर आधारित है और इसमें समान है प्रत्येक ट्रांसफार्मर के साथ... एकमात्र अंतर यह है कि 50 हर्ट्ज की मुख्य आवृत्ति के साथ एक वैकल्पिक वोल्टेज सीधे पारंपरिक मुख्य ट्रांसफार्मर की प्राथमिक घुमाव पर लागू होता है और सीधे परिवर्तित होता है (फिर, यदि आवश्यक हो, सुधारा जाता है), और स्विचिंग बिजली की आपूर्ति में, मुख्य वोल्टेज पहले सुधारा जाता है और डीसी में परिवर्तित किया जाता है और फिर एक विशेष उच्च आवृत्ति (50 हर्ट्ज मेन्स की तुलना में) सर्किट का उपयोग करके आगे बढ़ने या घटाने के लिए पल्स में परिवर्तित किया जाता है।

एक स्विचिंग पावर सप्लाई सर्किट में कई मुख्य घटक शामिल होते हैं: एक मेन रेक्टिफायर, एक स्विच (या स्विच), एक ट्रांसफॉर्मर (या चोक), एक आउटपुट रेक्टिफायर, एक कंट्रोल यूनिट और एक स्टेबलाइजेशन और प्रोटेक्शन यूनिट। रेक्टिफायर, स्विच और ट्रांसफॉर्मर (चोक) SMPS सर्किट के पावर पार्ट का आधार बनाते हैं, जबकि इलेक्ट्रॉनिक ब्लॉक (PWM कंट्रोलर सहित) तथाकथित ड्राइवर के होते हैं।

तो, मेन वोल्टेज को रेक्टिफायर के माध्यम से मेन फिल्टर के कैपेसिटर को खिलाया जाता है, जहां इस तरह से एक निरंतर वोल्टेज प्राप्त होता है, जिसमें से अधिकतम 305 से 340 वोल्ट तक होता है, जो कि मेन वोल्टेज के वर्तमान औसत मूल्य पर निर्भर करता है ( 215 से 240 वोल्ट तक)।

सुधारित वोल्टेज को दालों के रूप में ट्रांसफार्मर (चोक) की प्राथमिक वाइंडिंग पर लागू किया जाता है, जिसकी पुनरावृत्ति आवृत्ति आमतौर पर कुंजी नियंत्रण सर्किट द्वारा निर्धारित की जाती है, और जिसकी अवधि आपूर्ति किए गए लोड के औसत वर्तमान द्वारा निर्धारित की जाती है। .

कई दसियों से लेकर कई सौ किलोहर्ट्ज़ की आवृत्ति के साथ एक स्विच ट्रांसफार्मर या चोक की प्राथमिक वाइंडिंग को फिल्टर कैपेसिटर से जोड़ता है और डिस्कनेक्ट करता है, जिससे ट्रांसफार्मर या चोक कोर के चुंबकीयकरण को उलट दिया जाता है।

एक ट्रांसफार्मर और एक चोक के बीच का अंतर: एक चोक में, ऊर्जा को स्रोत से कोर तक संग्रहीत करने और कोर से ऊर्जा को घुमावदार के माध्यम से भार में स्थानांतरित करने के चरण समय में अलग हो जाते हैं, जबकि एक ट्रांसफार्मर में यह एक साथ होता है।

चोक का उपयोग टोपोलॉजी के गैल्वेनिक अलगाव के बिना कन्वर्टर्स में किया जाता है: बूस्ट - बूस्ट, स्टेप - डाउन, साथ ही रिवर्स टोपोलॉजी के गैल्वेनिक आइसोलेशन वाले कन्वर्टर्स में। ट्रांसफार्मर का उपयोग निम्नलिखित टोपोलॉजी के गैल्वेनिक अलगाव वाले कन्वर्टर्स में किया जाता है: ब्रिज-फुल-ब्रिज, हाफ-ब्रिज-हाफ-ब्रिज, पुश-पुल-पुश-पुल, फॉरवर्ड-फॉरवर्ड।

स्विच एक सिंगल हो सकता है (बक-अप कन्वर्टर, फॉरवर्ड कन्वर्टर, गैल्वेनिक आइसोलेशन के बिना बूस्ट या बक कन्वर्टर) या पावर सेक्शन में कई स्विच (हाफ-ब्रिज, ब्रिज, पुश) शामिल हो सकते हैं।

स्विच का नियंत्रण सर्किट स्रोत के आउटपुट से वोल्टेज के लिए या वोल्टेज के लिए एक फीडबैक सिग्नल प्राप्त करता है और इस सिग्नल के मान के अनुसार, पल्स की चौड़ाई (कर्तव्य चक्र), जो स्विच की प्रवाहकीय स्थिति की अवधि को नियंत्रित करता है स्वचालित रूप से समायोजित किया जाता है।

आउटपुट निम्नानुसार व्यवस्थित है। ट्रांसफ़ॉर्मर या प्रारंभ करनेवाला की द्वितीयक वाइंडिंग से, या प्रारंभ करनेवाला की एकल वाइंडिंग से (यदि हम गैल्वेनिक आइसोलेशन के बिना एक कनवर्टर के बारे में बात कर रहे हैं), फुल-वेव रेक्टिफायर के Schottky डायोड के माध्यम से, फ़िल्टर को एक स्पंदित वोल्टेज की आपूर्ति की जाती है संधारित्र।

एक वोल्टेज डिवाइडर भी है जिससे वोल्टेज फीडबैक सिग्नल प्राप्त होता है, और एक करंट सेंसर भी मौजूद हो सकता है। लोड फ़िल्टर कैपेसिटर से एक अतिरिक्त आउटपुट कम-पास फ़िल्टर या सीधे के माध्यम से जुड़ा हुआ है।