बिजली आपूर्ति स्विच करने का कार्य सिद्धांत + सर्किट आरेख विश्लेषण

1. स्विचिंग विद्युत आपूर्ति का अवलोकन

बिजली की आपूर्ति बदलनाएक उच्च आवृत्ति विद्युत ऊर्जा रूपांतरण उपकरण है, जिसे स्विचिंग बिजली आपूर्ति या स्विचिंग कनवर्टर के रूप में भी जाना जाता है। यह एक उच्च गति स्विचिंग ट्यूब के माध्यम से इनपुट वोल्टेज को उच्च आवृत्ति पल्स सिग्नल में स्विच करता है, और फिर प्रसंस्करण के माध्यम से विद्युत ऊर्जा को एक रूप से दूसरे रूप में परिवर्तित करता है।ट्रांसफार्मर, रेक्टिफायर सर्किट और फ़िल्टरिंग सर्किट, और अंत में बिजली आपूर्ति के लिए एक स्थिर कम तरंग डीसी वोल्टेज प्राप्त करता है।

स्विचिंग बिजली आपूर्ति में उच्च दक्षता, अच्छी स्थिरता, छोटे आकार, हल्के वजन, उच्च विश्वसनीयता के फायदे हैं और इसे विभिन्न उपकरण बिजली आवश्यकताओं के लिए अनुकूलित किया जा सकता है।

औद्योगिक स्वचालन, संचार और नई ऊर्जा सहित विभिन्न क्षेत्रों में स्विचिंग बिजली आपूर्ति का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। औद्योगिक स्वचालन के क्षेत्र में, स्विचिंग बिजली आपूर्ति उपकरणों के कुशल और स्थिर संचालन को सुनिश्चित करने के लिए विभिन्न स्वचालन उपकरणों के लिए स्थिर बिजली समर्थन प्रदान करती है।

संचार के क्षेत्र में, संचार प्रणाली की सिग्नल ट्रांसमिशन स्थिरता सुनिश्चित करने और संचार गुणवत्ता में सुधार करने के लिए वायरलेस बेस स्टेशन, नेटवर्क उपकरण इत्यादि में स्विचिंग बिजली आपूर्ति का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। नई ऊर्जा के क्षेत्र में, स्विचिंग बिजली आपूर्ति सौर और पवन ऊर्जा प्रणालियों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है, जिससे नवीकरणीय ऊर्जा के प्रभावी उपयोग में मदद मिलती है।

स्विचिंग बिजली आपूर्ति मोटे तौर पर चार मुख्य घटकों से बनी होती है: इनपुट सर्किट, कनवर्टर, नियंत्रण सर्किट और आउटपुट सर्किट। निम्नलिखित एक विशिष्ट स्विचिंग बिजली आपूर्ति योजनाबद्ध ब्लॉक आरेख है, स्विचिंग बिजली आपूर्ति को समझने के लिए इसमें महारत हासिल करना हमारे लिए महत्वपूर्ण है।

2. स्विचिंग बिजली आपूर्ति का वर्गीकरण

स्विचिंग बिजली आपूर्ति को विभिन्न वर्गीकरण मानकों के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है। निम्नलिखित कई सामान्य वर्गीकरण विधियाँ हैं:

1. इनपुट पावर प्रकार द्वारा वर्गीकरण:
एसी-डीसी स्विचिंग बिजली की आपूर्ति: एसी बिजली को डीसी बिजली में परिवर्तित करती है।
डीसी-डीसी स्विचिंग बिजली की आपूर्ति: डीसी बिजली को दूसरे डीसी वोल्टेज में परिवर्तित करती है।

2. कार्य पद्धति के अनुसार वर्गीकरण:
सिंगल-एंडेड स्विचिंग बिजली आपूर्ति: इसमें केवल एक स्विच ट्यूब है, जो कम-शक्ति अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।
डुअल-एंड स्विचिंग बिजली आपूर्ति: इसमें दो स्विच ट्यूब हैं, जो उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं।

3. टोपोलॉजी द्वारा वर्गीकरण:
टोपोलॉजी के अनुसार, इसे मोटे तौर पर बक, बूस्ट, बक-बूस्ट, फ्लाईबैक, फॉरवर्ड, टू-ट्रांजिस्टर फॉरवर्ड, पुश-पुल, हाफ ब्रिज, फुल ब्रिज आदि में विभाजित किया जा सकता है। ये वर्गीकरण विधियां उनका केवल एक हिस्सा हैं। स्विचिंग बिजली आपूर्ति को अन्य विशिष्ट आवश्यकताओं और अनुप्रयोगों के अनुसार अधिक विस्तार से वर्गीकृत किया जा सकता है।

इसके बाद, हम आमतौर पर इस्तेमाल होने वाले फ्लाईबैक और फॉरवर्ड का परिचय देंगे। फॉरवर्ड और फ्लाईबैक दो अलग-अलग स्विचिंग बिजली आपूर्ति प्रौद्योगिकियां हैं। फॉरवर्ड स्विचिंग बिजली आपूर्ति एक स्विचिंग बिजली आपूर्ति को संदर्भित करती है जो युग्मित ऊर्जा को अलग करने के लिए एक आगे उच्च आवृत्ति ट्रांसफार्मर का उपयोग करती है, और संबंधित फ्लाईबैक स्विचिंग बिजली आपूर्ति एक फ्लाईबैक स्विचिंग बिजली आपूर्ति है।

2.1 फॉरवर्ड स्विचिंग बिजली की आपूर्ति

संरचना में फॉरवर्ड स्विचिंग बिजली की आपूर्ति अधिक जटिल है, लेकिन आउटपुट पावर बहुत अधिक है, 100W-300W स्विचिंग बिजली की आपूर्ति के लिए उपयुक्त है, आमतौर पर कम वोल्टेज, उच्च-वर्तमान स्विचिंग बिजली की आपूर्ति में उपयोग किया जाता है, अधिक व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है, फॉरवर्ड स्विचिंग बिजली की आपूर्ति के लिए विशेष रूप से जब स्विचिंग ट्यूब चालू होती है, तो आउटपुट ट्रांसफार्मर सीधे चुंबकीय क्षेत्र ऊर्जा से जुड़े माध्यम के रूप में कार्य करता है, विद्युत ऊर्जा और चुंबकीय ऊर्जा एक दूसरे में परिवर्तित हो जाती है, ताकि एक ही समय में इनपुट और आउटपुट।

दैनिक अनुप्रयोग में भी कमियाँ हैं: जैसे रिवर्स संभावित वाइंडिंग को बढ़ाने की आवश्यकता (रिवर्स क्षमता द्वारा उत्पन्न ट्रांसफार्मर प्राथमिक कॉइल को स्विचिंग ट्यूब टूटने से रोकने के लिए), ऊर्जा भंडारण फ़िल्टरिंग के लिए एक से अधिक प्रारंभ करनेवाला, इसलिए फ्लाईबैक स्विचिंग बिजली आपूर्ति की तुलना में, इसकी लागत अधिक है, और फ्लाईबैक स्विचिंग बिजली आपूर्ति ट्रांसफार्मर की मात्रा की तुलना में आगे स्विचिंग बिजली आपूर्ति ट्रांसफार्मर की मात्रा बड़ी है।

फॉरवर्ड स्विचिंग बिजली की आपूर्ति

2.2 फ्लाईबैक स्विचिंग बिजली की आपूर्ति

जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है, फ्लाईबैक स्विचिंग बिजली आपूर्ति एक स्विच बिजली आपूर्ति को संदर्भित करती है जो इनपुट और आउटपुट सर्किट को अलग करने के लिए फ्लाईबैक उच्च आवृत्ति ट्रांसफार्मर का उपयोग करती है। इसका ट्रांसफार्मर न केवल ऊर्जा संचारित करने के लिए वोल्टेज को परिवर्तित करने की भूमिका निभाता है, बल्कि ऊर्जा भंडारण प्रारंभ करनेवाला की भूमिका भी निभाता है। इसलिए, फ्लाईबैक ट्रांसफार्मर एक प्रारंभ करनेवाला के डिजाइन के समान है। सभी सर्किट अपेक्षाकृत सरल और नियंत्रित करने में आसान हैं। फ्लाईबैक का व्यापक रूप से 5W-100W के कम-शक्ति अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है।

फ्लाईबैक स्विचिंग बिजली आपूर्ति के लिए, जब स्विच ट्यूब चालू होती है, तो ट्रांसफार्मर के प्राथमिक प्रारंभकर्ता की धारा बढ़ जाती है। चूंकि फ्लाईबैक सर्किट के आउटपुट कॉइल के विपरीत छोर होते हैं, आउटपुट डायोड बंद हो जाता है, ट्रांसफार्मर ऊर्जा संग्रहीत करता है, और आउटपुट कैपेसिटर द्वारा लोड को ऊर्जा की आपूर्ति की जाती है। जब स्विच ट्यूब बंद हो जाती है, तो ट्रांसफार्मर के प्राथमिक प्रेरक का प्रेरक वोल्टेज उलट जाता है। इस समय, आउटपुट डायोड चालू होता है, और कैपेसिटर को चार्ज करते समय ट्रांसफार्मर की ऊर्जा डायोड के माध्यम से लोड को आपूर्ति की जाती है।

फ्लाईबैक स्विचिंग बिजली की आपूर्ति

तुलना से, यह देखा जा सकता है कि फॉरवर्ड उत्तेजना के ट्रांसफार्मर में केवल ट्रांसफार्मर का कार्य होता है, और पूरे को ट्रांसफार्मर के साथ एक हिरन सर्किट के रूप में माना जा सकता है। फ्लाईबैक ट्रांसफॉर्मर को ट्रांसफॉर्मर फ़ंक्शन के साथ एक प्रारंभकर्ता के रूप में माना जा सकता है, यह एक हिरन-बूस्ट सर्किट है। सामान्य तौर पर, फॉरवर्ड फ्लाईबैक कार्य सिद्धांत अलग होता है, फॉरवर्ड प्राथमिक कार्य द्वितीयक कार्य होता है, द्वितीयक वर्तमान प्रारंभकर्ता के साथ वर्तमान को नवीनीकृत करने के लिए काम नहीं करता है, आमतौर पर सीसीएम मोड।

पावर फैक्टर आम तौर पर उच्च नहीं होता है, और इनपुट और आउटपुट और परिवर्तनीय कर्तव्य चक्र आनुपातिक होता है। फ्लाईबैक प्राथमिक कार्य है, द्वितीयक कार्य नहीं करता है, दोनों पक्ष स्वतंत्र रूप से, आम तौर पर डीसीएम मोड, लेकिन ट्रांसफार्मर का अधिष्ठापन अपेक्षाकृत छोटा होगा, और हवा के अंतराल को जोड़ने की आवश्यकता होगी, इसलिए आमतौर पर छोटे और मध्यम शक्ति के लिए उपयुक्त है।

फॉरवर्ड ट्रांसफार्मर आदर्श है, कोई ऊर्जा भंडारण नहीं है, लेकिन क्योंकि उत्तेजना प्रेरण एक सीमित मूल्य है, उत्तेजना प्रवाह कोर को बड़ा बनाता है, फ्लक्स संतृप्ति से बचने के लिए, ट्रांसफार्मर को फ्लक्स रीसेट के लिए सहायक घुमावदार की आवश्यकता होती है।

फ्लाईबैक ट्रांसफार्मर को युग्मित अधिष्ठापन के एक रूप के रूप में देखा जा सकता है, फ्लाईबैक ट्रांसफार्मर के इनपुट और आउटपुट वोल्टेज विपरीत ध्रुवता के कारण पहले ऊर्जा भंडारण और फिर छुट्टी दे दी जाती है, इसलिए जब स्विचिंग ट्यूब डिस्कनेक्ट हो जाती है, तो माध्यमिक प्रदान कर सकता हैचुंबकीय कोरएक रीसेट वोल्टेज के साथ, और इस प्रकार फ्लाईबैक ट्रांसफार्मर को अतिरिक्त फ्लक्स रीसेट वाइंडिंग जोड़ने की आवश्यकता नहीं होती है।