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चुंबकीय अनुनाद ऊर्जा स्रोत. एलएलसी रेज़ोनेंट एसएमपीएस आईआरएस27952 रेज़ोनेंट उच्च वोल्टेज बिजली आपूर्ति सर्किट पर आधारित है

अर्ध-पुल अर्ध-गुंजयमान विद्युत आपूर्ति

ब्रिज और हाफ-ब्रिज कन्वर्टर्स के आधार पर एकत्रित स्विचिंग बिजली आपूर्ति की विशेषताओं में सुधार करने के लिए, विशेष रूप से, वर्तमान की संभावना को कम करने और दक्षता बढ़ाने के लिए, लेखक ऐसे स्रोतों को अर्ध-गुंजयमान ऑपरेटिंग मोड में स्थानांतरित करने का प्रस्ताव करते हैं। वर्णित आलेख ऐसी बिजली आपूर्ति का एक व्यावहारिक उदाहरण प्रदान करता है।

अक्सर, आकार और वजन को कम करने के लिए, नेटवर्क ट्रांसफार्मर वाली बिजली आपूर्ति (पीएस) को पल्स वोल्टेज कनवर्टर्स से बदल दिया जाता है। इससे लाभ स्पष्ट है: कम वजन और आयाम, घुमावदार उत्पादों के लिए तांबे की काफी कम खपत, बिजली आपूर्ति की उच्च दक्षता। हालाँकि, स्पंदित बिजली आपूर्ति के नुकसान भी हैं: खराब विद्युत चुम्बकीय अनुकूलता, पुश-पुल कन्वर्टर्स में ट्रांजिस्टर के माध्यम से करंट आने की संभावना, ओवरकरंट सुरक्षा सर्किट शुरू करने की आवश्यकता, और कैपेसिटिव लोड को सीमित करने के लिए विशेष उपाय किए बिना शुरू करने में कठिनाई। आवेशित धारा।

आइए, पुश-पुल हाफ-ब्रिज सेल्फ-ऑसिलेटिंग वोल्टेज कनवर्टर के उदाहरण का उपयोग करके विचार करें कि इसके ऑपरेटिंग मोड को बदलकर इन नुकसानों को कुछ हद तक कैसे समाप्त या कम किया जा सकता है। आइए एक गुंजयमान सर्किट शुरू करके कनवर्टर को अर्ध-गुंजयमान ऑपरेटिंग मोड में स्विच करें। इस मामले में पल्स ट्रांसफार्मर की प्राथमिक वाइंडिंग के माध्यम से करंट का आकार चित्र में दिखाया गया है। 1.

चित्र में. चित्रा 2 स्विचिंग ट्रांजिस्टर में से एक के लिए वोल्टेज और वर्तमान तरंग रूपों को दिखाता है। आंकड़ों से यह देखा जा सकता है कि कनवर्टर अर्ध-गुंजयमान मोड में काम करता है - इस मामले में कोई थ्रू करंट नहीं है।

स्विचिंग ट्रांजिस्टर के आधार पर वोल्टेज कम हो जाता है और पल्स के अंत में शून्य हो जाता है। इस प्रकार, अर्ध-गुंजयमान ऑपरेटिंग मोड में संक्रमण ट्रांजिस्टर स्विच करने में गतिशील नुकसान और स्पंदित बिजली आपूर्ति के साथ संवेदनशील उपकरणों की विद्युत चुम्बकीय संगतता से जुड़ी समस्याओं को पूरी तरह से समाप्त कर देता है, क्योंकि उत्पन्न दोलनों का स्पेक्ट्रम तेजी से संकुचित हो जाता है।

एक आधा-पुल कनवर्टर एक पुश-पुल ब्रिज कनवर्टर से उपयोग किए जाने वाले ट्रांजिस्टर की कम संख्या में भिन्न होता है; मध्य आउटपुट के साथ पुश-पुल से - ट्रांजिस्टर पर आधा वोल्टेज। एक स्व-उत्पादक कनवर्टर एक मास्टर ऑसिलेटर वाले कनवर्टर्स से भिन्न होता है, सबसे पहले, तत्वों की न्यूनतम संख्या, अधिकतम संभव दक्षता में, और एक संतृप्त सहायक ट्रांसफार्मर के उपयोग से वर्तमान की संभावना को बाहर करने की गारंटी होती है।

सूचीबद्ध नुकसानों से रहित, अर्ध-पुल अर्ध-गुंजयमान बिजली आपूर्ति का सर्किट, चित्र में दिखाया गया है। 3.

(बड़ा करने के लिए क्लिक करें)

मुख्य तकनीकी विशेषताएँ

• आपूर्ति वोल्टेज परिवर्तन अंतराल, वी...198...264
• अधिकतम दक्षता, %......92
• आउटपुट वोल्टेज, वी, 36 ओम के लोड प्रतिरोध के साथ......36
• ऑपरेटिंग आवृत्ति रूपांतरण अंतराल, kHz......12...57
• अधिकतम आउटपुट पावर, डब्ल्यू......70
• ऑपरेटिंग आवृत्ति के साथ आउटपुट वोल्टेज तरंग का अधिकतम आयाम, V......2.2

आईपी ​​में निम्नलिखित घटक शामिल हैं: शोर दमन फ़िल्टर C1C2L1, जो आपूर्ति नेटवर्क में कनवर्टर द्वारा बनाई गई उच्च आवृत्ति तरंगों के प्रवेश को रोकता है; फ़िल्टर कैपेसिटर C3 के साथ नेटवर्क रेक्टिफायर VD1; लोड R1R2VD2K1U1VD3VD4R6R7C7 में ओवरलोड और शॉर्ट सर्किट के खिलाफ सुरक्षा सर्किट। सुरक्षा सर्किट नगण्य धारा की खपत करता है, इसलिए इसका स्रोत की समग्र दक्षता पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है, लेकिन यदि आवश्यक हो, तो जेनर डायोड VD2 को उच्च वोल्टेज वाले के साथ बदलकर दक्षता को थोड़ा बढ़ाया जा सकता है। प्रतिरोधक R6 और R7 एक वोल्टेज डिवाइडर बनाते हैं जो थाइरिस्टर ऑप्टोकॉप्लर के उत्सर्जक डायोड को चालू करने के लिए आवश्यक है। यदि इन निश्चित प्रतिरोधों को एक परिवर्तनीय अवरोधक से प्रतिस्थापित किया जाता है, तो सुरक्षा सीमा को बहुत व्यापक सीमा के भीतर समायोजित किया जा सकता है। यदि आप बड़ी कैपेसिटेंस (5000 μF से अधिक) के साथ लोड को पावर देने की योजना बना रहे हैं, तो झूठी सुरक्षा ट्रिगर्स को खत्म करने के लिए, आपको कैपेसिटर सी 7 की कैपेसिटेंस बढ़ानी चाहिए, हालांकि, इस मामले में स्रोत चालू करने से पहले प्रतीक्षा समय बढ़ जाएगा।

तत्व R3, R4, C4, C5 एक वोल्टेज विभक्त बनाते हैं। बिजली की आपूर्ति बंद करने के बाद फ़िल्टर C3 और डिवाइडर C4C5 के कैपेसिटर को डिस्चार्ज करने के लिए प्रतिरोधक R3, R4 आवश्यक हैं। कैपेसिटर C6 और प्रारंभ करनेवाला L2 एक गुंजयमान सर्किट हैं। ट्रिगरिंग सर्किट बिल्कुल वैसा ही है जैसा लेख में वर्णित डिवाइस में है। इसमें ट्रांजिस्टर VT3, रेसिस्टर R10-R12 और कैपेसिटर C10 शामिल हैं। ट्रांजिस्टर VT3 हिमस्खलन मोड में काम करता है। ट्रिगरिंग पल्स ट्रांजिस्टर VT2 को खोलता है, प्रारंभिक विषमता प्रदान करता है।

डायोड VD5-VD8 - फिल्टर कैपेसिटर C8, C9 के साथ आउटपुट रेक्टिफायर। LED HL1 आईपी के आउटपुट पर वोल्टेज की उपस्थिति को इंगित करता है। दोलनों की स्व-उत्पत्ति वर्तमान-सीमित अवरोधक R9 के माध्यम से ट्रांसफार्मर T1 की वाइंडिंग III से ट्रांसफार्मर T2 की वाइंडिंग III तक सकारात्मक प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप होती है। जैसे-जैसे इसका प्रतिरोध कम होता जाता है, रूपांतरण आवृत्ति कम होती जाती है, जिससे स्रोत की अधिकतम दक्षता उच्च भार शक्ति की ओर स्थानांतरित हो जाती है।

डिवाइस कैपेसिटर K73-17 (C1, C2, C6, C9, C10), K73-11 (C4, C5), K50-32 (C3), K50-24 (C7, C8) का उपयोग करता है। सभी प्रतिरोधक C2-23 हैं। निर्दिष्ट कैपेसिटर और प्रतिरोधकों के बजाय, अन्य घटकों का उपयोग करना संभव है, हालांकि, कैपेसिटर को बिजली आपूर्ति रूपांतरण की ऑपरेटिंग आवृत्ति रेंज में न्यूनतम ढांकता हुआ हानि स्पर्शरेखा के साथ चुना जाना चाहिए।

डायोड ब्रिज वीडी1 - 1 ए से अधिक की अनुमेय फॉरवर्ड धारा और कम से कम 400 वी की अनुमेय रिवर्स वोल्टेज वाला कोई भी, उदाहरण के लिए बीआर310। असतत डायोड का उपयोग करना भी संभव है, उदाहरण के लिए KD202R, जो एक ब्रिज सर्किट के माध्यम से जुड़ा हुआ है। डिवाइस में KT315G (VT3) ट्रांजिस्टर का उपयोग करना सबसे अच्छा है - ट्रिगरिंग सर्किट तुरंत इसके साथ काम करेगा, KT315B ट्रांजिस्टर का चयन करना होगा, और KT315A, KT315V ट्रांजिस्टर का उपयोग न करना बेहतर है। ट्रांजिस्टर KT826V (VT1, VT2) KT826 या KT812A, KT812B श्रृंखला में से किसी के साथ विनिमेय हैं। कम नुकसान के कारण, ट्रांजिस्टर को हीट सिंक पर स्थापित नहीं किया जा सकता है। आउटपुट रेक्टिफायर KD213A (VD5-VD8) के डायोड को KD213B, KD213V या KD2997, KD2999 श्रृंखला से बदला जा सकता है। उन्हें कम से कम 10 सेमी2 के शीतलन सतह क्षेत्र वाले हीट सिंक पर स्थापित किया जाना चाहिए।

आईपी ​​24 V के ऑपरेटिंग वोल्टेज के साथ एक विद्युत चुम्बकीय डीसी रिले GBR10.1-11.24 का उपयोग करता है, जो 250 V तक के वोल्टेज वाले सर्किट में 8 A के प्रत्यावर्ती धारा को स्विच करने में सक्षम है। इसे अनुमेय स्विच वाले किसी अन्य द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है। 250 वी वोल्टेज वाले सर्किट में कम से कम 1 ए का करंट। हालांकि, बिजली आपूर्ति की दक्षता बढ़ाने के लिए न्यूनतम स्विचिंग करंट वाले रिले का उपयोग करने की सलाह दी जाती है, क्योंकि स्विचिंग करंट जितना कम होगा, प्रतिरोधों आर1 का प्रतिरोध उतना ही अधिक होगा। , R2 और उन पर कम बिजली खर्च होगी।

चोक L1, L2 और ट्रांसफार्मर T1 का उपयोग पुराने EC1060 कंप्यूटर से तैयार किया गया था: L1 - I5, L2 - 4777026 या 009-01, T1 - 052-02। आप इन्हें स्वयं बना सकते हैं. प्रारंभ करनेवाला L1 फेराइट (उदाहरण के लिए, ग्रेड M2000NM-A या M2000NM1-17) या अलसिफ़र से बने एक रिंग चुंबकीय कोर K28x16x9 पर घाव (एक ही समय में दो वाइंडिंग) है। इसकी वाइंडिंग में PEV-2 0.3 तार के 315 मोड़ हैं।

गुंजयमान चोक L2 M2000NM-A फेराइट से बने रिंग चुंबकीय कोर K20x10x5 पर घाव है। इसकी वाइंडिंग में PEV-2 0.6 तार के 13 मोड़ हैं।

ट्रांसफार्मर T1 M2000NM1-17 फेराइट से बने रिंग चुंबकीय कोर K45x28x8 पर घाव है। वाइंडिंग I में PEV-2 0.6 तार के 200 फेरे हैं, वाइंडिंग II में PEV-2 1 तार के 35 फेरे हैं, वाइंडिंग III में PEV-2 0.6 तार के 5 फेरे हैं। चुंबकीय सर्किट पर वाइंडिंग लगाने का क्रम मनमाना है। वाइंडिंग के बीच इन्सुलेशन की एक परत रखना आवश्यक है, उदाहरण के लिए, फ्लोरोप्लास्टिक टेप। इसके अलावा, ट्रांसफार्मर को संसेचित किया जाना चाहिए, उदाहरण के लिए, मोमबत्तियों या सेरेसिन से पैराफिन के साथ। इससे न केवल इन्सुलेशन की ढांकता हुआ ताकत बढ़ेगी, बल्कि निष्क्रिय होने पर स्रोत द्वारा निर्मित गुंजन भी कम हो जाएगा।

ट्रांसफार्मर T2 M2000NM-A फेराइट से बने रिंग चुंबकीय कोर K20x10x5 पर घाव है। वाइंडिंग I और II प्रत्येक में PEV-2 0.3 तार के सात मोड़ होते हैं (वे एक साथ दो तारों में लपेटे जाते हैं), और वाइंडिंग III में PEV-2 0.3 तार के नौ मोड़ होते हैं।

बिजली आपूर्ति का डिज़ाइन मनमाना हो सकता है; बोर्ड पर तत्वों की सापेक्ष स्थिति महत्वपूर्ण नहीं है। केवल प्राकृतिक संवहन द्वारा अर्धचालक उपकरणों में अच्छा वायु प्रवाह सुनिश्चित करना या पंखे के पास संचालित उपकरण के अंदर बिजली की आपूर्ति स्थापित करना महत्वपूर्ण है।

वर्णित आईपी को व्यावहारिक रूप से समायोजन की आवश्यकता नहीं है, हालांकि यह सुनिश्चित करना उचित है कि कनवर्टर अर्ध-गुंजयमान मोड में काम करता है। ऐसा करने के लिए, एक समतुल्य भार बिजली आपूर्ति के आउटपुट से जुड़ा होता है - 100 डब्ल्यू की शक्ति और 36 ओम के प्रतिरोध वाला एक अवरोधक। 0.1...1 ओम के प्रतिरोध और 1...2 W की शक्ति वाला एक अतिरिक्त अवरोधक कैपेसिटर C6 के साथ श्रृंखला में जुड़ा हुआ है। ऑसिलोस्कोप जांच एक अतिरिक्त अवरोधक से जुड़ी होती है: सामान्य - वोल्टेज विभक्त R3R4C4C5 के मध्य बिंदु तक, सिग्नल - कैपेसिटर C6 से। यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि ऑसिलोस्कोप गैल्वेनिक रूप से नेटवर्क से जुड़ा नहीं है। यदि कनेक्ट किया गया है, तो इसे 1:1 के परिवर्तन अनुपात के साथ एक आइसोलेशन ट्रांसफार्मर के माध्यम से नेटवर्क से जोड़ा जाना चाहिए। किसी भी स्थिति में, सुरक्षा नियमों का पालन किया जाना चाहिए। आईपी ​​पर बिजली लागू करके, सुनिश्चित करें कि शून्य पर विराम के साथ घंटी के आकार की वर्तमान पल्स हैं। यदि पल्स का आकार चित्र में दिखाए गए आकार से भिन्न है। 1, अनुनाद प्राप्त होने तक प्रारंभ करनेवाला L2 के घुमावों की संख्या का चयन करना आवश्यक है।

0.1 ओम के प्रतिरोध वाले एक अतिरिक्त अवरोधक पर, पल्स आयाम लगभग 0.1 V होना चाहिए। अब आपको स्विचिंग ट्रांजिस्टर VT2 पर करंट और वोल्टेज के आकार की तुलना चित्र में दिखाए गए आकार से करनी चाहिए। 2 ग्राफ़. यदि वे आकार में करीब हैं, तो आईपी अर्ध-गुंजयमान मोड में काम करता है।

सुरक्षा सीमा को बदला जा सकता है. ऐसा करने के लिए, रोकनेवाला R7 के प्रतिरोध का चयन करें ताकि सुरक्षा आवश्यक लोड करंट पर संचालित हो। यदि लोड पावर 70 W से कम होने पर बिजली आपूर्ति बंद करना आवश्यक है, तो रोकनेवाला R7 का प्रतिरोध कम किया जाना चाहिए।

स्विच ऑन करने के समय कैपेसिटर C3 के चार्जिंग करंट को सीमित करने के लिए, हम 5.6 ... 10 ओम के प्रतिरोध वाले एक अवरोधक को 2 W की शक्ति के साथ किसी भी नेटवर्क तार के अंतराल से जोड़ने की सलाह देते हैं।

साहित्य

1. बाराबोश्किन डी. बेहतर किफायती बिजली आपूर्ति। - रेडियो, 1985, संख्या 6, पृ. 51.52.
2. कोनोवलोव ई. अर्ध-गुंजयमान वोल्टेज कनवर्टर। - रेडियो, 1996, नंबर 2, पृ. 52-55.

अन्य लेख देखेंअनुभाग।

द्वारा भेजी गई सामग्रियों के आधार पर यह आलेख तैयार किया गया है अलेक्जेंडर जर्मनोविच सेमेनोव, वैज्ञानिक और उत्पादन रूसी-मोल्दोवन उद्यम "एल्कोन", चिसीनाउ के निदेशक। उद्यम के मुख्य अभियंता ने भी लेख की तैयारी में भाग लिया अलेक्जेंडर अनातोलीयेविच पेनिन. अलेक्जेंडर जर्मनोविच लिखते हैं:
"बिजली आपूर्ति के क्षेत्र में विशेषज्ञता, हम आउटपुट मापदंडों के गहन समायोजन के साथ गुंजयमान कन्वर्टर्स के निर्माण के लिए एक विधि बनाने में कामयाब रहे, जो अब तक ज्ञात लोगों से अलग है। इस विधि के लिए एक अंतरराष्ट्रीय पेटेंट प्राप्त हुआ था। विधि के फायदे सबसे अधिक हैं शक्तिशाली स्रोतों का निर्माण करते समय पूरी तरह से प्रकट होता है - 500 से दस किलोवाट तक - स्रोत। कनवर्टर को आउटपुट पर शॉर्ट सर्किट के खिलाफ तेज़ सुरक्षा सर्किट की आवश्यकता नहीं होती है क्योंकि व्यावहारिक रूप से किसी भी मोड में स्विच वर्तमान में कोई बाधा नहीं होती है। धाराओं के माध्यम से होने की संभावना भी समाप्त हो गया है। चूंकि भौतिक रूप से (प्रतिक्रिया के बिना) कनवर्टर एक वर्तमान स्रोत है, अब आपूर्ति नेटवर्क रेक्टिफायर के फ़िल्टर कैपेसिटर को कनवर्टर के आउटपुट में स्थानांतरित करना संभव है, जिससे 0.92-0.96 का पावर फैक्टर प्राप्त करना संभव हो गया है भार के आधार पर। गुंजयमान सर्किट की आवृत्ति नहीं बदलती है, और इससे सभी दिशाओं में कनवर्टर के विकिरण को प्रभावी ढंग से फ़िल्टर करना संभव हो जाता है। व्यावहारिक कार्यान्वयन विद्युत रासायनिक सुरक्षा के लिए वर्तमान स्रोतों के रूप में किया जाता है - कैथोडिक सुरक्षा स्टेशन एल्कॉन ब्रांड का। पावर 600, 1500, 3000 और 5000 वॉट। नाममात्र मोड में दक्षता 0.93-095 के स्तर पर है। SKZ ने NPO "VZLET" में प्रमाणन परीक्षण पास किया। यह एक धीमा, खींचा हुआ कार्यान्वयन है। यह सब विचार की व्यवहार्यता की पुष्टि करता है। हालाँकि, मुझे ऐसा लगता है कि व्यावसायिक सफलता हासिल करने के लिए, इस विचार की ओर ध्यान आकर्षित करने के लिए इसे लोकप्रिय बनाना आवश्यक है।"
खैर, सहकर्मियों की मदद करना हमेशा खुशी की बात होती है, खासकर जब से एल्कॉन उत्पादों का अंतर्निहित विचार नया है।

वर्तमान में, व्यावसायिक उपयोग के लिए विकसित पावर इलेक्ट्रॉनिक्स उपकरणों और उपकरणों को वजन, आयाम, दक्षता, विश्वसनीयता और लागत जैसे मानदंडों के अनुसार सक्रिय रूप से अनुकूलित किया जाता है। ये आवश्यकताएं लगातार अधिक कठोर होती जा रही हैं, अर्थात, ग्राहक न्यूनतम आयाम और वजन वाला एक उपकरण चाहता है, और साथ ही उच्च दक्षता, उच्च विश्वसनीयता और कम लागत वाला उपकरण चाहता है।

उत्पादों के उपभोक्ता गुणों में सुधार करने के लिए, प्रसिद्ध उपायों का सहारा लेना आवश्यक है: रूपांतरण की ऑपरेटिंग आवृत्तियों को बढ़ाना, बिजली तत्वों पर बिजली के नुकसान को कम करना, सर्किट के पावर हिस्से में गतिशील अधिभार को कम करना या समाप्त करना। अक्सर ये उपाय एक-दूसरे के विपरीत होते हैं, और कुछ निश्चित परिणाम प्राप्त करने के लिए, डेवलपर कुछ, कभी-कभी बहुत कठिन, समझौता करता है। इसलिए, कनवर्टर प्रौद्योगिकी के मापदंडों का और अधिक अनुकूलन इन उपकरणों के निर्माण के लिए नए सिद्धांतों पर स्विच करके ही संभव है।

यह समझने के लिए कि एल्कॉन द्वारा पेश की गई वोल्टेज विनियमन की विधि मौलिक रूप से कैसे भिन्न है और इसमें क्या नवीनता है, पहले नियामकों के पारंपरिक डिजाइन के बारे में बात करते हैं। डीसी-डीसी कन्वर्टर्स (डीसी/डीसी कन्वर्टर्स), जो पावर इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में उपकरणों का एक महत्वपूर्ण वर्ग है, पारंपरिक रूप से निम्नलिखित योजना के अनुसार बनाए जाते हैं: प्राथमिक लिंक डीसी वोल्टेज को उच्च-आवृत्ति वैकल्पिक वोल्टेज में परिवर्तित करता है; द्वितीयक लिंक प्रत्यावर्ती वोल्टेज को प्रत्यक्ष वोल्टेज में परिवर्तित करता है। कनवर्टर में आमतौर पर एक नियामक होता है जो आउटपुट डीसी वोल्टेज को नियंत्रित करता है या इसे आवश्यक स्तर पर बनाए रखता है।

उच्च-आवृत्ति रूपांतरण विभिन्न सर्किटों का उपयोग करके किया जा सकता है, लेकिन अगर हम पुश-पुल सर्किट के बारे में बात करते हैं, तो हम दो प्रकारों का नाम दे सकते हैं: पावर स्विच करंट के आयताकार आकार वाले सर्किट और साइनसॉइडल (या अर्ध-साइनसॉइडल) वाले गुंजयमान वाले सर्किट ) स्विच करंट का आकार।

कनवर्टर्स की परिचालन दक्षता काफी हद तक ऑपरेटिंग वर्तमान मानों को स्विच करते समय बिजली तत्वों पर गतिशील स्विचिंग घाटे से निर्धारित होती है। 100 W से अधिक की शक्ति वाले कन्वर्टर्स विकसित करने के अनुभव से पता चलता है कि मुख्य रूप से कम स्विचिंग समय के साथ स्विचिंग तत्वों (ट्रांजिस्टर) के उपयोग और सही स्विचिंग प्रक्षेपवक्र बनाकर इन नुकसानों को कम करना संभव है। बेशक, वर्तमान तत्व आधार में काफी उच्च गतिशील विशेषताएं हैं, लेकिन, फिर भी, वे अभी भी आदर्श से बहुत दूर हैं। इसलिए, तकनीकी सीमाएं अक्सर पावर सर्किट के तत्वों पर महत्वपूर्ण ओवरवॉल्टेज का कारण बनती हैं, जिसका अर्थ है कि कनवर्टर की समग्र विश्वसनीयता कम हो जाती है।

सही स्विचिंग पथ बनाना एक महत्वपूर्ण कार्य है, जो स्विचिंग ओवरवॉल्टेज को भी काफी कम कर सकता है। यह विधि स्विचिंग तत्व (ट्रांजिस्टर स्विच) के वास्तविक शक्ति भाग और बनाने वाले तत्व के बीच ऊर्जा को पुनर्वितरित करके तथाकथित "सॉफ्ट" स्विचिंग प्रदान करती है। घाटे में कमी उनके द्वारा संचित ऊर्जा की वापसी के कारण होती है। आइए हम याद करें कि सभी प्रकार के आरसीडी सर्किट, डंपिंग रेसिस्टर्स, स्नबर्स आदि बनाने वाले तत्वों के जाने-माने प्रतिनिधि हैं।

वास्तविक कन्वर्टर्स विकसित करने के अभ्यास से पता चलता है कि सैकड़ों से हजारों वाट की रेटेड शक्ति के साथ एक उपकरण बनाते समय, आपको गर्मी के नुकसान को अधिकतम सीमा तक कम करने के लिए प्रत्येक वाट की प्रभावी शक्ति को सचमुच "देना" पड़ता है, जो कुल मिलाकर कम हो जाता है। कनवर्टर की दक्षता.

एक अन्य समस्या लोड में शॉर्ट सर्किट (शॉर्ट सर्किट) के खिलाफ उच्च गति सुरक्षा की आवश्यकता से संबंधित है। मुख्य रूप से समस्या यह है कि जो सुरक्षा बहुत तेज़ होती है वह झूठे अलार्म के प्रति अतिसंवेदनशील हो जाती है, जिससे कोई खतरा न होने पर भी कनवर्टर ट्रिप हो जाता है। जो सुरक्षा बहुत धीमी है वह झूठे अलार्म के प्रति प्रतिरोधी है, लेकिन डिवाइस की सुरक्षा करने की संभावना नहीं है। इष्टतम सुरक्षा डिज़ाइन करने में बहुत प्रयास करना पड़ता है।

उपरोक्त के संबंध में, क्लासिक उच्च-आवृत्ति कनवर्टर बिजली रूपांतरण तकनीक के लिए आधुनिक आवश्यकताओं को पूरा नहीं करता है। इन उपकरणों के निर्माण के लिए नए तरीके खोजने की आवश्यकता है।

हाल ही में, इंजीनियरों ने बड़ी संभावित क्षमताओं वाले उपकरणों के रूप में अनुनाद कन्वर्टर्स पर ध्यान दिया है। गुंजयमान कन्वर्टर्स में, गतिशील नुकसान मौलिक रूप से कम होते हैं, वे बहुत कम हस्तक्षेप पैदा करते हैं, क्योंकि स्विचिंग हार्मोनिक्स में समृद्ध सीधे किनारों के साथ नहीं होती है, बल्कि साइनसॉइडल के करीब एक चिकनी सिग्नल आकार के साथ होती है। गुंजयमान कनवर्टर अधिक विश्वसनीय होते हैं; उन्हें लोड में शॉर्ट सर्किट (शॉर्ट सर्किट) के खिलाफ तेज सुरक्षा की आवश्यकता नहीं होती है, क्योंकि शॉर्ट सर्किट करंट स्वाभाविक रूप से सीमित होता है। सच है, वर्तमान के साइनसॉइडल आकार के कारण, बिजली तत्वों में स्थैतिक नुकसान कुछ हद तक बढ़ जाता है, लेकिन चूंकि गुंजयमान कन्वर्टर्स बिजली तत्वों की स्विचिंग गतिशीलता पर इतनी मांग नहीं कर रहे हैं, मानक-श्रेणी आईजीबीटी ट्रांजिस्टर का उपयोग किया जा सकता है, जिसमें संतृप्ति वोल्टेज वार्प-स्पीड आईजीबीटी-ट्रांजिस्टर की तुलना में कम है। आप एसआईटी ट्रांजिस्टर और यहां तक ​​कि द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के बारे में भी सोच सकते हैं, हालांकि, साइट के लेखक की राय में, इस संदर्भ में बाद वाले को याद नहीं रखना बेहतर है।

पावर सर्किट के निर्माण के दृष्टिकोण से, गुंजयमान कनवर्टर सरल और विश्वसनीय हैं। हालाँकि, अब तक वे आउटपुट वोल्टेज विनियमन के साथ मूलभूत समस्याओं के कारण पारंपरिक आधे-पुल और पूर्ण-पुल कन्वर्टर्स को प्रतिस्थापित करने में सक्षम नहीं हुए हैं। पारंपरिक कन्वर्टर्स पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन (पीडब्लूएम) के आधार पर नियंत्रण सिद्धांत का उपयोग करते हैं, और यहां कोई कठिनाई नहीं है। गुंजयमान कनवर्टर्स में, पीडब्लूएम और अन्य विशेष तरीकों (उदाहरण के लिए, स्विचिंग आवृत्ति को बदलकर आवृत्ति विनियमन) के उपयोग से गतिशील नुकसान में वृद्धि होती है, जो कुछ मामलों में तुलनीय हो जाती है या शास्त्रीय कनवर्टर्स में नुकसान से भी अधिक हो जाती है। सर्किट बनाने का उपयोग सीमित आवृत्ति रेंज में और विनियमन की बहुत छोटी गहराई के साथ खुद को उचित ठहराता है। स्विचिंग आवृत्ति में उल्लेखनीय कमी के आधार पर थोड़ी अधिक प्रभावी विधि है, जिससे औसत लोड वर्तमान में कमी आती है, और इसलिए आउटपुट पावर में कमी आती है। लेकिन आवृत्ति विनियमन की इस पद्धति को एक समझौता भी कहा जा सकता है, और इसलिए यह आधुनिक आवश्यकताओं को पर्याप्त रूप से पूरा नहीं करता है।

और फिर भी, अनुनाद कन्वर्टर्स इतने आकर्षक साबित हुए कि उनकी दक्षता और विनियमन की गहराई को बढ़ाने के लिए कई और तरीकों का आविष्कार किया गया। अफ़सोस, ये विचार भी अपर्याप्त रूप से प्रभावी साबित हुए। आउटपुट पर स्थापित एक अतिरिक्त पल्स रेगुलेटर के उपयोग से दूसरे रूपांतरण लिंक का उपयोग करने की आवश्यकता होती है, और इसलिए दक्षता कम हो जाती है। ट्रांसफार्मर के स्विचिंग घुमावों वाला डिज़ाइन फिर से कनवर्टर को काफी जटिल बना देता है, इसकी लागत बढ़ा देता है और उपभोक्ता क्षेत्रों में इसका उपयोग करना असंभव बना देता है।

उपरोक्त से, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि अनुनाद कन्वर्टर्स के व्यापक उपयोग को रोकने वाली मुख्य समस्या आउटपुट वोल्टेज के गहन विनियमन के लिए एक प्रभावी विधि के निर्माण में निहित है। यदि यह समस्या हल हो जाती है, तो पावर इलेक्ट्रॉनिक्स उपकरणों की विशेषताओं में उल्लेखनीय सुधार करना और कनवर्टर प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोग के पहले से विकसित और नए क्षेत्रों में उनका वितरण करना संभव होगा।

एल्कॉन विशेषज्ञों ने स्विचिंग आवृत्ति को कम करके नियंत्रण विधियों के अनुसंधान में महत्वपूर्ण प्रगति की है। यह वह विधि है जिसे आधार के रूप में लिया गया था, क्योंकि यह गुंजयमान सर्किट के मुख्य लाभ को बरकरार रखता है - शून्य वर्तमान पर स्विचिंग स्विचिंग। एक पारंपरिक गुंजयमान कनवर्टर में होने वाली प्रक्रियाओं के अध्ययन ने इसके सर्किट को परिष्कृत करना और भार की एक विस्तृत श्रृंखला और एक स्वीकार्य आवृत्ति रेंज पर अधिक प्रभावी नियंत्रण तंत्र ढूंढना संभव बना दिया, जिसने एक अंतरराष्ट्रीय पेटेंट का आधार बनाया। इसके अलावा, रेटेड लोड मोड और शॉर्ट-सर्किट मोड दोनों में पावर ट्रांजिस्टर धाराओं के समान आयाम को प्राप्त करना संभव था, अधिकतम स्विचिंग आवृत्ति पर भी पावर ट्रांजिस्टर के माध्यम से धाराओं की अनुपस्थिति, और एक "सॉफ्ट" लोड विशेषता ( पारंपरिक गुंजयमान कनवर्टर की तुलना में बहुत बेहतर)।

आधुनिक अनुनाद कनवर्टर का पूरा सर्किट एल्कॉन की जानकारी का विषय है, हालांकि, ताकि पाठक समझ सकें कि सुधार क्या है, पेटेंट "नियंत्रित अनुनाद डीसी वोल्टेज रूपांतरण के लिए विधि" से जानकारी नीचे दी गई है।

आविष्कार का उद्देश्य विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए शक्तिशाली, सस्ते और कुशल समायोज्य उच्च आवृत्ति ट्रांजिस्टर अनुनाद वोल्टेज कनवर्टर्स के कार्यान्वयन के लिए है। ये वेल्डिंग कन्वर्टर्स, इंडक्शन हीटिंग इंस्टॉलेशन, रेडियो ट्रांसमिटिंग डिवाइस और बहुत कुछ हो सकते हैं।

में एक समायोज्य अनुनाद वोल्टेज कनवर्टर का एक प्रोटोटाइप प्रकाशित किया गया है। प्रोटोटाइप में: एक दोलन अपनी स्वयं की अवधि To और पावर स्विच Tk की स्विचिंग अवधि के साथ बनाया जाता है; कैपेसिटिव और इंडक्टिव ऊर्जा भंडारण उपकरणों का उपयोग एक निरंतर वोल्टेज स्रोत से खपत और एक रेक्टिफायर के साथ ऊर्जा के हिस्से को लोड में स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है; स्विचिंग आवृत्ति Tk के प्राकृतिक दोलनों की अवधि के साथ प्रतिध्वनि से अलग होने के कारण वोल्टेज विनियमन किया जाता है, जो कि के करीब है।

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, डिट्यूनिंग से गतिशील नुकसान में उल्लेखनीय वृद्धि होती है और आम तौर पर कनवर्टर की विश्वसनीयता कम हो जाती है, क्योंकि डिट्यूनिंग एक गुंजयमान कनवर्टर का मुख्य लाभ खो देता है - शून्य धाराओं पर स्विच करना। यह सब इस तथ्य की ओर जाता है कि विधि का उपयोग केवल कम-शक्ति कन्वर्टर्स में करने की सलाह दी जाती है।

कार्य में प्रकाशित एक करीबी प्रोटोटाइप है। यह प्रोटोटाइप अपनी स्वयं की अवधि To और कुंजियों की स्विचिंग अवधि Tk, लेकिन Tk>To के साथ एक दोलन भी बनाता है; कैपेसिटिव और इंडक्टिव ऊर्जा भंडारण उपकरणों का उपयोग एक निरंतर वोल्टेज स्रोत से खपत और एक रेक्टिफायर के साथ ऊर्जा के हिस्से को लोड में स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है; आउटपुट वोल्टेज को स्विचिंग अवधि Tk को बदलकर नियंत्रित किया जाता है। हालाँकि, यहाँ कैपेसिटिव स्टोरेज की अतिरिक्त ऊर्जा लोड के माध्यम से कैपेसिटिव स्टोरेज के डिस्चार्ज के कारण पावर स्रोत में वापस आ जाती है, और अतिरिक्त इंडक्टिव स्टोरेज का उपयोग करके पावर स्विच के वर्तमान पल्स के सामने को सीमित कर दिया जाता है। यह विधि गुंजयमान कनवर्टर के मुख्य लाभ को बरकरार रखती है - शून्य धाराओं पर बिजली स्विच स्विच करने की क्षमता।

दुर्भाग्य से, इस प्रोटोटाइप में कई कमियाँ भी हैं। मूलभूत नुकसानों में से एक रेटेड या अधिकतम आवृत्ति पर लोड सर्किट में ओवरलोड या शॉर्ट सर्किट की स्थिति में स्विच की धारा में वृद्धि है। चूंकि इस मामले में आगमनात्मक तत्व बड़ी मात्रा में ऊर्जा संग्रहीत करते हैं, इसलिए इसमें छोटी अवधि (टीके-टू)/2 में पूरी तरह से बिजली स्रोत पर लौटने का समय नहीं होता है। एक और दोष यह है कि कम्यूटेशन एज सेट होने के बावजूद स्विच के माध्यम से करंट में जबरन रुकावट आती है। यहां प्रमुख तत्वों की जटिल सुरक्षा की आवश्यकता है, जो वोल्टेज विनियमन की समग्र सीमा को सीमित कर देती है, जिससे कनवर्टर के अनुप्रयोग का दायरा कम हो जाता है।

वह उपकरण जिसके साथ इस विधि को कार्यान्वित किया जा सकता है वह कैपेसिटिव वोल्टेज डिवाइडर (कैपेसिटिव स्टोरेज) और एक आगमनात्मक स्टोरेज वाला पारंपरिक अनुनाद आधा-पुल कनवर्टर है, जो आधा-पुल ट्रांजिस्टर रैक और कैपेसिटिव डिवाइडर के मध्य टर्मिनल के बीच लोड से जुड़ा हुआ है . प्रत्येक प्रमुख तत्व की शाखाओं या सर्किट में अतिरिक्त आगमनात्मक संचायक शामिल होते हैं।

एल्कॉन द्वारा प्रस्तावित उपकरण लोड वोल्टेज विनियमन की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदान करने की समस्या को हल करता है और इस प्रकार, इसके अनुप्रयोग के दायरे का विस्तार करता है। नई विधि में, आप प्रोटोटाइप के साथ कुछ समानताएं पा सकते हैं और: दोलन एक प्राकृतिक अवधि To और एक स्विचिंग अवधि Tk के साथ बनाए जाते हैं, Tk>To के साथ, एक कैपेसिटिव और इंडक्टिव स्टोरेज डिवाइस का उपयोग निरंतर वोल्टेज स्रोत से खपत के साथ भी किया जाता है। और ऊर्जा का कुछ हिस्सा एक रेक्टिफायर के साथ लोड में स्थानांतरित किया जाता है, कैपेसिटिव स्टोरेज डिवाइस से अतिरिक्त ऊर्जा को वापस स्रोत में भी लौटाया जाता है, वोल्टेज विनियमन Tk को बदलकर किया जाता है। विधि की नवीनता इस तथ्य में निहित है कि पहले दोलनों के साथ-साथ, दूसरे दोलनों को उनकी अपनी अवधि के साथ और स्विचिंग अवधि Tk के साथ बनाया जाता है, समान कैपेसिटिव स्टोरेज और दूसरे आगमनात्मक स्टोरेज का उपयोग करके, कैपेसिटिव स्टोरेज से ऊर्जा की खपत की जाती है और ऊर्जा को स्थानांतरित किया जाता है। एक रेक्टिफायर के साथ लोड करने के लिए.

प्रस्तावित विधि की मुख्य विशेषता मुख्य तत्वों के माध्यम से पहले और दूसरे दोलनों की धाराओं का एक साथ प्रवाह इस तरह से है कि उनके माध्यम से कुल धारा में कोई रुकावट नहीं आती है, जो प्रेरक भंडारण उपकरणों की ऊर्जा को वापस करने की अनुमति देता है। शॉर्ट सर्किट होने पर भी अधिकतम आवृत्ति पर। इसी समय, प्रमुख तत्वों का वर्तमान आयाम नाममात्र मूल्यों के स्तर पर रहता है। यह विधि स्विचिंग अवधि Tk की पूरी श्रृंखला पर "काम" करती है, जो एक गुंजयमान कनवर्टर की समस्या को सफलतापूर्वक हल करती है।

डिवाइस में दिखाया गया है आकृति 1, में एक नियंत्रित मास्टर पल्स जनरेटर (1) होता है, जिसके आउटपुट ट्रांजिस्टर (2) और (3) के गेट से जुड़े होते हैं, जिससे एक आधा-पुल रैक (आधा-पुल बांह) बनता है। एक कैपेसिटिव स्टोरेज (गुंजयमान संधारित्र) के माध्यम से ट्रांजिस्टर (2) और (3) का सामान्य कनेक्शन बिंदु, नामित (5), ट्रांसफार्मर-रेक्टिफायर लोड (6) के टर्मिनलों में से एक से जुड़ा हुआ है। आगमनात्मक संचायक (गुंजयमान चोक), नामित (7) और (8), श्रृंखला में जुड़े हुए हैं। उनका सामान्य कनेक्शन बिंदु दूसरे लोड टर्मिनल (6) से जुड़ा है। आपूर्ति वोल्टेज स्रोत (9) प्रारंभ करनेवाला (7) के निचले टर्मिनलों और ट्रांजिस्टर के उत्सर्जक (2) से जुड़ा है। प्रारंभ करनेवाला (8) का ऊपरी टर्मिनल ट्रांजिस्टर (3) के कलेक्टर से जुड़ा हुआ है।

पर चित्र 2इस गुंजयमान कनवर्टर के संचालन को दर्शाने वाले ग्राफ़ दिखाए गए हैं। मास्टर ऑसिलेटर (1) में दिखाए गए पैराफ़ेज़ नियंत्रण दालों का उत्पादन करता है चित्र 2 ए-बी, अवधि To/2 और समायोज्य स्विचिंग अवधि Tk, जो बदले में ट्रांजिस्टर (2) और (3) को खोलती है। कनवर्टर के स्थिर-अवस्था ऑपरेटिंग मोड में, समय t1 पर ट्रांजिस्टर (2) पर एक नियंत्रण पल्स लगाया जाता है, और एक साइनसॉइडल वर्तमान पल्स I1 इसके माध्यम से प्रवाहित होना शुरू हो जाता है, जैसा कि दिखाया गया है चित्र 2सी, - तथाकथित "पहला कंपन"। उसी समय, वर्तमान I2 ट्रांजिस्टर (3) के एंटीपैरलल (विपरीत) डायोड (4) - "दूसरा दोलन" के माध्यम से प्रवाहित होता रहता है।

चित्र तीन सर्किट का पहला चक्र

पर चित्र तीनसर्किट के संचालन का पहला चक्र दिखाया गया है, जो अंतराल (t1…t2) में इसके व्यवहार को दर्शाता है। गुंजयमान संधारित्र (5) वोल्टेज यू5 के साथ, जिसका ग्राफ दिखाया गया है चित्र 2 डी., एक ट्रांसफार्मर-रेक्टिफायर लोड (6) के माध्यम से रिचार्ज किया जाता है, जिसमें एक ट्रांसफार्मर (6.1), एक रेक्टिफायर (6.2) और स्वयं लोड (6.3) शामिल है। पहला गुंजयमान चोक (7) ऊर्जा संग्रहीत करता है। उसी समय, गुंजयमान संधारित्र (5) को वोल्टेज U8 के साथ दूसरे गुंजयमान चोक (8) के माध्यम से छुट्टी दे दी जाती है, जिसका ग्राफ दिखाया गया है चित्र 2 डी. प्रारंभ करनेवाला (8) ग्राफ़ पर दर्शाई गई ध्रुवता के अनुसार ऊर्जा संग्रहीत करता है।

चित्र 4 सर्किट का दूसरा चक्र

पर चित्र 4सर्किट के संचालन का दूसरा चक्र दिखाया गया है, जो अंतराल (t2…t3) में इसके व्यवहार को दर्शाता है। गुंजयमान संधारित्र (5) को ट्रांसफार्मर-रेक्टिफायर लोड (6) और पहले गुंजयमान चोक (7) के माध्यम से रिचार्ज किया जाता रहता है। इसके अलावा, गुंजयमान संधारित्र (5) को दूसरे गुंजयमान चोक (8) के माध्यम से रिचार्ज किया जाता है, जो पहले से ही निर्दिष्ट ध्रुवता के अनुसार ऊर्जा जारी करता है।

चित्र 5 सर्किट का तीसरा चक्र

पर चित्र 5सर्किट के संचालन का तीसरा चक्र दिखाया गया है, जो अंतराल (t3…t4) में इसके व्यवहार को दर्शाता है। गुंजयमान संधारित्र (5) ट्रांसफार्मर-रेक्टिफायर लोड (6) और पहले गुंजयमान चोक (7) के माध्यम से ग्राफ में दिखाए गए वोल्टेज यू7 के साथ चार्ज होता रहता है। चित्र 2 ई. उसी समय, गुंजयमान संधारित्र (5) पहले से ही दूसरे गुंजयमान प्रेरक (8) से चार्ज किया जाता है, जो निर्दिष्ट ध्रुवता के अनुसार ऊर्जा जारी करना जारी रखता है।

चित्र 6 सर्किट का चौथा चक्र

पर चित्र 6सर्किट के संचालन का चौथा चक्र दिखाया गया है, जो अंतराल (t4…t5) में इसके व्यवहार को दर्शाता है। गुंजयमान संधारित्र (5) ट्रांसफार्मर-रेक्टिफायर लोड (6) और पहले गुंजयमान प्रेरक (7) के माध्यम से चार्ज करना जारी रखता है, जो पहले से ही चित्र में दर्शाए गए ध्रुवता के अनुसार ऊर्जा जारी करता है। उसी समय, गुंजयमान संधारित्र (5) दूसरे गुंजयमान प्रेरक (8) द्वारा चार्ज होता रहता है।

पर आंकड़ा 8सर्किट का छठा घड़ी चक्र दिखाया गया है, जो अंतराल (t6...t7) में इसके व्यवहार को दर्शाता है। गुंजयमान संधारित्र (5) पहले से ही ट्रांसफार्मर-रेक्टिफायर लोड (6) और पहले गुंजयमान प्रेरक (7) के माध्यम से ऊर्जा स्रोत (9) में स्थानांतरित करता है। वर्तमान I1 अपनी दिशा बदलता है।

चित्र 9 परिपथ का सातवाँ चक्र

पर चित्र 9सर्किट का सातवां घड़ी चक्र दिखाया गया है, जो अंतराल (t7...t8) में इसके व्यवहार को दर्शाता है। नियंत्रण पल्स को ट्रांजिस्टर (3) को आपूर्ति की जाती है, और एक साइनसॉइडल वर्तमान पल्स I2 के अनुसार प्रवाहित होना शुरू हो जाता है चित्र 2सी, इस ट्रांजिस्टर के माध्यम से ("दूसरा दोलन")। करंट I1 भी ट्रांजिस्टर (2) के एंटीपैरेलल डायोड (10) - "प्रथम दोलन" के माध्यम से प्रवाहित होता रहता है। गुंजयमान संधारित्र (5) ट्रांसफार्मर-रेक्टिफायर लोड (6) और पहले गुंजयमान प्रेरक (7) के माध्यम से आपूर्ति वोल्टेज स्रोत (9) और दूसरे गुंजयमान प्रेरक (8) को ऊर्जा की आपूर्ति करता है।

पर चित्र 11सर्किट के संचालन का नौवां चक्र दिखाया गया है, जो अंतराल (t9…t10) में इसके व्यवहार को दर्शाता है। सभी भंडारण उपकरण अपनी ऊर्जा छोड़ देते हैं।

पर चित्र 13सर्किट के संचालन का अंतिम चक्र दिखाया गया है, जो अंतराल (t11…t1) में इसके व्यवहार को दर्शाता है। गुंजयमान संधारित्र (5) को छुट्टी दे दी जाती है, फिर प्रक्रियाएं दोहराई जाती हैं।

कृपया ध्यान दें: समय अंतराल t6-t7 में, ऊर्जा स्रोत में वापस आ जाती है, क्योंकि वर्तमान I1 अपनी दिशा बदल देता है। वर्तमान I1 का नकारात्मक आयाम कनवर्टर के भार से निर्धारित होता है। यह तथ्य विधि के अतिरिक्त लाभों को निर्धारित करता है - स्विच के माध्यम से वर्तमान का आयाम तब तक नहीं बढ़ता है जब तक कि लोड में शॉर्ट सर्किट न हो जाए। साथ ही, थ्रू करंट की समस्या पूरी तरह से अनुपस्थित है, जो ट्रांजिस्टर के नियंत्रण को सरल और विश्वसनीय बनाती है। शॉर्ट-सर्किट मोड को रोकने के लिए त्वरित सुरक्षा बनाने की समस्या भी गायब हो जाती है।

यह विचार प्रोटोटाइप के साथ-साथ एल्कॉन द्वारा वर्तमान में उत्पादित धारावाहिक उत्पादों का आधार था। उदाहरण के लिए, भूमिगत पाइपलाइनों के लिए कैथोडिक सुरक्षा स्टेशन के लिए डिज़ाइन किया गया 1.8 किलोवाट की शक्ति वाला एक वोल्टेज कनवर्टर, 220 वी 50 हर्ट्ज के एकल-चरण एसी नेटवर्क से बिजली प्राप्त करता है। यह अंतर्निर्मित विपरीत डायोड के साथ IRG4PC30UD अल्ट्रा-फास्ट क्लास के आईजीबीटी पावर ट्रांजिस्टर का उपयोग करता है, अनुनाद संधारित्र (5) की कैपेसिटेंस 0.15 μF है, अनुनाद चोक (7) और (8) का प्रेरण प्रत्येक 25 μH है . प्राकृतिक दोलन अवधि To 12 μs है, ट्रांसफार्मर का परिवर्तन अनुपात (6.1) 0.5 है, जो रेटेड लोड रेंज (0.8…2.0) ओम निर्धारित करता है। स्विचिंग अवधि Tk के न्यूनतम मान के लिए 13 μs के बराबर (77 kHz के बराबर स्विचिंग आवृत्ति fk के साथ) और 1 ओम के लोड के लिए, धाराओं I1 और I2 के आयाम क्रमशः प्लस 29 ए और माइनस 7 ए हैं। . 0.5 ओम के भार के लिए, धाराओं I1 और I2 के आयाम क्रमशः प्लस 29 ए और माइनस 14 ए थे। शॉर्ट सर्किट के मामले में, ये मान प्लस 29 ए और माइनस 21 ए हैं, औसत भार के माध्यम से धारा 50 ए है, अर्थात शॉर्ट-सर्किट धारा को सीमित करने का प्रभाव प्रकट होता है।

पर चित्र 14कनवर्टर की समायोजन विशेषताओं के परिवार को दर्शाता है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि संपूर्ण स्विचिंग फ़्रीक्वेंसी रेंज पर, स्विचिंग पल्स शून्य करंट पर लागू होते हैं। ये परिणाम OrCAD 9.1 सर्किट मॉडलिंग सिस्टम में प्राप्त किए गए और फिर पूर्ण पैमाने पर प्रोटोटाइप पर परीक्षण किया गया।

तुलना के लिए, पर चित्र 15शक्ति में समान शास्त्रीय गुंजयमान कनवर्टर की समायोजन विशेषताओं का एक परिवार प्रस्तुत किया गया है। न्यूनतम स्विचिंग अवधि Tk थ्रू करंट की घटना के कारण बढ़ जाती है और 14 μs (72 kHz के बराबर स्विचिंग आवृत्ति fk पर) होती है। इस रेटेड आवृत्ति के लिए, शून्य वर्तमान स्विचिंग मोड का प्रदर्शन किया जाता है। 1 ओम के भार प्रतिरोध के लिए, भार धारा का आयाम 30A है; 0.5 ओम के प्रतिरोध के लिए, आयाम पहले से ही 58A है। शॉर्ट सर्किट के मामले में, ट्रांजिस्टर के माध्यम से वर्तमान का आयाम 100 ए से अधिक हो जाता है, और बिजली ट्रांजिस्टर का स्विचिंग अब शून्य धाराओं पर नहीं होता है, और औसत लोड वर्तमान 180 ए से अधिक हो जाता है। इस प्रकार, जैसा कि कहा गया है पहले, दुर्घटना से बचने के लिए त्वरित शॉर्ट सर्किट सुरक्षा की आवश्यकता होती है।

नियंत्रण अनुभाग "ए" (पतली रेखाएं) शून्य धारा पर नहीं स्विचिंग मोड की विशेषता बताता है। व्यावहारिक रुचि विनियमन खंड "बी" है, जब स्विचिंग आवृत्ति नाममात्र से दो या अधिक गुना कम होती है। यह ध्यान दिया जा सकता है कि शास्त्रीय कनवर्टर के लिए इस तरह से विनियमन की गहराई एल्कॉन कनवर्टर की तुलना में काफी कम है, और कम स्विचिंग आवृत्ति पर काम करने की आवश्यकता शास्त्रीय कनवर्टर के विशिष्ट ऊर्जा प्रदर्शन को खराब कर देती है। प्रस्तावित एल्कॉन कनवर्टर में व्यावहारिक रूप से स्वीकार्य नियंत्रण विशेषताएँ और स्विचिंग आवृत्ति में परिवर्तनों की एक श्रृंखला है।

नरम लोड विशेषता को ध्यान में रखते हुए, वैकल्पिक वोल्टेज पर समानांतर में जुड़े दो कनवर्टर्स के चरण विनियमन के कारण एक निश्चित आवृत्ति पर आउटपुट वोल्टेज को विनियमित करना संभव है। इस विकल्प का परीक्षण 1.2 किलोवाट प्रोटोटाइप पर किया गया था। आउटपुट वोल्टेज शून्य से अधिकतम तक भिन्न होता है।

प्राप्त परिणामों से पता चलता है कि नई गुंजयमान रूपांतरण विधि का उपयोग करने वाले वोल्टेज कन्वर्टर्स को दसियों किलोवाट या उससे अधिक के लिए पीडब्लूएम विनियमन के साथ पारंपरिक कन्वर्टर्स के उपयोग के सभी क्षेत्रों में व्यापक अनुप्रयोग मिलेगा।

और अब - धारावाहिक उत्पादों के बारे में थोड़ा। एल्कॉन उद्यम उत्पादन करता है:
- 0.6, 1.5, 3.0 और 5.0 किलोवाट की शक्ति वाले कैथोडिक सुरक्षा स्टेशन, नाममात्र मोड में दक्षता 93% से अधिक नहीं;
- 220 वोल्ट 50 हर्ट्ज के नेटवर्क से संचालित 5.0 और 8.0 किलोवाट की शक्ति के साथ मैनुअल आर्क वेल्डिंग के लिए स्रोत;
- 380 वोल्ट 50 हर्ट्ज के तीन चरण नेटवर्क द्वारा संचालित 12 किलोवाट की शक्ति के साथ मैनुअल आर्क वेल्डिंग के लिए स्रोत;
- 220 वोल्ट 50 हर्ट्ज नेटवर्क से संचालित 7.0 किलोवाट की शक्ति के साथ फोर्जिंग ब्लैंक को गर्म करने के स्रोत;
- 200 से 650 वी के इनपुट वोल्टेज और 400 वी के आउटपुट वोल्टेज के साथ 5.0 किलोवाट की शक्ति वाली उच्च वोल्टेज सौर बैटरी के लिए कन्वर्टर्स; 100 हर्ट्ज की आवृत्ति के साथ साइनसॉइडल कानून के अनुसार कनवर्टर के आउटपुट वोल्टेज को संशोधित करके और बाद में अर्ध-तरंगों के वितरण से, बिजली को सौर बैटरी से 220 वोल्ट 50 हर्ट्ज नेटवर्क में स्थानांतरित किया जाता है।
कंपनी के कर्मचारियों को उम्मीद है कि यह विचार अनुभवी रेडियो शौकीनों को भी प्रेरित करेगा जो वेल्डिंग उपकरण के डिजाइन में लगे हुए हैं।

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मुख्य बिजली आपूर्ति इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की संरचना में सबसे महत्वपूर्ण घटकों में से एक है। नेटवर्क कनवर्टर के सबसे महत्वपूर्ण पैरामीटर हैं: इनपुट वोल्टेज की ऑपरेटिंग रेंज, स्टैंडबाय मोड में बिजली की खपत, समग्र आयाम, विश्वसनीयता, विद्युत चुम्बकीय संगतता और लागत। आधुनिक मुख्य-संचालित उपकरणों का विशाल बहुमत स्विचिंग बिजली आपूर्ति का उपयोग करता है।

परिचय

वैश्विक ऊर्जा क्षेत्र में ऊर्जा बचत और ऊर्जा दक्षता की समस्याएँ सबसे गंभीर हैं। किसी डिवाइस की दक्षता बढ़ाने के सबसे महत्वपूर्ण तरीकों में से एक स्विचिंग बिजली आपूर्ति कनवर्टर्स की दक्षता में वृद्धि करना है। एसी/डीसी कन्वर्टर्स के डिजाइन में बढ़ती दक्षता और पावर घनत्व प्रमुख कारक हैं।

कंप्यूटर बिजली आपूर्ति, साथ ही उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए अन्य बिजली आपूर्ति की एक विशेषता यह है कि खपत विभिन्न सिस्टम मॉड्यूल के ऑपरेटिंग मोड और गतिविधि के आधार पर एक विस्तृत श्रृंखला में भिन्न होती है। एक पर्सनल कंप्यूटर घड़ी की आवृत्ति को कम करके, डिस्प्ले, हार्ड ड्राइव पर बिजली बंद करके या पीसी को स्टैंडबाय या स्लीप मोड में डालकर पावर प्रबंधन मोड लागू करता है। खपत सीमा कई वाट (स्टैंडबाय मोड) से लेकर कई सौ वाट तक है। गतिशील एलईडी बैकलाइटिंग या प्लाज्मा पैनल वाले एलसीडी टीवी में, वर्तमान खपत स्क्रीन पर वर्तमान छवि की चमक से निर्धारित होती है। सभी तरीकों के लिए उच्च रूपांतरण दक्षता सुनिश्चित करना कोई आसान काम नहीं है।

ऊर्जा कुशल इलेक्ट्रॉनिक्स

पिछले दस वर्षों में, कई सरकारी संगठनों और पहल संघों ने इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए बिजली आपूर्ति की दक्षता का आकलन करने के लिए मानदंड विकसित किए हैं। आवश्यकताओं का मुख्य लक्ष्य आधुनिक उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की खपत के स्तर को नियंत्रित करना और महत्वपूर्ण रूप से कम करना है। उपकरण निर्माताओं को इन आवश्यकताओं के अनुसार अपने उत्पादों को प्रमाणित करना होगा।

एनर्जी स्टार कार्यक्रम

एनर्जी स्टार अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण एजेंसी (ईपीए) और ऊर्जा विभाग का एक संयुक्त कार्यक्रम है। कार्यक्रम का लक्ष्य उत्पन्न विद्युत ऊर्जा का कुशल उपयोग सुनिश्चित करना और पर्यावरण पर हानिकारक प्रभाव को कम करना है। एनर्जी स्टार कार्यक्रम के क्षेत्रों में से एक उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों, विशेष रूप से कंप्यूटर, मॉनिटर, फैक्स मशीन, कॉपियर, टेलीविजन, ऑडियो सिस्टम, एयर कंडीशनिंग सिस्टम, रेफ्रिजरेटर और अन्य घरेलू उपकरणों की खपत के प्रमाणीकरण के लिए बुनियादी आवश्यकताओं का विकास है। . उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की खपत के लिए नई सीमा आवश्यकताओं के विकास ने निर्माताओं को नए ऊर्जा-बचत समाधानों का उपयोग करने के लिए मजबूर किया है, जिससे कम बिजली खपत वाले इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की एक नई श्रेणी का उदय हुआ है। उदाहरण के लिए, पहले से ही 2002 में, एनर्जी स्टार मानकों के सक्रिय कार्यान्वयन के लिए धन्यवाद, अकेले संयुक्त राज्य अमेरिका में 100 बिलियन kWh से अधिक बिजली बचाई गई थी।

इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए ऊर्जा दक्षता आवश्यकताओं को विनियमित करने वाले एनर्जी स्टार दस्तावेज़:

• एनर्जी स्टार v5.0 डेस्कटॉप कंप्यूटर और वर्कस्टेशन (80 प्लस प्रमाणित बिजली आपूर्ति के साथ);
• एनर्जी स्टार v1.0 डेटासेंटर सर्वर (80 प्लस प्रमाणित बिजली आपूर्ति के साथ);
• एनर्जी स्टार v5.0 एलसीडी मॉनिटर।

80 प्लस - बिजली आपूर्ति दक्षता के लिए नए मानक

पहले, अधिकांश सिस्टम यूनिट बिजली आपूर्ति की दक्षता लगभग 80% थी। 80 प्लस समिति पहल समूह के काम के लिए धन्यवाद, बिजली आपूर्ति निर्माताओं के लिए दक्षता मानकों की एक नई एकीकृत प्रणाली को अपनाया गया। इन कंपनियों को अग्रणी देशों के बाजारों में प्रवेश करने के लिए प्रमाणन प्राप्त करने के लिए अपने प्रदर्शन संकेतकों में सुधार करने के लिए मजबूर होना पड़ा।

दस्तावेज़ तीन अलग-अलग कनवर्टर लोड स्थितियों (20, 50 और 100%) (तालिका) के लिए रूपांतरण दक्षता के वांछित स्तर को परिभाषित करते हैं। इन स्तरों के अनुसार, उपकरण दक्षता के चार वर्ग परिभाषित किए गए हैं: कांस्य, चांदी, सोना और प्लैटिनम:

• 80 प्लस ई-स्टार 4.0 - सभी बिजली आपूर्ति लोड स्तरों पर 80% दक्षता।
• 80 प्लस कांस्य - हल्के (20%) और भारी (100%) बिजली आपूर्ति भार पर 82% दक्षता और मध्यम (50%) बिजली आपूर्ति भार पर 85% दक्षता।
• 80 प्लस सिल्वर - बिजली आपूर्ति पर हल्के और भारी भार पर 85% दक्षता और बिजली आपूर्ति पर औसत भार पर 88% दक्षता।
• 80 प्लस गोल्ड - बिजली आपूर्ति पर हल्के और भारी भार पर 87% दक्षता और बिजली आपूर्ति पर औसत भार पर 90% दक्षता।

मेज़। 80 प्लस प्रदर्शन प्रमाणन स्तर

80 प्लस परीक्षण प्रकार	आंतरिक अतिरेक के बिना 115 वी			आंतरिक अतिरेक के साथ 230 वी
लोड स्तर	20%	50%	100%	20%	50%	100%
80 प्लस	80%	80%	80%	परिभाषित नहीं
80 प्लस कांस्य	82%	85%	82%	81%	85%	81%
80 प्लस चांदी	85%	88%	85%	85%	89%	85%
80प्लस सोना	87%	90%	87%	88%	92%	88%
80प्लस प्लैटिनम	90%	92%	89%	90%	94%	91%

2006 में, एनर्जी स्टार ने अपने एनर्जी स्टार 4.0 कंप्यूटर विनिर्देशों में 80 प्लस आवश्यकताओं को शामिल किया। पहले से ही नवंबर 2006 और फरवरी 2007 में, एचपी और डेल ने 80 प्लस आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए अपनी कंप्यूटर बिजली आपूर्ति को प्रमाणित किया।

स्विचिंग पावर सप्लाई आर्किटेक्चर

एक विशिष्ट नेटवर्क कंप्यूटर एटीएक्स स्विचिंग मोड पावर सप्लाई (एसएमपीएस) को 12 वी का आउटपुट वोल्टेज और 20 ए का करंट प्रदान करना चाहिए।

अनुप्रयोग का मुख्य क्षेत्र कंप्यूटर उपकरण (पीसी सिस्टम यूनिट), अन्य कंप्यूटर उपकरणों, दूरसंचार उपकरण, एलसीडी टीवी, प्लाज्मा पैनल, एलईडी लैंप और चार्जर के लिए बिजली की आपूर्ति है। मुख्य लक्ष्य कुशल रूपांतरण, आकार में कमी, ईएमआई स्तर, साथ ही बिजली हानि और गर्मी उत्पादन है।

आरंभिक डेटा

यूनिवर्सल इनपुट वोल्टेज रेंज 47-63 हर्ट्ज की आवृत्ति पर 90 से 265 वी एसी तक है। इसका मतलब यह है कि स्रोत किसी भी देश में किसी भी मुख्य वोल्टेज रेटिंग के साथ-साथ नाममात्र वोल्टेज और आवृत्ति से विचलन के साथ काम करने में सक्षम होगा। आउटपुट वोल्टेज और करंट - 12 वी/20 ए। मेन खपत - ऑफ मोड में 50 एमए; स्लीप मोड में 100 एमए; 5 ए सक्रिय मोड में।

प्रस्तावित वास्तुकला चित्र में दिखाया गया है। 1, की तीन चरणीय संरचना है:

1. पावर फैक्टर करेक्टर.
2. पल्स वोल्टेज कनवर्टर का नियंत्रक।
3. द्वितीयक सर्किट स्रोत का सिंक्रोनस रेक्टिफायर।

चावल। 1. 240 W स्विचिंग बिजली आपूर्ति का ब्लॉक आरेख

चुनी गई वास्तुकला तीन कुशल ऊर्जा रूपांतरण चरणों के उपयोग पर आधारित है। पहला चरण NCP1397B नियंत्रक पर 385 V के आउटपुट वोल्टेज के साथ एक सार्वभौमिक इनपुट सक्रिय पावर फैक्टर करेक्टर है। दूसरा चरण एक अर्ध-पुल अनुनाद एलएलसी कनवर्टर है। इस स्रोत का +12 V सेकेंडरी सर्किट NCP4303 ON सेमीकंडक्टर कंट्रोलर चिप पर निर्मित एक सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन सर्किट का उपयोग करता है।

इस परियोजना के लिए चुना गया आर्किटेक्चर अधिकतम बिजली रूपांतरण दक्षता सुनिश्चित करने और मूल बिजली आपूर्ति आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए सिस्टम संसाधनों का अनुकूलन करता है। आर्किटेक्चर कीमत को कम करने, डिवाइस की जटिलता को कम करने और इसकी विश्वसनीयता बढ़ाने की भी अनुमति देता है।

प्रथम चरण। पावर फैक्टर करेक्टर

कुशल और शक्तिशाली नेटवर्क बिजली आपूर्ति के विकास में पावर फैक्टर करेक्शन (पीएफसी) तकनीक का उपयोग प्रमुख पहलुओं में से एक है। बिजली के घरेलू और औद्योगिक उपभोक्ताओं की भारी संख्या वर्तमान में स्पंदित नेटवर्क कनवर्टर्स और एसी/डीसी कनवर्टर्स का उपयोग करती है। नेटवर्क कनवर्टर की विशिष्ट संरचना में एक डायोड ब्रिज, एक कैपेसिटिव फिल्टर और आउटपुट स्थिर वोल्टेज कनवर्टर शामिल होते हैं। यदि आवश्यक हो, एसी/डीसी कन्वर्टर्स में नेटवर्क से गैल्वेनिक अलगाव भी हो सकता है।

रूपांतरण दक्षता बुनियादी इकाइयों की दक्षता से निर्धारित होती है - एक फिल्टर और डीसी/डीसी कनवर्टर के साथ एक रेक्टिफायर। ऊर्जा संचरण दक्षता के मामले में "डायोड ब्रिज - कैपेसिटर" लिंक कमजोर है। कैपेसिटेंस को चार्ज किया जाता है और इसलिए, नेटवर्क से ऊर्जा की खपत नेटवर्क वोल्टेज के साइनसोइड्स के "चोटियों" के दौरान केवल छोटे चरणों में होती है। और भंडारण टैंक से लोड तक ऊर्जा का स्थानांतरण समय के साथ असमान रूप से हो सकता है।

आवश्यक वर्तमान भार प्रदान करने के लिए, संधारित्र की धारिता काफी बड़ी होनी चाहिए। जैसे-जैसे कनवर्टर की शक्ति बढ़ती है, समस्या गंभीर हो जाती है। बड़ी भंडारण क्षमता को चार्ज करते समय, कम समय में नेटवर्क में करंट उछाल आता है। और प्रारंभिक क्षण में स्रोत नेटवर्क से जुड़ा होता है, वर्तमान उछाल सैकड़ों एम्पीयर तक पहुंच सकता है। इससे मुख्य वोल्टेज तरंगरूप में विकृति आ जाती है। नेटवर्क में गैर-रेखीय भार का समावेश, उदाहरण के लिए, गैस-डिस्चार्ज लैंप, नियंत्रित इलेक्ट्रिक मोटर, कैपेसिटिव फिल्टर के साथ बिजली की आपूर्ति आदि, इस तथ्य की ओर जाता है कि इन उपकरणों द्वारा उपभोग की जाने वाली धारा प्रकृति में स्पंदित होती है। उच्च हार्मोनिक्स के उच्च प्रतिशत के साथ, जिसके कारण विभिन्न उपकरणों को संचालित करते समय विद्युत चुम्बकीय संगतता समस्याएं उत्पन्न हो सकती हैं।

पावर फैक्टर सुधारक और मानक

पीएफसी का मुख्य कार्य करंट के साइनसॉइडल आकार को बनाए रखते हुए नेटवर्क वोल्टेज से उपभोग किए गए करंट के अंतराल को शून्य करना है। ऐसा करने के लिए, नेटवर्क से कम अंतराल पर नहीं, बल्कि ऑपरेशन की पूरी अवधि के दौरान करंट लेना आवश्यक है। नेटवर्क वोल्टेज में परिवर्तन होने पर भी स्रोत से ली गई बिजली स्थिर रहनी चाहिए। इसका मतलब यह है कि जब नेटवर्क वोल्टेज कम हो जाता है, तो लोड करंट बढ़ाना होगा, और इसके विपरीत। नेटवर्क की ओर से, बिजली आपूर्ति पूरी तरह से सक्रिय प्रतिरोध की तरह दिखेगी। पावर फैक्टर करेक्टर एक वोल्टेज कनवर्टर है जिसमें इंडक्टिव स्टोरेज और रिवर्स में ऊर्जा ट्रांसफर होता है। एक शक्तिशाली एसी/डीसी कनवर्टर की संरचना में पीएफसी चरण स्थिर वोल्टेज का एक मध्यवर्ती स्रोत है, जिससे अन्य वोल्टेज कनवर्टर संचालित होते हैं।

सभी आधुनिक उच्च-शक्ति बिजली आपूर्तियों में सक्रिय पावर फैक्टर सुधार का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। पावर फैक्टर सुधार चरण का उपयोग रूपांतरण दक्षता को बढ़ा सकता है और नेटवर्क हस्तक्षेप के स्तर को कम कर सकता है। माध्यमिक बिजली आपूर्ति के शक्तिशाली नेटवर्क स्रोतों में पावर फैक्टर करेक्टर (पीएफसी) की आवश्यकता को GOST R 51317-2000 की विद्युत चुम्बकीय संगतता आवश्यकताओं द्वारा नियंत्रित किया जाता है। 50 W से अधिक की शक्ति वाली बिजली आपूर्ति प्रणालियों और सभी प्रकार के प्रकाश उपकरणों के लिए वर्तमान खपत और पावर फैक्टर के हार्मोनिक घटकों के मानक IEC मानक IEC 1000-3-2 द्वारा निर्धारित किए जाते हैं। संचार उपकरणों के लिए बिजली आपूर्ति उपकरणों के लिए, मार्च 2001 से, रूसी संघ के संचार मंत्रालय ने OST 45.188-20-01 पेश किया, जिसमें कहा गया है कि बिजली सुधार वाले उपकरणों के लिए बिजली आपूर्ति उपकरणों का पावर फैक्टर कम से कम 0.95 होना चाहिए।

पावर करेक्टर मॉड्यूल की संरचना

पावर फैक्टर करेक्टर मॉड्यूल (छवि 2) में एक पीएफसी नियंत्रक चिप, एक प्रारंभ करनेवाला, एक शक्तिशाली MOSFET स्विच, एक रेक्टिफायर डायोड, फीडबैक सेंसर सर्किट और एक आउटपुट कैपेसिटेंस शामिल है।

चावल। 2. पावर फैक्टर करेक्टर की संरचना

आउटपुट वोल्टेज का विनियमन और स्थिरीकरण PWM सिग्नल द्वारा किया जाता है। आरेख बिजली आपूर्ति सर्किट, नियंत्रण मोड और सुरक्षा सीमाएँ नहीं दिखाता है। सर्किट व्यावहारिक रूप से स्पंदित वोल्टेज कन्वर्टर्स के क्लासिक सर्किट से अलग नहीं है। बस कुछ विशेषताएं ध्यान देने योग्य हैं। विद्युत चुम्बकीय संगतता मानकों की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, सुधारकों में रूपांतरण हमेशा एक स्थिर आवृत्ति पर किया जाता है। आमतौर पर 200 वॉट से ऊपर, अधिकांश पीएफसी को निरंतर चालन मोड (सीसीएम) या सतत वर्तमान मोड (सीसीएम) में काम करने वाले बूस्टर कन्वर्टर्स के रूप में डिज़ाइन किया गया है।

NCP1605 - पावर फैक्टर सुधार नियंत्रक

NCP1605 एक पावर फैक्टर करेक्शन कंट्रोलर चिप है। यह एक निश्चित रूपांतरण आवृत्ति और क्रिटिकल कंडक्शन मोड नियंत्रण मोड में काम करता है। 240 W आउटपुट पावर के लिए, सबसे कुशल फ़्रीक्वेंसी क्लैम्प्ड क्रिटिकल कंडक्शन मोड (FCCrM) का चयन किया जाता है क्योंकि यह न केवल उच्च रूपांतरण दक्षता प्रदान करता है, बल्कि कम ईएमआई स्तर भी प्रदान करता है। NCP1605 नियंत्रक इस मोड में काम करता है। सर्किट में वर्तमान अधिभार और लोड-ऑफ मोड दोनों के खिलाफ अंतर्निहित सुरक्षा भी है।

दूसरे चरण। हाफ-ब्रिज रेज़ोनेंट एलएलसी कनवर्टर

एसएमपीएस स्विचिंग बिजली आपूर्ति चरण एक आधे-पुल एलएलसी अनुनाद टोपोलॉजी का उपयोग करता है, जो रूपांतरण दक्षता में काफी सुधार करता है और ईएमआई स्तर को कम करता है और पारंपरिक टोपोलॉजी (चित्रा 3) की तुलना में अलगाव ट्रांसफार्मर उपयोग में सुधार करता है। एलएलसी श्रृंखला में जुड़े दो इंडक्टेंस (एलएल) का उपयोग करता है - प्रारंभ करनेवाला + ट्रांसफार्मर की प्राथमिक वाइंडिंग, और एक कैपेसिटेंस (सी)।

चावल। 3. अर्ध-पुल गुंजयमान एलएलसी कनवर्टर की संरचना

अर्ध-पुल अनुनाद कनवर्टर में एलएलसी टोपोलॉजी है और यह श्रृंखला अनुनाद कनवर्टर (एसआरसी) के उपप्रकार से संबंधित है। इसका व्यापक रूप से उन अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है जहां उच्च शक्ति घनत्व की आवश्यकता होती है।

हाफ-ब्रिज रेज़ोनेंट एलएलसी कनवर्टर सर्किट कई कारणों से पारंपरिक हाफ ब्रिज (एचबी) टोपोलॉजी का एक उत्कृष्ट विकल्प है:

• स्विचिंग तब होती है जब वोल्टेज एक विस्तृत लोड रेंज पर शून्य (शून्य वोल्टेज स्विचिंग, जेडवीएस) को पार कर जाता है। चूंकि स्विचिंग कम ड्रेन वोल्टेज पर होती है, इसलिए स्विचिंग नुकसान कम हो जाता है। यह एचबी (हाफ ब्रिज) टोपोलॉजी की तुलना में ईएमआई स्तरों में महत्वपूर्ण कमी की अनुमति देता है, जिसके लिए अधिक गंभीर परिस्थितियों में स्विच करने की आवश्यकता होती है।
• स्विचिंग के दौरान कम करंट। स्विच कम थ्रूपुट करंट पर बंद हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एचबी टोपोलॉजी की तुलना में कम ऊर्जा हानि होती है।
• सेकेंडरी सर्किट डायोड पर कम टर्न-ऑफ करंट: जब कनवर्टर उच्च आउटपुट करंट मोड में काम करता है, तो आउटपुट रेक्टिफायर कम करंट प्रवाह की स्थिति के तहत ऑफ स्थिति में चला जाता है, जिससे ईएमआई स्तर कम हो जाता है।
• सर्किट टोपोलॉजी घटकों की संख्या में वृद्धि नहीं करती है। घटकों की कुल संख्या क्लासिक हाफ-ब्रिज टोपोलॉजी के समान ही रहती है।

चित्र में. चित्र 4 एक अर्ध-पुल गुंजयमान कनवर्टर का ब्लॉक आरेख दिखाता है। हाफ-ब्रिज स्विच 50% के कर्तव्य चक्र के साथ काम करते हैं और 0 से इनपुट वोल्टेज के आयाम के साथ उच्च-वोल्टेज आयताकार दालों का निर्माण प्रदान करते हैं। वी इन, जो गुंजयमान सर्किट में प्रवेश करता है। वोल्टेज नियंत्रित ऑसिलेटर (वीसीओ) के माध्यम से आवृत्ति को समायोजित करके, ट्रैकिंग फीडबैक प्रदान किया जाता है। आवृत्ति लोड आकार के आधार पर भिन्न होती है।

चावल। 4. अर्ध-पुल गुंजयमान वोल्टेज कनवर्टर का ब्लॉक आरेख

NCP1397 - एलएलसी कनवर्टर नियंत्रक

हाफ-ब्रिज रेज़ोनेंट एलएलसी कनवर्टर का दिल NCP1397 नियंत्रक चिप है। मालिकाना उच्च-वोल्टेज तकनीक की विशेषता वाले, इस नियंत्रक में आधे-पुल आउटपुट सर्किट के लिए एक MOSFET ड्राइवर होता है। आधे-पुल सर्किट की आपूर्ति वोल्टेज 600 V तक है।

नियंत्रक में बहु-स्तरीय अंतर्निहित सुरक्षा है, जिसमें इनपुट वोल्टेज की हानि, ऑप्टोकॉप्लर से फीडबैक सिग्नल की हानि आदि की स्थिति में आउटपुट को अवरुद्ध करना शामिल है। यह आपको डिज़ाइन को जटिल किए बिना चरण की विश्वसनीयता में सुधार करने की अनुमति देता है। और अतिरिक्त घटक.

बिजली आपूर्ति का द्वितीयक सर्किट। तुल्यकालिक दिष्टकारी

समकालिक सुधार की आवश्यकता क्यों है? एक तुल्यकालिक सुधार सर्किट का उपयोग उच्च वर्तमान और लोड मूल्यों पर सुधार नुकसान को कम करना संभव बनाता है। पारंपरिक डायोड सर्किट का उपयोग करते समय, शोट्की डायोड के साथ भी, उच्च धाराओं पर वोल्टेज ड्रॉप काफी बढ़ जाता है और, तदनुसार, नुकसान बढ़ जाता है।

चित्र में. चित्र 5 पारंपरिक डायोड रेक्टिफायर सर्किट की तुलना में उच्च आउटपुट करंट पर सिंक्रोनस रेक्टिफायर का उपयोग करने के फायदे दिखाता है।

चावल। 5. एक सिंक्रोनस रेक्टिफायर और एक पारंपरिक डायोड रेक्टिफायर पर नुकसान की तुलना (एक MOSFET ट्रांजिस्टर के खुले चैनल की तुलना में उच्च धाराओं पर शोट्की डायोड पर नुकसान अधिक होगा)

हालाँकि, यह ध्यान दिया जा सकता है कि लोड में कम धाराओं के क्षेत्र में सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन मोड अप्रभावी हो जाता है। विस्तृत लोड रेंज पर दक्षता बनाए रखने के लिए, सिंक्रोनस रेक्टिफायर मॉड्यूल कम धाराओं पर स्वचालित रूप से बंद हो जाता है। चित्र में. चित्र 6 कम लोड धाराओं के लिए शटडाउन सर्किट के साथ NCP4303 सिंक्रोनस रेक्टिफायर के लिए नियंत्रण सर्किट दिखाता है।

इस लेख में हम IRS27952 नियंत्रक (उर्फ IRS27951) पर आधारित UMZCH के लिए LLC अनुनाद स्विचिंग बिजली आपूर्ति (SMPS) के बारे में बात करेंगे, और इस स्विचिंग बिजली आपूर्ति के लिए सभी तत्वों की गणना के लिए एक सरलीकृत विधि का भी विस्तार से वर्णन किया जाएगा। मैं तुरंत आपका ध्यान इस तथ्य की ओर आकर्षित करना चाहूंगा कि गुंजयमान एसएमपीएस की गणना और निर्माण की प्रक्रिया बहुत जटिल है और हर कोई इसका सामना नहीं कर सकता है, इसलिए अनुभवहीन रेडियो शौकीनों के लिए इस बिजली आपूर्ति का निर्माण करने की अनुशंसा नहीं की जाती है; अपनी शक्तियों का सही मूल्यांकन करें। बेशक, ऐसा पावर स्रोत बनाने के लिए, आपके पास एक ऑसिलोस्कोप और एक उपकरण होना चाहिए जो आपको कैपेसिटेंस और इंडक्शन (एलसी मीटर) को मापने की अनुमति देता है। लेख में वर्णित गणना पद्धति सरल है; यह सभी बारीकियों और सूक्ष्मताओं को ध्यान में नहीं रखती है, लेकिन यह एक कार्यात्मक गुंजयमान स्विचिंग बिजली आपूर्ति बनाने के लिए पर्याप्त है। लेख में गुंजयमान पल्स कन्वर्टर्स के संचालन सिद्धांत का विस्तृत विवरण नहीं होगा; मुख्य जोर गुंजयमान एसएमपीएस की गणना और निर्माण की प्रक्रिया का वर्णन करने पर होगा।

"शास्त्रीय पल्स जनरेटर" की तुलना में गुंजयमान एसएमपीएस के क्या फायदे हैं? गुंजयमान मोड के फायदे कम नुकसान और विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (जिन्हें नियंत्रित करना और फ़िल्टर करना बहुत आसान है), रेक्टिफायर डायोड की कम वसूली हानि, बिजली आपूर्ति के सभी तत्वों पर कम भार है, जो "शास्त्रीय" के सापेक्ष बढ़ी हुई विश्वसनीयता और स्थायित्व प्रदान करता है। एसएमपीएस", दक्षता, विश्वसनीयता या लागत का त्याग किए बिना बहुत अधिक आवृत्तियों पर काम करने की क्षमता। और सबसे महत्वपूर्ण लाभ: गुंजयमान यंत्र फैशनेबल है: डी

• आउटपुट पावर (अनुमानित) = 250W
• आउटपुट पावर (अधिकतम परीक्षण) = 276W
• आउटपुट वोल्टेज (रेंज 0W से 276W) = +/- 40V (+/- 0.1V)
• दक्षता (276W आउटपुट पावर पर) = 92%

गुंजयमान ट्रांसफार्मर की प्राथमिक वाइंडिंग के माध्यम से वर्तमान आकार के ऑसिलोग्राम (विभिन्न आउटपुट पावर मूल्यों पर):

वर्णित एसएमपीएस में सॉफ्ट स्टार्ट, लोड में शॉर्ट सर्किट से सुरक्षा और आउटपुट वोल्टेज स्थिरीकरण है, जो आउटपुट पावर की पूरी रेंज में कनवर्टर के आउटपुट वोल्टेज को समान स्तर पर बनाए रखता है। 200W तक की आउटपुट पावर पर काम करते समय, बिजली आपूर्ति के किसी भी तत्व का ध्यान देने योग्य ताप नहीं होता है। रेडिएटर पर पावर स्विच स्थापित नहीं किए गए थे। 276W की आउटपुट पावर के साथ, स्विच मुश्किल से स्पष्ट रूप से गर्म हो जाते हैं, लेकिन ट्रांसफार्मर की प्राथमिक वाइंडिंग पहले से ही स्पष्ट रूप से गर्म होना शुरू हो गई है। शॉर्ट सर्किट सुरक्षा ठीक से काम करती है। जब कनवर्टर आउटपुट छोटा हो जाता है, तो उत्पादन बंद हो जाता है, बिजली की आपूर्ति स्लीप मोड में चली जाती है और शॉर्ट सर्किट समाप्त होने तक उसमें बनी रहती है। शॉर्ट सर्किट को खत्म करने के बाद, एक निश्चित समय के बाद, बिजली की आपूर्ति फिर से शुरू हो जाती है और सामान्य मोड में काम करना जारी रखती है।

IRS27952 पर आधारित गुंजयमान स्विचिंग बिजली आपूर्ति का सर्किट आरेख:

मैं सर्किट के संचालन के सिद्धांत का विस्तार से वर्णन नहीं करूंगा, मैं केवल कुछ बिंदुओं पर ध्यान केंद्रित करूंगा। कनवर्टर का प्रारंभिक स्टार्टअप प्रतिरोधों R16, R10, R7 और R6 की एक श्रृंखला के माध्यम से होता है। नियंत्रक को आगे की बिजली आपूर्ति स्व-आपूर्ति सर्किट (आर14, सी8, वीडी4, वीडी7) से प्रदान की जाती है। जेनर डायोड VD2 नियंत्रक आपूर्ति वोल्टेज को समान स्तर - 16V पर बनाए रखता है। मैं इस तथ्य पर आपका ध्यान आकर्षित करना चाहूंगा कि IRS27952, उदाहरण के लिए IR2153 और IR2161 के विपरीत, एक अंतर्निहित जेनर डायोड नहीं है, इसलिए बाहरी जेनर डायोड का उपयोग सख्ती से आवश्यक है, अन्यथा नियंत्रक की गारंटी है असफल। कैपेसिटर C3 और C5 तरंग को सुचारू करते हैं और IRS27952 पावर सर्किट में शोर को खत्म करते हैं। प्रतिरोधों R1, R2, R3 और R5, R9, R15 की श्रृंखलाओं को कनवर्टर की मुख्य शक्ति बंद करने के बाद कैपेसिटर को डिस्चार्ज करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। निम्नलिखित तत्वों पर विशेष ध्यान दिया जाना चाहिए: आरएफमिन, आरएफमैक्स, आरएफएसएस, सीटी, सीएसएस - ये कनवर्टर की आवृत्ति और समय-निर्धारण तत्व हैं, उनकी रेटिंग की गणना आपके विशिष्ट कार्यों के लिए की जानी चाहिए, इस पर बाद में और अधिक जानकारी दी जाएगी। जेनर डायोड VD10 और VD13 को आपके आवश्यक आउटपुट वोल्टेज के लिए भी चुना जाता है: दो जेनर डायोड का कुल स्थिरीकरण वोल्टेज एक हाथ के आउटपुट वोल्टेज के परिकलित मूल्य के बराबर होना चाहिए, इस मामले में, +/ का आउटपुट वोल्टेज प्राप्त करने के लिए -40V, दो 20V जेनर डायोड का उपयोग किया जाता है। शायद सर्किट के बारे में बस इतना ही कहा जा सकता है; मूल रूप से, यह इंटरनेशनल रेक्टिफायर (अब इन्फिनियन) के नियंत्रकों पर बने किसी भी पल्स कनवर्टर सर्किट से थोड़ा अलग है। अब गणनाओं पर आगे बढ़ने का समय आ गया है।

एक गुंजयमान सर्किट की गणना.गणना करने के लिए हमें एक प्रोग्राम की आवश्यकता है गुंजयमान एसएमपीएसपैकेज से, ओल्ड मैन द्वारा लिखित। मैं तुरंत कहूंगा कि नीचे वर्णित गणना विधि सरल है और एक अनुभवी आंख इसमें कुछ चूक ढूंढने में सक्षम होगी; यह गणना को यथासंभव सरल बनाने के लिए जानबूझकर किया गया था, ताकि अप्रशिक्षितों की अधिकतम संख्या हो रेडियो के शौकीन इस गुंजायमान एसएमपीएस को दोहरा सकते हैं। और इसलिए, प्रोग्राम खोलें और प्रारंभिक डेटा दर्ज करें:

पहले चरण में, हम उपरोक्त स्क्रीनशॉट के अनुसार सभी प्रारंभिक डेटा दर्ज करते हैं (हम उन्हें बाद में सही करेंगे)। आपको केवल आउटपुट वोल्टेज स्वयं चुनने की आवश्यकता है। "नाममात्र वोल्टेज, वी" के विपरीत बॉक्स में, आपको आवश्यक वोल्टेज दर्ज करें। उदाहरण के लिए, यदि आपको द्विध्रुवी आउटपुट वोल्टेज +/- 40V की आवश्यकता है, तो 80V (80V=40V+40V) दर्ज करें। मैं दोहराता हूं: जेनर डायोड VD10 और VD13 के मूल्यों का चयन करना आवश्यक है, ताकि उनका कुल स्थिरीकरण वोल्टेज आपके लिए आवश्यक SMPS आउटपुट वोल्टेज (एक हाथ का वोल्टेज) के लगभग बराबर हो। यानी, यदि आपको +/- 40V के आउटपुट वोल्टेज की आवश्यकता है, तो आपको दो 20V जेनर डायोड का उपयोग करने की आवश्यकता है, यदि आपको, उदाहरण के लिए, +/- 35V की आवश्यकता है, तो 30V का एक VD10 जेनर डायोड और एक VD13 जेनर डायोड का उपयोग करना होगा। 5.1V. हम बिजली आपूर्ति और वोल्टेज की आवश्यक आउटपुट शक्ति से रेटेड वर्तमान की गणना करते हैं। मान लें कि हम 200W की आउटपुट पावर वाला एक SMPS प्राप्त करना चाहते हैं, जिसका अर्थ है कि हमें वांछित 200W को रेटेड वोल्टेज से विभाजित करने की आवश्यकता है, हमारे मामले में 200W/80V, और हमें रेटेड करंट = 2.5A मिलता है - हम यह मान दर्ज करते हैं उपयुक्त प्रोग्राम विंडो में। हम 1V पर डायोड पर सीधी गिरावट का संकेत देते हैं। यदि आप डायोड पर वोल्टेज ड्रॉप का सटीक मूल्य जानते हैं, तो इसे इंगित करें, लेकिन किसी भी स्थिति में, आप यह संकेत दे सकते हैं कि डायोड पर सीधा ड्रॉप एक वोल्ट के बराबर है; इससे गणना की सटीकता पर लगभग कोई प्रभाव नहीं पड़ेगा , प्रदर्शन पर बहुत कम। अगला, स्ट्रेटनिंग का प्रकार चुनें - ब्रिज। और तारों के वांछित व्यास दर्ज करें जिसके साथ आप ट्रांसफार्मर को घुमाएंगे। तार का व्यास 0.5 मिमी से अधिक नहीं होना चाहिए, पतले तार का उपयोग करना और इसे कई तारों में लपेटना बेहतर है। इसके बाद उपयुक्त कोर का चयन करें:

मैंने ETD29 कोर का उपयोग किया और इसलिए बोर्ड पर पदचिह्न कोर के इस प्रकार और आकार के लिए बनाया गया है; किसी अन्य कोर के लिए मुद्रित सर्किट बोर्ड को समायोजित करना होगा। और आपको एक कोर चुनने की ज़रूरत है ताकि यह समग्र शक्ति से मेल खाए और पूरी वाइंडिंग इसके फ्रेम पर फिट हो। कोर का चयन करने के बाद, "गणना करें" बटन पर क्लिक करें और देखें कि हमें क्या मिला:

आपको तुरंत गैर-चुंबकीय अंतर का न्यूनतम संभव मान सेट करने की आवश्यकता है, जो प्रोग्राम द्वारा सुझाए गए मान के बराबर है (मेरे मामले में, 0.67 मिमी) और "गणना करें" बटन को फिर से दबाएं। इसके बाद, हम केवल एक पंक्ति को देखते हैं - यह "गुंजयमान संधारित्र की क्षमता" है। आपके जीवन को सरल बनाने और कई श्रृंखला-समानांतर जुड़े कैपेसिटर से एक गैर-मानक कैपेसिटेंस का चयन करने में अपना समय और प्रयास बर्बाद न करने के लिए, हम संबंधित प्रोग्राम विंडो में अनुनाद आवृत्ति के मूल्य को बदलते हैं, ताकि अनुनाद संधारित्र की कैपेसिटेंस कुछ मानक कैपेसिटेंस मान के बराबर है। मेरे मामले में, गुंजयमान संधारित्र की धारिता 28nF निकली, निकटतम मानक मान 33nF है, और हम इस मान के लिए प्रयास करेंगे।

गुंजयमान आवृत्ति में हेरफेर करते समय, अंतराल मान को हमेशा न्यूनतम या प्रोग्राम द्वारा सुझाए गए न्यूनतम मान के बहुत करीब सेट किया जाना चाहिए। मैं 85 - 150 kHz की सीमा में एक गुंजयमान आवृत्ति चुनने की सलाह देता हूं। मेरे मामले में, "सुविधाजनक" गुंजयमान समाई के अनुरूप गुंजयमान आवृत्ति 90 kHz निकली। सभी सबसे महत्वपूर्ण संख्याएँ जिन्हें आपको याद रखने, लिखने, स्क्रीनशॉट लेने की आवश्यकता है, जिनकी भविष्य में आवश्यकता होगी:

ट्रांसफार्मर को वाइंडिंग करते समय आपको लाल आयतों में मानों की आवश्यकता होगी। मैं इस तथ्य पर आपका ध्यान आकर्षित करना चाहूंगा कि द्वितीयक वाइंडिंग के घुमावों की संख्या दर्ज किए गए आउटपुट वोल्टेज मान - 80V से मेल खाती है। यदि हम +/-40V के द्विध्रुवी आउटपुट वोल्टेज के साथ बिजली की आपूर्ति प्राप्त करना चाहते हैं, तो हमें एक नहीं, बल्कि दो माध्यमिक वाइंडिंग को घुमाने की आवश्यकता है, इस मामले में प्रत्येक 12-13 मोड़ की दो वाइंडिंग (हम परिणामी 25 मोड़ को विभाजित करते हैं) दो)। आगे की गणना के लिए, हमें स्थानांतरण विशेषता को देखना होगा (ऐसा करने के लिए, प्रोग्राम विंडो के ऊपरी बाएँ कोने में संबंधित बटन पर क्लिक करें):

हमें Fmin और Fmax के मान याद हैं। हमारे लिए वे बराबर हैं: Fmin=54kHz, Fmax=87kHz। आगे की गणना के लिए हमें इन मानों की आवश्यकता होगी।

IRS27952 ट्रिम रेटिंग की गणना।इस आलेख के बिल्कुल अंत में आपको फ़ाइल डाउनलोड करनी होगी नाममात्रObvyazki.xlsx. इसे खोलने के लिए आपको माइक्रोसॉफ्ट एक्सेल की जरूरत पड़ेगी. हम फ़ाइल खोलते हैं और निम्नलिखित देखते हैं:

जो कुछ बचा है वह ऊपर प्राप्त हमारे एफमिन और एफमैक्स को दर्ज करना है और आईआरएस27952 ट्रिम की सभी रेटिंग प्राप्त करना है। एकमात्र चीज जिसे हमें चुनने की ज़रूरत है वह कैपेसिटर सीटी की कैपेसिटेंस है, जो मृत समय का मूल्य निर्धारित करती है। सौभाग्य से, इसके लिए एक जटिल गणना की आवश्यकता होगी, जिसे उपयोग किए गए स्विच के मापदंडों के आधार पर किया जाना चाहिए, लेकिन चूंकि हमारी गणना सरल है, मैं केवल सीटी कैपेसिटर, 390-470pF की क्षमता वाला कैपेसिटर का उपयोग करने की सलाह देता हूं। यह क्षमता और संबंधित डेड टाइम सबसे लोकप्रिय कुंजियों, जैसे IRF740, STP10NK60, STF13NM60 और 2SK3568 सर्किट में संकेतित कुंजी का उपयोग करते समय हार्ड स्विचिंग मोड में जाने से बचने के लिए पर्याप्त होगा। इष्टतम सॉफ्ट स्टार्ट अवधि 0.1 सेकंड है, आप 0.3 सेकंड तक लंबी अवधि निर्धारित कर सकते हैं, इसका अब कोई मतलब नहीं है (एसएमपीएस कैपेसिटर की आउटपुट कैपेसिटेंस 10000 µF तक के साथ)। हम अपना Fmin और Fmax दर्ज करते हैं और प्राप्त करते हैं:

सभी पाइपिंग मान (सॉफ्ट स्टार्ट कैपेसिटर की कैपेसिटेंस को छोड़कर) स्वचालित रूप से निकटतम मानक मानों पर पूर्णांकित हो जाते हैं। यहां आप न्यूनतम, अधिकतम आवृत्तियों और सॉफ्ट स्टार्ट आवृत्तियों के वास्तविक मान भी देख सकते हैं, जो उपयोग की जाने वाली मानक पाइपिंग रेटिंग के साथ प्राप्त किए जाएंगे। सॉफ्ट स्टार्ट कैपेसिटर की कैपेसिटेंस कई कैपेसिटर, सिरेमिक एसएमडी और इलेक्ट्रोलाइटिक से बनी होती है, इसके लिए मुद्रित सर्किट बोर्ड पर पर्याप्त जगह होती है। इस बिंदु पर गणना पूर्ण मानी जा सकती है।

एक गुंजयमान सर्किट का कार्यान्वयन.गुंजयमान सर्किट में शामिल हैं: एक गुंजयमान ट्रांसफार्मर, एक गुंजयमान समाई और एक अतिरिक्त गुंजयमान चोक (यदि आवश्यक हो)। हम गुंजयमान धारिता का नाममात्र मूल्य पहले से ही जानते हैं। गुंजयमान संधारित्र एक फिल्म संधारित्र होना चाहिए, प्रकार CBB21 या CBB81, CL21 की भी अनुमति है (लेकिन अनुशंसित नहीं)। संधारित्र का वोल्टेज कम से कम 630V, अधिमानतः 1000V होना चाहिए। यह इस तथ्य के कारण है कि संधारित्र पर अधिकतम अनुमेय वोल्टेज संधारित्र के माध्यम से धारा की आवृत्ति पर निर्भर करता है; एक 400V संधारित्र लंबे समय तक नहीं चलेगा। और अब सबसे दिलचस्प हिस्सा - गुंजयमान ट्रांसफार्मर। इसे समाप्त करने के लिए, हमारे पास सभी आवश्यक प्रारंभिक डेटा हैं। हवा कैसे करें? कई विकल्प हैं. पहला विकल्प: इसे एक नियमित ट्रांसफार्मर की तरह घुमाएँ - हम प्राथमिक को फ्रेम की पूरी चौड़ाई में घुमाते हैं, फिर हम माध्यमिक को फ्रेम की पूरी चौड़ाई में घुमाते हैं (या इसके विपरीत, पहले माध्यमिक, फिर प्राथमिक)। दूसरा विकल्प: द्वितीयक को फ्रेम की पूरी चौड़ाई पर लपेटें, और प्राथमिक को फ्रेम की आधी या एक तिहाई चौड़ाई पर लपेटें (या इसके विपरीत - प्राथमिक को पूरी चौड़ाई पर, और द्वितीयक को आधे या एक तिहाई पर लपेटें) फ्रेम की चौड़ाई) और तीसरा विकल्प: सेक्शनल वाइंडिंग का उपयोग करें, जब प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग पूरी तरह से अलग हो जाएं। ऐसा करने के लिए, आपको या तो एक विशेष खंडित फ्रेम की आवश्यकता होगी या आपको प्लास्टिक विभाजन के साथ फ्रेम को विभाजित करके, स्वयं ऐसा फ्रेम बनाना होगा।

यह क्यों है और यह क्या देता है? पहला विकल्प सबसे सरल है, लेकिन न्यूनतम रिसाव प्रेरकत्व देता है। दूसरा विकल्प हवा के लिए बहुत असुविधाजनक है और औसत रिसाव प्रेरण देता है। तीसरा विकल्प लीकेज इंडक्शन का उच्चतम और सबसे अनुमानित मूल्य देता है, इसके अलावा, वाइंडिंग के लिए सबसे सुविधाजनक तरीका है। आप कोई भी विकल्प चुन सकते हैं. एक बार जब आप वाइंडिंग विकल्प पर निर्णय ले लेते हैं और प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग के घुमावों की आवश्यक संख्या तय कर लेते हैं, तो आपको परिणामी ट्रांसफार्मर की प्राथमिक वाइंडिंग के परिणामी रिसाव अधिष्ठापन को बदलने की आवश्यकता होती है। ऐसा करने के लिए, आपको एक ट्रांसफार्मर को असेंबल करना होगा। इस स्तर पर, कोर के हिस्सों को गोंद करने और एक गैप डालने की कोई आवश्यकता नहीं है (रिसाव अधिष्ठापन गैप के आकार, उसकी उपस्थिति या अनुपस्थिति पर निर्भर नहीं करता है), यह अस्थायी रूप से बिजली के टेप के साथ कोर को कसने के लिए पर्याप्त है। सोल्डरिंग का उपयोग करके, द्वितीयक वाइंडिंग के सभी टर्मिनलों को एक-दूसरे से विश्वसनीय रूप से शॉर्ट-सर्किट करना और प्राथमिक वाइंडिंग के प्रेरण को मापना आवश्यक है। परिणामी इंडक्शन वैल्यू ट्रांसफार्मर की प्राथमिक वाइंडिंग का लीकेज इंडक्शन होगा। मान लीजिए कि आपको 50 μH का लीकेज इंडक्शन मिलता है। हम परिणामी मूल्य की तुलना एलआर के परिकलित मूल्य से करते हैं, जिसकी आपने ऊपर गणना की है:

यह काम नहीं आया! हमें 94 µH चाहिए, लेकिन हमें 50 µH मिला। क्या करें? मुख्य बात घबराना नहीं है! ऐसा होता है, यह आपके साथ जरूर होगा, और यह बिल्कुल सामान्य है। एक अतिरिक्त गुंजयमान चोक हमें इस विसंगति को खत्म करने में मदद करेगा। लेकिन, यदि आप नहीं भूले हैं, तो ऊपर मैंने ट्रांसफार्मर को वाइंडिंग करने के तीन विकल्पों के बारे में लिखा था?! तो, पहली विधि सबसे कम लीकेज इंडक्शन देती है और इसका उपयोग करने पर, आपको एक अतिरिक्त प्रारंभकर्ता की आवश्यकता की गारंटी होती है। दूसरा विकल्प एक औसत लीकेज इंडक्शन देता है और आपको संभवतः अभी भी एक चोक की आवश्यकता होगी, लेकिन पहले विकल्प का उपयोग करते समय इतने बड़े इंडक्शन के साथ नहीं। लेकिन तीसरे विकल्प का उपयोग करने के मामले में, अतिरिक्त गुंजयमान चोक का उपयोग किए बिना, ट्रांसफार्मर की प्राथमिक वाइंडिंग के आवश्यक अपव्यय अधिष्ठापन को तुरंत प्राप्त करना संभव है। तीसरे वाइंडिंग विकल्प के साथ आवश्यक लीकेज इंडक्शन, प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग की वाइंडिंग की चौड़ाई के अनुपात के सही विकल्प द्वारा प्राप्त किया जाता है। यह भी संभव है कि आप भाग्यशाली होंगे और आप प्राइमरी और सेकेंडरी की वाइंडिंग की चौड़ाई का अनुमान लगाने में सक्षम होंगे, और तुरंत वांछित लीकेज इंडक्शन प्राप्त कर लेंगे (जैसा कि मेरे साथ हुआ)। लेकिन यदि आप बदकिस्मत हैं और मापा गया लीकेज इंडक्शन और आवश्यक गणना मूल्य मेल नहीं खाते हैं, तो आपको एक अतिरिक्त गुंजयमान चोक का उपयोग करने की आवश्यकता है। प्रारंभ करनेवाला का अधिष्ठापन इसके बराबर होना चाहिए: एलआर का परिकलित मान घटाकर प्राथमिक वाइंडिंग के रिसाव अधिष्ठापन का वास्तविक वास्तविक मूल्य। हमारे मामले में: 94 µH-50 µH = 44 µH - यह वही है जो अतिरिक्त गुंजयमान चोक का अधिष्ठापन होना चाहिए, जिसे आरेख और बोर्ड पर Lr के रूप में दिखाया गया है। क्या उपयोग करें? सामग्री -2 या -14 से बनी अंगूठी पर लपेटना सबसे अच्छा है; ऐसी अंगूठियां इस तरह दिखती हैं:

गुंजयमान चोक को घुमाने के लिए, फेराइट रिंग्स (हरा या नीला) का उपयोग करना भी संभव है, लेकिन हमेशा एक अंतराल के साथ। अंतराल का आकार मनमाने ढंग से चुना जाता है। सामग्री -2 और -14 से बने छल्लों के लिए, किसी निकासी की आवश्यकता नहीं है। ट्रांसफार्मर की प्राथमिक वाइंडिंग के समान तारों और समान संख्या में कोर के साथ गुंजयमान चोक को हवा देना आवश्यक है। घुमावों की संख्या ऐसी होनी चाहिए कि आवश्यक प्रेरकत्व मान प्राप्त हो सके, हमारे मामले में 44 μH। और जब प्रारंभ करनेवाला (यदि यह आवश्यक हो जाता है) और गुंजयमान ट्रांसफार्मर घाव हो जाता है, तो इसकी प्राथमिक वाइंडिंग के अधिष्ठापन को गणना मूल्य पर समायोजित करना आवश्यक है। ऊपर, हमने पहले ही गणना कर ली है कि ट्रांसफार्मर की प्राथमिक वाइंडिंग का कुल इंडक्शन क्या होना चाहिए। यदि वास्तविक रिसाव अधिष्ठापन गुंजयमान अधिष्ठापन के परिकलित मूल्य के साथ मेल खाता है और एक अतिरिक्त अनुनाद चोक की आवश्यकता नहीं है, तो ट्रांसफार्मर कोर में अंतराल आकार का चयन करके प्राथमिक वाइंडिंग का अधिष्ठापन, गणना मूल्य पर समायोजित किया जाता है:

यही है, ट्रांसफार्मर कोर के हिस्सों के बीच के अंतर को धीरे-धीरे बढ़ाना आवश्यक है जब तक कि ट्रांसफार्मर की प्राथमिक वाइंडिंग का मापा अधिष्ठापन हमारे गणना मूल्य - 524 μH के बराबर न हो जाए। लेकिन यह तभी है जब अतिरिक्त गुंजयमान चोक का उपयोग नहीं किया जाता है। यदि एक अतिरिक्त चोक मौजूद है, तो इस अतिरिक्त चोक का अधिष्ठापन प्राथमिक वाइंडिंग के कुल अधिष्ठापन के परिकलित मूल्य से घटाया जाना चाहिए। हमारे मामले में, यह 524 µH-44 µH = 480 µH निकलता है, यह वही है जो हमारे ट्रांसफार्मर की प्राथमिक वाइंडिंग का अधिष्ठापन होना चाहिए। प्राथमिक वाइंडिंग के प्रेरकत्व को द्वितीयक वाइंडिंग के खुले होने पर मापा जाता है। ट्रांसफार्मर की प्राथमिक वाइंडिंग के आवश्यक अधिष्ठापन मूल्य तक पहुंचने के बाद, ट्रांसफार्मर और गुंजयमान चोक को तैयार माना जा सकता है, और गणना पूरी हो जाती है।

यह कैसे सुनिश्चित करें कि सब कुछ काम कर गया, कि परिणामी एसएमपीएस वास्तव में गुंजायमान है? ट्रांसफार्मर की प्राथमिक वाइंडिंग के माध्यम से करंट के आकार का निरीक्षण करने के लिए ऑसिलोस्कोप का उपयोग करना आवश्यक है। ऐसा करने के लिए, यदि कोई अतिरिक्त गुंजयमान चोक है, तो उसके चारों ओर पतले तार के 2-3 मोड़ों की एक अस्थायी परीक्षण वाइंडिंग लपेटी जाती है, जिसे 330-750 ओम के प्रतिरोध के साथ एक अवरोधक पर लोड किया जाता है, और एक ऑसिलोस्कोप इस वाइंडिंग से जुड़ा होता है। . वर्तमान तरंगरूप साइनसॉइडल या साइनसॉइडल के करीब होना चाहिए (लगभग वैसा ही जैसा ऊपर मेरे तरंगरूपों में दिखाया गया है)। यदि कोई गुंजयमान चोक नहीं है, तो उसके स्थान पर अस्थायी रूप से एक करंट ट्रांसफार्मर स्थापित किया जाता है। इसमें एक फेराइट रिंग होती है जिसमें 40-50 फेरों वाली पतली तार की वाइंडिंग होती है, जो 330-750 ओम अवरोधक से भरी होती है, जिससे एक ऑसिलोस्कोप जुड़ा होता है, और एक मोड़ की दूसरी वाइंडिंग होती है, जो अनुनाद के स्थान पर जुड़ी होती है गला घोंटना।

कुछ तस्वीरें:

लेख के अंत में, मैं प्रयोगों के लिए प्रदान किए गए IRS27952 माइक्रो-सर्किट और अन्य SMD तत्वों के लिए आपको धन्यवाद देना चाहता हूँ!

आपके ध्यान देने के लिए धन्यवाद!

रेडियोतत्वों की सूची

पद का नाम	प्रकार	मज़हब	मात्रा	टिप्पणी	दुकान	मेरा नोटपैड
	आईआरएस27952 पर आधारित एलएलसी रेजोनेंट एसएमपीएस
आर6	अवरोध	0 ओम	1	एसएमडी1206		नोटपैड के लिए
आर4, आर11, आर13	अवरोध	4.7 ओम	3	एसएमडी1206		नोटपैड के लिए
आर8, आर12	अवरोध	22 ओम	2	एसएमडी1206		नोटपैड के लिए
आर17	अवरोध	750 ओम	1	एसएमडी1206		नोटपैड के लिए
आर18, आर19	अवरोध	24 कोहम	2	एसएमडी1206		नोटपैड के लिए
आर1, आर2, आर3, आर5, आर9, आर15	अवरोध	120 कोहम	6	एसएमडी1206		नोटपैड के लिए
आर7, आर10, आर16	अवरोध	270 कोहम	3	एसएमडी1206		नोटपैड के लिए
आर14	अवरोध	4.7 ओम	1	आउटपुट, 0.25W		नोटपैड के लिए
आरएफमिन	अवरोध	*	1	एसएमडी1206		नोटपैड के लिए
आरएफएसएस	अवरोध	*	1	एसएमडी1206		नोटपैड के लिए
आरएफमैक्स	अवरोध	*	1	आउटपुट, 0.25W		नोटपैड के लिए
सी2	फिल्म संधारित्र	100 एनएफ	1	सीएल21, 400वी		नोटपैड के लिए
सी4, सी7	शोर दबाने वाली फिल्म संधारित्र	100 एनएफ	2	एक्स2, 275वी		नोटपैड के लिए
सी 8	सिरेमिक संधारित्र	1 एनएफ	1	630/1000V		नोटपैड के लिए
सी6, सी5	सिरेमिक संधारित्र	100 एनएफ	2	एसएमडी1206, 50वी		नोटपैड के लिए
सी11, सी12, सी13, सी14, सी15, सी16	सिरेमिक संधारित्र	1 μF	6	एसएमडी1206, 50वी		नोटपैड के लिए
सी 3		10 μF	1	25V		नोटपैड के लिए
सी 1	विद्युत - अपघटनी संधारित्र	220 μF	1	400V

आदर्श रूप से, पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन (पीडब्लूएम) का उपयोग करने वाली एक विधि लगभग पूर्ण विनियमित बिजली आपूर्ति की खोज का उत्तर है। हम पहले ही कह चुके हैं कि एक स्पंदित स्रोत में स्विच या तो चालू या बंद होता है और नियंत्रण शून्य बिजली अपव्यय के साथ किया जाता है, एक रैखिक स्टेबलाइजर के विपरीत, जहां पास तत्व में बिजली अपव्यय के कारण स्थिरीकरण होता है। वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों में, पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन कम स्विचिंग आवृत्ति के कारण दोषरहित स्विचिंग के लिए एक उचित दृष्टिकोण प्रदान करता है, उदाहरण के लिए 20 - 40 किलोहर्ट्ज़ की सीमा में। दूसरी तरफ से स्थिति को देखने से पता चल सकता है कि यह फ़्रीक्वेंसी रेंज इतने लंबे समय तक लोकप्रिय क्यों रही है।

पीडब्लूएम स्थिरीकरण के शुरुआती दिनों से, डिजाइनरों ने उच्च आवृत्तियों की ओर बढ़ने की कोशिश की है क्योंकि वे चुंबकीय कोर और फिल्टर कैपेसिटर के आकार, वजन और लागत को कम कर सकते हैं। उच्च स्विचिंग आवृत्तियाँ अन्य लाभ भी प्रदान करती हैं। उच्च आवृत्तियों का उपयोग करके, रेडियो हस्तक्षेप और विद्युत चुम्बकीय शोर में कमी की उम्मीद की जा सकती है; आप परिरक्षण, डिकॉउलिंग, इन्सुलेशन और लिमिटिंग के साथ कम समस्याओं की उम्मीद कर सकते हैं

योजना में अनुसंधान संस्थान. आप तेज़ प्रतिक्रिया के साथ-साथ कम आउटपुट प्रतिबाधा और तरंग की भी उम्मीद कर सकते हैं।

उच्च आवृत्तियों के उपयोग में मुख्य बाधा तेज़ और पर्याप्त शक्तिशाली स्विच बनाने की व्यावहारिक कठिनाई थी। इस तथ्य के कारण कि तात्कालिक स्विचिंग को चालू और बंद करना असंभव है, स्विचिंग के दौरान इस पर वोल्टेज होता है और साथ ही इसमें करंट प्रवाहित होता है। दूसरे शब्दों में, वर्गाकार दोलनों के बजाय समलम्बाकार दोलन स्विचिंग प्रक्रिया की विशेषता बताते हैं। इसके परिणामस्वरूप स्विचिंग हानि होती है, जो सैद्धांतिक रूप से उच्च दक्षता को रद्द कर देती है। एक आदर्श स्विच जो तुरंत चालू हो जाता है, चालू होने पर शून्य प्रतिरोध होता है और तुरंत बंद हो जाता है। चित्र में. 18.2 पीडब्लूएम और स्विचिंग मोड की अनुनाद मोड में तुलना करता है, जिस पर अधिक विस्तार से चर्चा की जाएगी।

चावल। 18.2. पीडब्लूएम और अनुनाद मोड के बीच अंतर दिखाने वाले ऑसिलोग्राम। पीडब्लूएम के साथ, स्विच के माध्यम से करंट के एक साथ प्रवाह और उस पर वोल्टेज की उपस्थिति के कारण स्विचिंग हानि होती है। ध्यान दें कि यह स्थिति ऑपरेशन के अनुनाद मोड में मौजूद नहीं है, जो वोल्टेज को स्थिर करने के लिए आवृत्ति मॉड्यूलेशन (एफएम) का उपयोग करता है।

उपरोक्त से, यह स्पष्ट है कि एक आदर्श स्विच में चालू अवस्था के दौरान कोई वोल्टेज ड्रॉप नहीं होना चाहिए। ये सभी तर्क उच्च दक्षता का सुझाव देते हैं। अर्धचालक उपकरणों को स्विच करने में प्रगति होने तक, विशेष रूप से उच्च स्विचिंग आवृत्तियों पर इसे हासिल करना मुश्किल था। यह भी बताया जाना चाहिए कि उसी समय डायोड, ट्रांसफार्मर और कैपेसिटर जैसे अन्य उपकरणों के निर्माण में प्रगति की आवश्यकता थी। हमें प्रौद्योगिकी के सभी क्षेत्रों में श्रमिकों को इस तथ्य के लिए श्रद्धांजलि अर्पित करनी चाहिए कि पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन का उपयोग करते समय स्विचिंग आवृत्ति 500 ​​किलोहर्ट्ज़ तक बढ़ गई थी। हालाँकि, उच्च आवृत्तियों पर, मान लीजिए 150 किलोहर्ट्ज़ पर, एक अलग विधि पर विचार करना बेहतर है। तो, हम शक्ति स्रोत के संचालन के गुंजयमान मोड पर आते हैं।

रेज़ोनेंट मोड का उपयोग करके स्थिर बिजली आपूर्ति वास्तव में प्रौद्योगिकी में एक बड़ी छलांग का प्रतिनिधित्व करती है। हालाँकि यह अवश्य कहा जाना चाहिए कि इनवर्टर, कन्वर्टर्स और बिजली आपूर्ति में गुंजयमान घटना का उपयोग अर्धचालकों के युग से पहले हुआ था। यह पता चला कि अनुनाद घटना का उपयोग करते समय अक्सर अच्छे परिणाम प्राप्त करना संभव होता है। उदाहरण के लिए, पहले टेलीविज़न में, पिक्चर ट्यूब के लिए आवश्यक उच्च वोल्टेज रेडियो फ्रीक्वेंसी पावर स्रोत का उपयोग करके प्राप्त किए गए थे। यह 150 से 300 kHz की आवृत्ति पर चलने वाला एक वैक्यूम ट्यूब साइन वेव जनरेटर था, जिसमें एक अनुनाद रेडियो आवृत्ति ट्रांसफार्मर में वैकल्पिक वोल्टेज में वृद्धि हासिल की गई थी। विभिन्न औद्योगिक और अनुसंधान उद्देश्यों के लिए कम से कम कई लाख वोल्ट के वोल्टेज उत्पन्न करने के लिए अनिवार्य रूप से समान सर्किट का उपयोग अभी भी किया जाता है। उच्च वोल्टेज अक्सर अनुनाद संचालन और डायोड वोल्टेज गुणक के संयुक्त उपयोग के माध्यम से प्राप्त किया जाता है।

यह भी लंबे समय से ज्ञात है कि अनुनाद इन्वर्टर आउटपुट सर्किट इलेक्ट्रिक मोटर और वेल्डिंग उपकरण के संचालन को स्थिर करते हैं। आमतौर पर, उच्च प्रेरकत्व वाला एक कॉइल डीसी वोल्टेज स्रोत से इन्वर्टर तक जाने वाले तार के टूटने से जुड़ा होता था। इस मामले में, इन्वर्टर लोड के संबंध में एक वर्तमान स्रोत के रूप में व्यवहार करता है, जिससे गुंजयमान घटना के अस्तित्व की स्थिति को पूरा करना आसान हो जाता है। इस मामले में, मौजूदा थाइरिस्टर इनवर्टर को अर्ध-गुंजयमान यंत्र कहना अधिक सही है - दोलन सर्किट समय-समय पर सदमे उत्तेजना के अधीन होता है, लेकिन कोई निरंतर दोलन नहीं होता है। उत्तेजना दालों के बीच, ऑसिलेटरी सर्किट संग्रहीत ऊर्जा को लोड में छोड़ता है। उल्लिखित सर्किट के उदाहरण चित्र में दिखाए गए हैं। 18.3, 18.4 और 18.5.

उपरोक्त से यह स्पष्ट होना चाहिए कि ऑपरेशन के गुंजयमान मोड का व्यापक उपयोग विशेष नियंत्रण आईसी के निर्माण के बाद शुरू हुआ। इन आईसी ने डिजाइनरों को विफलताओं की समस्याओं से मुक्त कर दिया जो अनिवार्य रूप से कई सौ किलोहर्ट्ज़ या कई मेगाहर्ट्ज की आवृत्तियों पर अनुनाद मोड का उपयोग करने की इच्छा के साथ होती हैं, जहां छोटे घटक आकार आकार, वजन और लागत में महत्वपूर्ण कटौती प्रदान कर सकते हैं।

चावल। 18.3. रेडियो फ़्रीक्वेंसी रेंज में काम करने वाले गुंजयमान उच्च-वोल्टेज स्रोत का एक उदाहरण। यह पुनर्स्थापित पुराना सर्किट मीस्नर ऑसिलेटर में वैक्यूम ट्यूब का उपयोग करता है। ऑपरेटिंग आवृत्ति स्टेप-अप वाइंडिंग Z1 और इसकी अपनी वितरित कैपेसिटेंस द्वारा निर्धारित की जाती है। कोई आवृत्ति स्थिरीकरण प्रदान नहीं किया गया है।

चावल। 18.4. आउटपुट पर एक गुंजयमान सर्किट के साथ करंट-ट्रिगर इन्वर्टर का एक उदाहरण। पावर सर्किट में उच्च प्रेरण एल के साथ एक कॉइल की उपस्थिति और आउटपुट पर अनुनाद सर्किट में शामिल एक संधारित्र की उपस्थिति पर ध्यान दें। एक समान विधि स्व-उत्तेजित इनवर्टर पर लागू होती है। इन सर्किटों में आमतौर पर स्थिरीकरण नहीं होता है।

चावल। 18.5. एक थाइरिस्टर के साथ अर्ध-गुंजयमान इन्वर्टर का एक उदाहरण। उपयुक्त थाइरिस्टर का चयन करके, कई किलोवाट की आउटपुट पावर और लगभग 30 kHz की स्विचिंग आवृत्ति प्राप्त करना संभव है। यदि तरंग आवृत्ति श्रृंखला XC सर्किट की गुंजयमान आवृत्ति से थोड़ी कम है, तो लोड में एक अच्छा साइनसॉइडल वोल्टेज होगा। सर्किट में कोई स्थिरीकरण नहीं है. जनरल इलेक्ट्रिक सेमीकंडक्टर उत्पाद विभाग

दिलचस्प बात यह है कि गुंजयमान वोल्टेज नियामक में लंबे समय से लोकप्रिय पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन (पीडब्लूएम) सर्किट के साथ बहुत कुछ समानता है। दरअसल, ब्लॉक आरेख के अनुसार, पीडब्लूएम सर्किट के बजाय एक गुंजयमान "सर्किट" के साथ निरंतर अवधि और परिवर्तनीय आवृत्ति के दालों का एक स्रोत का उपयोग किया जाता है। ऑपरेशन के दौरान, ZC सर्किट की उपस्थिति के कारण, स्विच के माध्यम से या तो करंट प्रवाहित होता है या साइनसॉइड सेगमेंट के रूप में वोल्टेज उस पर लागू होता है। उच्च-आवृत्ति पीडब्लूएम सर्किट के विपरीत, स्विचिंग के दौरान संकेतों का आकार ऐसा होता है कि स्विच पर वोल्टेज और इसके माध्यम से बहने वाली धारा की एक साथ उपस्थिति कभी नहीं होती है। इसलिए, उच्च आवृत्तियों पर भी स्विचिंग हानि नगण्य है।

चावल। चित्र 18.6 संचालन के गुंजयमान मोड को दर्शाता है। त्रुटि संकेत उसी तरह प्राप्त होता है जैसे पीडब्लूएम बिजली आपूर्ति में, यानी आउटपुट और संदर्भ वोल्टेज के बीच अंतर। यह त्रुटि वोल्टेज एक वोल्टेज नियंत्रित ऑसिलेटर को खिलाया जाता है, जिसका आउटपुट स्टैंडबाय मल्टीवाइब्रेटर को चलाता है। मॉड्यूलेशन सर्किट मूलतः एक वोल्टेज-आवृत्ति कनवर्टर है। वेटिंग मल्टीवीब्रेटर की पल्स, एक निश्चित अवधि और परिवर्तनीय पुनरावृत्ति दर वाली, स्विच के इनपुट को आपूर्ति की जाती है। अक्सर उच्च तात्कालिक धारा और कम प्रतिरोध प्रदान करने के लिए स्टैंडबाय मल्टीवाइब्रेटर के आउटपुट में एक पावर एम्पलीफायर शामिल किया जाता है। एक या दो पावर MOSFETs का उपयोग आमतौर पर स्विच के रूप में किया जाता है।

कम्यूटेटर का आउटपुट एक गुंजयमान Z C-सर्किट और एक आउटपुट ट्रांसफार्मर से जुड़ा होता है। यह देखा जा सकता है कि ट्रांसफार्मर की प्राथमिक वाइंडिंग पर लागू लगभग साइनसॉइडल वोल्टेज का आयाम स्विच से आने वाली चर आवृत्ति दालों की निश्चित अवधि के व्युत्क्रम के लिए ZC सर्किट की गुंजयमान आवृत्ति की निकटता पर निर्भर करता है। इस प्रकार, आवृत्ति मॉड्यूलेशन का उपयोग करके निरंतर आउटपुट वोल्टेज का स्थिरीकरण प्राप्त किया जा सकता है। सी-सर्किट का बहुत अधिक गुणवत्ता कारक Z बिजली वितरण को रोक देगा, और बहुत कम गुणवत्ता कारक Z स्विच में अत्यधिक बड़े पीक करंट मान का कारण बनेगा।

चावल। 18.6. गुंजयमान स्थिर विद्युत आपूर्ति का सरलीकृत सर्किट। पहले सन्निकटन के लिए, हम मान सकते हैं कि पल्स-चौड़ाई मॉड्यूलेटर के बजाय, लोकप्रिय पीडब्लूएम स्टेबलाइज़र वोल्टेज-फ़्रीक्वेंसी कनवर्टर का उपयोग करता है।

गुंजयमान मोड को विभिन्न तरीकों से प्राप्त किया जा सकता है: आप या तो श्रृंखला या समानांतर एल सी सर्किट का उपयोग कर सकते हैं। और नाममात्र ऑपरेटिंग आवृत्ति सी-सर्किट की प्राकृतिक अनुनाद आवृत्ति Z से कम या अधिक हो सकती है। किसी भी स्थिति में, स्थिरीकरण के लिए अनुनाद वक्र के गिरते हिस्से पर काम करने की आवश्यकता होती है। चित्र में. 18.6, आउटपुट ट्रांसफार्मर की प्राथमिक वाइंडिंग का इंडक्शन काफी अधिक है, जिससे यह व्यावहारिक रूप से सी-सर्किट के गुंजयमान आवृत्ति Z को प्रभावित नहीं करता है।

तकनीकी साहित्य में गलत बयानों के कारण होने वाली गलतफहमी से बचने के लिए, अनुनाद स्टेबलाइजर्स से संबंधित निम्नलिखित तथ्यों को याद रखना अच्छा होगा:

एक गुंजयमान जेड सी-सर्किट में, दोलन हमेशा इसकी गुंजयमान आवृत्ति पर होते हैं, चाहे उन दालों की आवृत्ति की परवाह किए बिना जिनके साथ सदमे उत्तेजना की जाती है। हालाँकि, अधिकांश मामलों में मुक्त दोलनों के अस्तित्व के लिए कोई स्थितियाँ नहीं होती हैं। रेक्टिफायर सर्किट साइनसॉइडल दोलन का आधा चक्र प्राप्त करता है।

सबसे लोकप्रिय डिज़ाइनों में से एक श्रृंखला गुंजयमान सर्किट का उपयोग करता है जिसमें आउटपुट ट्रांसफार्मर की उच्च-प्रतिरोध प्राथमिक वाइंडिंग के माध्यम से आउटपुट पावर एक संधारित्र से खींची जाती है। ऐसे स्रोत को क्रमशः श्रृंखला अनुनाद और समानांतर भार वाला कनवर्टर या स्टेबलाइज़र कहा जाता है। दुर्भाग्य से, इन उपकरणों को कभी-कभी समानांतर-गुंजयमान सर्किट (छवि 18.7 बी) के रूप में जाना जाता है।

आदर्श रूप से, लगभग-शून्य स्विचिंग हानि प्राप्त करने के दो तरीके हैं। एक शून्य वर्तमान स्विचिंग है, जो सबसे लोकप्रिय है और 2 मेगाहर्ट्ज के आसपास आवृत्तियों पर संचालन की अनुमति देता है, और दूसरा शून्य वोल्टेज स्विचिंग है, जो 10 मेगाहर्ट्ज तक संचालन की अनुमति देता है। शून्य वर्तमान स्विचिंग सर्किट को उत्तेजित करने के लिए निरंतर अवधि और परिवर्तनीय पुनरावृत्ति दर की दालों का उपयोग करती है। शून्य वोल्टेज स्विचिंग मोड में दालों के बीच एक निश्चित समय अंतराल का उपयोग किया जाता है।

अक्सर (विशेषकर शून्य धारा के साथ स्विच करते समय), आवृत्ति सीमा कम आवृत्तियों से सर्किट की गुंजयमान आवृत्ति के 80% तक फैली होती है। यह प्रारंभ करनेवाला धारा को शून्य तक कम करने या नकारात्मक होने के लिए पर्याप्त समय प्रदान करता है। एक नाड़ी जो समय का निर्धारण करती है।

धारा ऋणात्मक हो जाने पर समाप्त हो जाती है; जिस क्षण यह समाप्त होता है वह बहुत महत्वपूर्ण नहीं होता है। नकारात्मक प्रारंभ करनेवाला धारा का तात्पर्य है कि धारा अब पावर MOSFET के माध्यम से प्रवाहित नहीं हो रही है, बल्कि क्लैंपिंग डायोड के माध्यम से प्रवाहित हो रही है। पल्स अवधि नियंत्रण आईसी से जुड़े आरसी सर्किट द्वारा निर्धारित की जाती है। आर और सी का मान आईसी निर्माता द्वारा उपलब्ध कराए गए ग्राफ़ से आसानी से निर्धारित किया जा सकता है। पल्स अवधि, साथ ही जनरेटर आवृत्ति निर्धारित करने के लिए आरसी मान की पसंद को दर्शाने वाला विशिष्ट डेटा चित्र में दिखाया गया है। 18.8.

चावल। 18.8. गुंजयमान स्थिर स्रोत के मापदंडों को निर्धारित करने के लिए ग्राफ़ के उदाहरण। ये वक्र GP605 IC के अनुरूप हैं, लेकिन अन्य निर्माताओं के सर्किट के विशिष्ट हैं। (ए) जनरेटर की अधिकतम आवृत्ति के आधार पर समाई और प्रतिरोध का स्वीकार्य संयोजन। (बी) जनरेटर की न्यूनतम आवृत्ति के आधार पर स्वीकार्य क्षमता। (सी) चयनित पल्स अवधि के लिए प्रतिरोधी और कैपेसिटेंस संयोजन। इस पर निर्भर करते हुए कि हम सर्किट ए या बी के साथ काम कर रहे हैं, LAN सर्किट अलग होंगे। जेनम सोफ़.

आपको यह सुनिश्चित करना चाहिए कि "स्विचिंग आवृत्ति" उस आवृत्ति से मेल खाती है जिस पर दालें अनुनाद सर्किट में प्रवेश करती हैं। यह जरूरी नहीं कि नियंत्रण आईसी में ऑसिलेटर की आवृत्ति हो। पुश-पुल स्विचिंग बिजली आपूर्ति में, जनरेटर आवृत्ति स्विचिंग आवृत्ति से दोगुनी होगी। सिंगल-एंडेड एसएमपीएस के लिए ये आवृत्तियाँ आमतौर पर मेल खाती हैं।

आंतरायिक मोड में काम करने वाला एक स्रोत दोषरहित स्विचिंग की ओर अग्रसर होता है। इसका सीधा सा मतलब है कि प्रत्येक पल्स के लिए Z C-लूप में दोलन की केवल एक अवधि होनी चाहिए। व्यवहार में, इसके लिए एक दोलन चक्र के पूरा होने और अगले आवेग की उपस्थिति के बीच "मृत समय" की उपस्थिति की आवश्यकता होती है। यही कारण है कि नाड़ी पुनरावृत्ति दर गुंजयमान आवृत्ति के करीब नहीं पहुंचनी चाहिए

एलसी सर्किट. इस आवश्यकता की संतुष्टि से आउटपुट पावर में थोड़ी कमी आती है।

स्थिरीकरण इस तथ्य पर आधारित है कि ऊर्जा किसमें संग्रहित होती है? सी-सर्किट अधिकतम होता है जब जेडसी-सर्किट के सदमे उत्तेजना को पूरा करने वाले दालों की पुनरावृत्ति आवृत्ति इसकी गुंजयमान आवृत्ति के करीब होती है। इस इष्टतम स्थिति से पल्स आवृत्ति के विचलन के परिणामस्वरूप कम बिजली प्राप्त होती है। चूँकि गुंजयमान आवृत्ति स्थिर रहती है, स्थिरीकरण प्राप्त करने के लिए उपर्युक्त "मृत समय" बदल जाता है।

गुंजयमान बिजली आपूर्ति अक्सर वर्तमान सुरक्षा से सुसज्जित होती है, जो उन्हें पीडब्लूएम स्रोतों के समान बनाती है जिनके पास ऐसी सुरक्षा होती है। वास्तव में, कोई वर्तमान सीमित मोड में गुंजयमान स्रोत एस के संचालन का संदर्भ पा सकता है। हालाँकि, इसमें एक महत्वपूर्ण अंतर है। पीडब्लूएम प्रणाली में, वर्तमान वृद्धि को ध्यान में रखा जाता है, और पूरे चक्र में किसी भी समय अधिकतम स्रोत धारा सीमित होती है। एक गुंजयमान स्रोत में, साइनसॉइडल दोलन का हिस्सा ध्यान में रखा जाता है; यह अधिकतम एसएमपीएस करंट को सीमित करने की अनुमति देता है, लेकिन तुरंत नहीं। दोनों मामलों में, सुरक्षा हासिल की जाती है, लेकिन गुंजयमान स्रोतों में यह पीडब्लूएम स्रोतों की तरह तेज़ या सटीक नहीं है, जिनके पास वर्तमान सुरक्षा है। पीडब्लूएम स्रोतों में, वर्तमान मूल्य की निगरानी फ़ीड-फ़ॉरवर्ड स्थिरीकरण को लागू करती है; गुंजयमान स्रोतों में, वर्तमान मान को पढ़ने से स्विच-ऑफ विधि का उपयोग होता है।

अंतिम लेकिन सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि अनुनाद एसएमपीएस में स्विच स्विचिंग प्रक्रिया के दौरान एक साथ वोल्टेज और करंट का अनुभव नहीं करते हैं। इसके परिणामस्वरूप उच्च दक्षता प्राप्त होती है। स्विचों में नष्ट होने वाली शक्ति में उल्लेखनीय कमी के साथ, जो बदले में तापमान की समस्याओं को कम करता है, जिससे तत्वों का उच्च घनत्व बनता है।