स्विचिंग बिजली आपूर्ति और सामान्य बिजली आपूर्ति के बीच अंतर को स्पष्ट करने के लिए एक उदाहरण दीजिए
पावर इलेक्ट्रॉनिक्स प्रौद्योगिकी की प्रगति और नवाचार के साथ-साथ स्विचिंग बिजली आपूर्ति तकनीक लगातार विकसित हो रही है। अपने कॉम्पैक्ट आकार, हल्के वजन और महान दक्षता के कारण, स्विचिंग बिजली की आपूर्ति वर्तमान में व्यावहारिक रूप से सभी इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में उपयोग की जाती है। वर्तमान इलेक्ट्रॉनिक सूचना उद्योग के तेजी से विकास को देखते हुए, यह एक आवश्यक बिजली आपूर्ति तकनीक है।
निरंतर आउटपुट वोल्टेज बनाए रखने के लिए स्विचिंग ऑन और ऑफ के समय अनुपात को विनियमित करने के लिए बिजली की आपूर्ति को स्विच करके आधुनिक पावर इलेक्ट्रॉनिक तकनीक का उपयोग किया जाता है। स्विचिंग बिजली आपूर्ति के मुख्य घटक एक MOSFET और एक PWM नियंत्रण IC हैं। स्विचिंग बिजली आपूर्ति और रैखिक बिजली आपूर्ति संबंधित हैं। स्विचिंग ट्यूब का उपयोग हाई-फ़्रीक्वेंसी पल्स करंट बनाने के लिए करंट के ऑन-ऑफ को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है, क्योंकि इसका इनपुट टर्मिनल हाई-फ़्रीक्वेंसी ऑसिलेटिंग सर्किट के प्रभाव में काम करते हुए प्रत्यावर्ती धारा को सीधे डायरेक्ट करंट में बदल देता है। एक प्रारंभ करनेवाला का उपयोग स्थिर निम्न-वोल्टेज प्रत्यक्ष धारा प्रदान करने के लिए किया जाता है।
आमतौर पर, एक MOSFET प्लस एक पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन नियंत्रण IC एक स्विचिंग बिजली आपूर्ति बनाता है। अपने छोटे आकार, हल्के वजन और उच्च दक्षता के कारण पावर इलेक्ट्रॉनिक्स प्रौद्योगिकी की प्रगति और नवाचार के साथ स्विचिंग बिजली आपूर्ति तेजी से आम हो गई है, जो उनके महत्व को प्रदर्शित करता है।
सर्किट में स्विचिंग डिवाइस कैसे जुड़े हैं, इसके आधार पर स्विचिंग बिजली की आपूर्ति को मोटे तौर पर तीन समूहों में वर्गीकृत किया जा सकता है: श्रृंखला स्विचिंग बिजली की आपूर्ति, समानांतर स्विचिंग बिजली की आपूर्ति, और ट्रांसफार्मर स्विचिंग बिजली की आपूर्ति। ट्रांसफार्मर-प्रकार की स्विचिंग बिजली आपूर्ति को आगे पुश-पुल, हाफ-ब्रिज, फुल-ब्रिज और अन्य विविधताओं में विभाजित किया जा सकता है। ट्रांसफार्मर कैसे उत्तेजित होता है और आउटपुट वोल्टेज के चरण के आधार पर इसे चार श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: फॉरवर्ड प्रकार, फ्लाईबैक प्रकार, एकल उत्तेजना प्रकार और डबल उत्तेजना प्रकार।
तो स्विचिंग बिजली आपूर्ति और साधारण बिजली आपूर्ति के बीच क्या अंतर है?
एक रैखिक बिजली आपूर्ति, या एक बिजली आपूर्ति जिसमें समायोजन ट्यूब एक रैखिक स्थिति में संचालित होती है, आमतौर पर "नियमित बिजली आपूर्ति" शब्द का अर्थ है। इसके विपरीत, स्विचिंग ट्यूब एक स्विचिंग बिजली आपूर्ति में चालू और बंद दो स्थितियों में काम करती है: चालू, जहां प्रतिरोध न्यूनतम है, और बंद, जहां प्रतिरोध काफी है। बिजली आपूर्ति का एक अपेक्षाकृत नया रूप जिसे स्विचिंग बिजली आपूर्ति कहा जाता है, में उच्च दक्षता, हल्के वजन, स्टेप-अप और स्टेप-डाउन क्षमता और विशाल आउटपुट पावर के लाभ हैं। लेकिन क्योंकि सर्किट स्विचिंग मोड में काम करता है, शोर काफी महत्वपूर्ण है।
उदाहरण के तौर पर, स्टेप-डाउन स्विचिंग पावर सप्लाई का सर्किट स्विच, फ़्रीव्हीलिंग डायोड, ऊर्जा भंडारण इंडक्टर्स और फ़िल्टर कैपेसिटर से बना होता है। जब स्विच बंद हो जाता है, तो बिजली की आपूर्ति स्विच और प्रारंभ करनेवाला के माध्यम से लोड पर बिजली भेजती है, जबकि कुछ बिजली कैपेसिटर और प्रारंभ करनेवाला में भी संग्रहीत करती है। इंडक्शन के सेल्फ-इंडक्शन के कारण स्विच सक्रिय होने के बाद करंट धीरे-धीरे बनता है, जिससे आउटपुट जल्दी से बिजली आपूर्ति वोल्टेज मान तक नहीं पहुंच पाता है। स्विच स्विच करने के बाद भी सर्किट में करंट बाएं से दाएं प्रवाहित होता रहेगा। प्रारंभकर्ता के स्व-प्रेरकत्व के कारण पूर्व निर्धारित समय के लिए बंद। यह करंट लोड के माध्यम से प्रसारित होता है, ग्राउंड वायर से निकलता है, फ्रीव्हीलिंग डायोड के एनोड तक जाता है, डायोड के माध्यम से प्रवाहित होता है, और फिर प्रारंभ करनेवाला के बाएं छोर पर वापस लूप करता है। स्विच के बंद होने और खुलने के समय को समायोजित किया जा सकता है, जो आउटपुट वोल्टेज को नियंत्रित करता है। यदि आउटपुट वोल्टेज को स्थिर बनाए रखने के लिए आउटपुट वोल्टेज की निगरानी करके चालू और बंद समय को प्रबंधित किया जाता है, तो वोल्टेज विनियमन का लक्ष्य पूरा हो जाता है।
स्विचिंग बिजली आपूर्ति और सामान्य बिजली आपूर्ति दोनों में उपयोग की जाने वाली वोल्टेज समायोजन ट्यूब वोल्टेज को स्थिर करने के लिए फीडबैक सिद्धांत का उपयोग करती है। स्विचिंग बिजली आपूर्ति स्विचिंग ट्यूब का उपयोग करके समायोजित होती है, जबकि पारंपरिक बिजली आपूर्ति आम तौर पर ट्रायोड के रैखिक प्रवर्धन क्षेत्र का उपयोग करके समायोजित होती है। इसके विपरीत, स्विचिंग बिजली की आपूर्ति कम ऊर्जा का उपयोग करती है, इसमें एसी वोल्टेज के लिए व्यापक अनुप्रयोग सीमा होती है, और कम तरंग के साथ डीसी का उत्पादन होता है। स्विचिंग पल्स इंटरफेरेंस एक खामी है।
आधे-पुल स्विचिंग बिजली आपूर्ति की मूल परिचालन अवधारणा के रूप में ऊपरी पुल और निचले पुल स्विचिंग ट्यूबों को एक समय में चालू किया जाता है। ऊपरी पुल की स्विचिंग ट्यूब वह जगह है जहां करंट सबसे पहले प्रवेश करता है। इसकी भंडारण क्षमता का उपयोग करके विद्युत ऊर्जा को इंडक्शन कॉइल में जमा किया जाता है, और उच्च पुल का स्विच अंततः बंद कर दिया जाता है। जब निचले पुल की स्विचिंग ट्यूब सक्रिय हो जाती है, तो इंडक्शन कॉइल और कैपेसिटर बाहरी दुनिया को बिजली प्रदान करना जारी रखेंगे। इसे स्विचिंग बिजली आपूर्ति के रूप में जाना जाता है क्योंकि दो स्विच ट्यूबों को क्रमिक रूप से चालू और बंद किया जाना चाहिए। निचले पुल के स्विच ट्यूब को बंद करने के बाद, बिजली के प्रवाह को अनुमति देने के लिए शीर्ष पुल को खोलें। रैखिक विद्युत आपूर्ति भिन्न है। उच्च पानी का पाइप लगातार पानी छोड़ता है क्योंकि इसमें कोई स्विच शामिल नहीं है। यदि इसकी मात्रा बहुत अधिक होगी तो पानी बाहर निकल जाएगा। कुछ रैखिक बिजली आपूर्ति समायोजन ट्यूबों में, हम अक्सर इसे देखते हैं। सभी असीमित विद्युत ऊर्जा थर्मल ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। इस परिप्रेक्ष्य से, रैखिक बिजली आपूर्ति की रूपांतरण दक्षता बेहद कम है, और जब गर्मी अधिक होती है, तो घटक जीवन अनिवार्य रूप से छोटा हो जाएगा और अंतिम उपयोग प्रभाव पर प्रभाव पड़ेगा।
हालाँकि, इसकी स्विचिंग बिजली आपूर्ति और नियमित बिजली आपूर्ति के बीच मुख्य अंतर यह है कि यह कैसे संचालित होता है। रैखिक बिजली आपूर्ति की बिजली समायोजन ट्यूब प्रवर्धन क्षेत्र में लगातार काम करती है और हमेशा चालू रहती है। विशाल बिजली समायोजन ट्यूबों की आवश्यकता होती है और समायोजन ट्यूब पर महत्वपूर्ण बिजली हानि के परिणामस्वरूप एक बड़े रेडिएटर का निर्माण किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप महत्वपूर्ण गर्मी उत्पन्न होती है और कम दक्षता होती है, अक्सर 40 प्रतिशत और 60 प्रतिशत के बीच। रैखिक विद्युत आपूर्ति के कार्य सिद्धांत के लिए उच्च वोल्टेज से निम्न वोल्टेज पर स्विच करने के लिए वोल्टेज डिवाइस के उपयोग की आवश्यकता होती है। इसमें आम तौर पर एक ट्रांसफार्मर होता है, जबकि केएक्स बिजली आपूर्ति जैसे विकल्प होते हैं जो सिग्नल को ठीक करता है और डीसी वोल्टेज आउटपुट करता है। इस विधि में, वॉल्यूम बड़ा, भारी, अक्षम होता है, और बहुत अधिक गर्मी उत्पन्न करता है, लेकिन इसमें भी होता है छोटे तरंग, अच्छी समायोजन दर, थोड़ा बाहरी हस्तक्षेप जैसे लाभ, और यह एनालॉग सर्किट या अन्य एम्पलीफायरों के साथ काम करता है। स्विचिंग बिजली आपूर्ति का बिजली उपकरण स्विचिंग स्थिति में काम करता है। यह ट्रांसफार्मर और ऊर्जा भंडारण के लिए है कि वोल्टेज समायोजित होने पर ऊर्जा अस्थायी रूप से इंडक्शन कॉइल के माध्यम से संग्रहीत होती है, इसलिए कम नुकसान होता है, उच्च दक्षता होती है, और गर्मी अपव्यय की कम आवश्यकता होती है। इंडक्शन पर उच्च मानक लागू होते हैं, जिनका निर्माण किया जाना चाहिए कम हानि, उच्च पारगम्यता सामग्री की। इसके ट्रांसफार्मर का आकार शब्द के आकार का होता है। दक्षता कुल मिलाकर 80 प्रतिशत से 98 प्रतिशत तक है। हालाँकि स्विचिंग बिजली की आपूर्ति छोटी है और इसकी दक्षता उच्च है, यह तरंग, वोल्टेज और वर्तमान समायोजन दर के मामले में रैखिक बिजली आपूर्ति की तुलना में कम कुशल है।
