डिजिटल ऑसिलोस्कोप के साथ स्विचिंग बिजली आपूर्ति को मापने की विधि
पारंपरिक एनालॉग बिजली आपूर्ति से लेकर कुशल स्विचिंग बिजली आपूर्ति तक, बिजली आपूर्ति के प्रकार और आकार बहुत भिन्न होते हैं। वे सभी जटिल और गतिशील कार्य वातावरण का सामना करते हैं। उपकरण भार और मांग में एक पल में महत्वपूर्ण परिवर्तन हो सकते हैं। यहां तक कि एक "दैनिक" स्विचिंग बिजली की आपूर्ति भी तात्कालिक चोटियों का सामना करने में सक्षम होनी चाहिए जो उसके औसत परिचालन स्तर से कहीं अधिक हो। जो इंजीनियर बिजली आपूर्ति या बिजली आपूर्ति का उपयोग करने के लिए सिस्टम डिज़ाइन करते हैं, उन्हें स्थिर और सबसे खराब स्थिति में बिजली आपूर्ति की कार्य स्थितियों को समझने की आवश्यकता होती है।
अतीत में, बिजली स्रोतों की व्यवहारिक विशेषताओं का वर्णन करने का मतलब स्थिर धारा और वोल्टेज को मापने के लिए एक डिजिटल मल्टीमीटर का उपयोग करना और कैलकुलेटर या पीसी का उपयोग करके कठिन गणना करना था। आज, अधिकांश इंजीनियर अपने पसंदीदा पावर माप मंच के रूप में ऑसिलोस्कोप का उपयोग करते हैं। आधुनिक ऑसिलोस्कोप को एकीकृत बिजली माप और विश्लेषण सॉफ्टवेयर से सुसज्जित किया जा सकता है, जो सेटअप को सरल बनाता है और गतिशील माप को आसान बनाता है। उपयोगकर्ता केवल कच्चे डेटा के बजाय मुख्य मापदंडों को अनुकूलित कर सकते हैं, स्वचालित रूप से गणना कर सकते हैं और सेकंड के भीतर परिणाम देख सकते हैं।
बिजली आपूर्ति डिज़ाइन मुद्दे और माप आवश्यकताएँ
आदर्श रूप से, प्रत्येक बिजली आपूर्ति को उसके लिए डिज़ाइन किए गए गणितीय मॉडल की तरह काम करना चाहिए। लेकिन वास्तविक दुनिया में, घटक त्रुटिपूर्ण हैं, भार बदल सकते हैं, बिजली की आपूर्ति विकृत हो सकती है, और पर्यावरणीय परिवर्तन प्रदर्शन को बदल सकते हैं। इसके अलावा, लगातार बदलते प्रदर्शन और लागत की आवश्यकताएं भी बिजली आपूर्ति डिजाइन को और अधिक जटिल बनाती हैं। इन मुद्दों पर विचार करें:
बिजली आपूर्ति अपनी निर्धारित शक्ति से अधिक कितने वाट बिजली बनाए रख सकती है? यह कब तक चल सकता है? बिजली आपूर्ति कितनी गर्मी उत्सर्जित करती है? क्या होता है जब यह ज़्यादा गरम हो जाता है? इसे कितने शीतलन वायु प्रवाह की आवश्यकता है? क्या होता है जब लोड करंट काफी बढ़ जाता है? क्या डिवाइस अपने रेटेड आउटपुट वोल्टेज को बनाए रख सकता है? आउटपुट सिरे पर पूर्ण शॉर्ट सर्किट पर बिजली आपूर्ति कैसे प्रतिक्रिया करती है? क्या होता है जब बिजली आपूर्ति का इनपुट वोल्टेज बदलता है?
डिजाइनरों को ऐसी बिजली आपूर्ति विकसित करने की आवश्यकता है जो कम जगह ले, गर्मी कम करे, विनिर्माण लागत कम करे और सख्त ईएमआई/ईएमसी मानकों को पूरा करे। केवल एक सख्त माप प्रणाली ही इंजीनियरों को इन लक्ष्यों को प्राप्त करने में सक्षम बना सकती है।
आस्टसीलस्कप और बिजली आपूर्ति माप
उच्च-बैंडविड्थ माप के लिए ऑसिलोस्कोप का उपयोग करने के आदी लोगों के लिए, शक्ति माप सरल हो सकता है क्योंकि इसकी आवृत्ति अपेक्षाकृत कम है। वास्तव में, ऐसी कई चुनौतियाँ भी हैं जिनका सामना हाई-स्पीड सर्किट डिजाइनरों को बिजली माप में कभी नहीं करना पड़ता है।
पूरे स्विचगियर का वोल्टेज उच्च और फ्लोटिंग हो सकता है, जिसका अर्थ है कि यह ग्राउंडेड नहीं है। सिग्नल की पल्स चौड़ाई, अवधि, आवृत्ति और कर्तव्य चक्र सभी अलग-अलग होंगे। तरंगरूप को सच्चाई से पकड़ना और उसका विश्लेषण करना और तरंगरूप में किसी भी असामान्यता का पता लगाना आवश्यक है। ऑसिलोस्कोप की आवश्यकताएं मांगलिक हैं। एकाधिक जांच - एक साथ एकल सिरे वाली जांच, विभेदक जांच और वर्तमान जांच की आवश्यकता होती है। दीर्घकालिक कम-आवृत्ति अधिग्रहण परिणामों के लिए रिकॉर्डिंग स्थान प्रदान करने के लिए उपकरण में एक बड़ी मेमोरी होनी चाहिए। और इसे एक अधिग्रहण में महत्वपूर्ण आयाम अंतर के साथ विभिन्न संकेतों को कैप्चर करने की आवश्यकता हो सकती है।
स्विचिंग विद्युत आपूर्ति के मूल सिद्धांत
अधिकांश आधुनिक प्रणालियों में मुख्यधारा डीसी बिजली आपूर्ति वास्तुकला एक स्विचिंग बिजली आपूर्ति (एसएमपीएस) है, जो बदलते भार से प्रभावी ढंग से निपटने की अपनी क्षमता के लिए प्रसिद्ध है। एक विशिष्ट स्विचिंग बिजली आपूर्ति के विद्युत सिग्नल पथ में निष्क्रिय घटक, सक्रिय घटक और चुंबकीय घटक शामिल होते हैं। स्विचिंग बिजली आपूर्ति में प्रतिरोधकों और रैखिक ट्रांजिस्टर जैसे हानिपूर्ण घटकों का उपयोग कम से कम होना चाहिए, और मुख्य रूप से (आदर्श रूप से) हानिरहित घटकों जैसे स्विचिंग ट्रांजिस्टर, कैपेसिटर और चुंबकीय घटकों का उपयोग करना चाहिए।
स्विचिंग बिजली आपूर्ति उपकरण में एक नियंत्रण भाग भी होता है, जिसमें पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन नियामक, पल्स आवृत्ति मॉड्यूलेशन नियामक और फीडबैक लूप 1 जैसे घटक शामिल होते हैं। नियंत्रण अनुभाग की अपनी बिजली आपूर्ति हो सकती है। चित्र 1 एक स्विचिंग बिजली आपूर्ति का एक सरलीकृत योजनाबद्ध आरेख है, जो सक्रिय उपकरणों, निष्क्रिय उपकरणों और चुंबकीय घटकों सहित बिजली रूपांतरण भाग को दर्शाता है।
स्विचिंग पावर सप्लाई तकनीक मेटल ऑक्साइड फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर (एमओएसएफईटी) और इंसुलेटेड गेट बाइपोलर ट्रांजिस्टर (आईजीबीटी) जैसे पावर सेमीकंडक्टर स्विचिंग डिवाइस का उपयोग करती है। इन उपकरणों में स्विचिंग का समय कम होता है और ये अस्थिर वोल्टेज स्पाइक्स का सामना कर सकते हैं। समान रूप से महत्वपूर्ण बात यह है कि वे उच्च दक्षता और कम ताप उत्पादन के साथ, खुली और बंद दोनों स्थितियों में बहुत कम ऊर्जा की खपत करते हैं। स्विचिंग डिवाइस बड़े पैमाने पर स्विचिंग बिजली आपूर्ति के समग्र प्रदर्शन को निर्धारित करते हैं। स्विचिंग उपकरणों के मुख्य मापों में शामिल हैं: स्विचिंग हानि, औसत बिजली हानि, सुरक्षित कार्य क्षेत्र, और अन्य।
