डिजिटल ऑसिलोस्कोप से स्विचिंग विद्युत आपूर्ति को मापने की विधि
बिजली आपूर्ति विभिन्न प्रकार और आकारों में आती है, पारंपरिक एनालॉग-प्रकार की बिजली आपूर्ति से लेकर उच्च दक्षता वाली स्विचिंग बिजली आपूर्ति तक। उन सभी को एक जटिल और गतिशील कामकाजी माहौल का सामना करना पड़ता है। उपकरण भार और मांगें एक पल में नाटकीय रूप से बदल सकती हैं। यहां तक कि एक "रोज़मर्रा" स्विचिंग बिजली की आपूर्ति भी अपने औसत परिचालन स्तर से अधिक क्षणिक चोटियों का सामना कर सकती है। जो इंजीनियर बिजली की आपूर्ति या सिस्टम में उपयोग की जाने वाली बिजली आपूर्ति को डिजाइन करते हैं, उन्हें यह समझने की जरूरत है कि बिजली की आपूर्ति स्थिर परिस्थितियों के साथ-साथ सबसे खराब स्थिति में भी कैसे संचालित होती है।
अतीत में, बिजली आपूर्ति के व्यवहार को चिह्नित करने का मतलब डिजिटल मल्टीमीटर के साथ शांत वर्तमान और वोल्टेज को मापना और कैलकुलेटर या पीसी के साथ श्रमसाध्य 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 कच्चा डेटा ही नहीं, बल्कि मुख्य मापदंडों को अनुकूलित कर सकते हैं, गणनाएँ स्वचालित कर सकते हैं और सेकंडों में परिणाम देख सकते हैं।
विद्युत आपूर्ति डिज़ाइन मुद्दे और उनकी माप आवश्यकताएँ
आदर्श रूप से, प्रत्येक बिजली आपूर्ति को उस गणितीय मॉडल की तरह व्यवहार करना चाहिए जिसके लिए इसे डिज़ाइन किया गया था। लेकिन वास्तविक दुनिया में, घटक दोषपूर्ण हैं, भार भिन्न हो सकते हैं, बिजली की आपूर्ति विकृत हो सकती है, और पर्यावरणीय परिवर्तन प्रदर्शन को बदल सकते हैं। इसके अलावा, बदलते प्रदर्शन और लागत की आवश्यकताएं बिजली आपूर्ति डिजाइन को जटिल बनाती हैं। इन प्रश्नों पर विचार करें:
बिजली की आपूर्ति उसकी रेटेड शक्ति से कितने वाट अधिक रह सकती है? यह कब तक चल सकता है? विद्युत आपूर्ति कितनी ऊष्मा नष्ट 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 रेटेड आउटपुट वोल्टेज को बनाए रख सकता है? बिजली आपूर्ति आउटपुट में भारी कमी से कैसे निपटती 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 कठोर माप प्रणाली ही इंजीनियरों को इन लक्ष्यों को प्राप्त करने में सक्षम बना सकती है।
आस्टसीलस्कप और शक्ति माप
ऑसिलोस्कोप के साथ उच्च-बैंडविड्थ माप करने के आदी लोगों के लिए, बिजली आपूर्ति माप उनकी अपेक्षाकृत कम आवृत्तियों के कारण सीधा हो सकता है। वास्तव में, बिजली माप में कई चुनौतियाँ हैं जिनका हाई-स्पीड सर्किट के डिजाइनरों को कभी सामना नहीं करना पड़ता है।
संपूर्ण स्विचगियर उच्च वोल्टेज और "फ्लोटिंग" हो सकता है, यानी जमीन से जुड़ा नहीं हो सकता है। सिग्नल की पल्स चौड़ाई, अवधि, आवृत्ति और कर्तव्य चक्र भिन्न हो सकते हैं। तरंगरूप में विसंगतियों का पता लगाने के लिए तरंगरूपों को पकड़ा जाना चाहिए और उनका ईमानदारी से विश्लेषण किया जाना चाहिए। यह ऑसिलोस्कोप पर मांग कर रहा है। एकाधिक जांच-एक ही समय में एकल-समाप्त, अंतर 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 एक अधिग्रहण में व्यापक रूप से भिन्न आयामों के साथ विभिन्न संकेतों को पकड़ने की आवश्यकता हो सकती है।
बिजली आपूर्ति स्विचिंग की मूल बातें
अधिकांश आधुनिक प्रणालियों में प्रमुख डीसी पावर आर्किटेक्चर स्विचिंग पावर सप्लाई (स्विचिंग पावर सप्लाई) है, जो विभिन्न भारों को कुशलतापूर्वक संभालने की क्षमता के लिए जाना जाता है। एक विशिष्ट स्विचिंग बिजली आपूर्ति के पावर सिग्नल पथ में निष्क्रिय घटक, सक्रिय घटक और चुंबकीय घटक शामिल होते हैं। स्विचिंग बिजली आपूर्ति यथासंभव कम हानिपूर्ण घटकों (जैसे प्रतिरोधक और रैखिक ट्रांजिस्टर) और अधिकतर (आदर्श रूप से) दोषरहित घटकों का उपयोग करती है: स्विचिंग ट्रांजिस्टर, कैपेसिटर और मैग्नेटिक्स।
स्विचिंग बिजली आपूर्ति उपकरण में एक नियंत्रण भाग भी होता है, जिसमें एक पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन नियामक, एक पल्स आवृत्ति मॉड्यूलेशन नियामक और एक फीडबैक लूप 1 और अन्य 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 अनुभाग 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 कम स्विचिंग समय होता है और ये अनियमित वोल्टेज स्पाइक्स का सामना कर सकते हैं। समान रूप से महत्वपूर्ण, वे चालू और बंद दोनों स्थितियों में बहुत कम बिजली की खपत करते हैं, अत्यधिक कुशल होते हैं और कम गर्मी उत्पन्न करते हैं। स्विचिंग डिवाइस बड़े पैमाने पर स्विचिंग बिजली आपूर्ति के समग्र प्रदर्शन को निर्धारित करते हैं। स्विचिंग उपकरणों पर मुख्य मापों में शामिल हैं: स्विचिंग हानि, औसत बिजली हानि, सुरक्षित संचालन क्षेत्र, और अन्य।
