व्होल्टेज रेग्युलेटर स्विच करणे

पल्स व्होल्टेज रेग्युलेटर (कन्व्हर्टर्स) मध्ये, सक्रिय घटक (सामान्यत: फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर) पल्स मोडमध्ये कार्य करतो: कंट्रोल स्विच वैकल्पिकरित्या उघडतो आणि बंद होतो, ऊर्जा-संचय घटकांना पल्ससह पुरवठा व्होल्टेज पुरवतो. परिणामी, वर्तमान डाळी चोकद्वारे (किंवा ट्रान्सफॉर्मरद्वारे, विशिष्ट स्विचिंग रेग्युलेटरच्या टोपोलॉजीवर अवलंबून) दिले जातात, जे लोड सर्किटमध्ये ऊर्जा जमा करणारे, रूपांतरित आणि सोडणारे घटक म्हणून कार्य करतात.

कडधान्यांमध्ये विशिष्ट वेळेचे मापदंड असतात: ते एका विशिष्ट वारंवारतेसह अनुसरण करतात आणि विशिष्ट कालावधी असतात. हे पॅरामीटर्स सध्या स्टॅबिलायझरद्वारे पुरवल्या जाणार्‍या लोडच्या आकारावर अवलंबून असतात, कारण आउटपुट कॅपेसिटरला चार्ज करणारे सरासरी इंडक्टर करंट असते आणि प्रत्यक्षात त्याच्याशी जोडलेल्या लोडला शक्ती देते.

पल्स स्टॅबिलायझरच्या संरचनेत, तीन मुख्य कार्यात्मक युनिट्स ओळखल्या जाऊ शकतात: एक स्विच, एक ऊर्जा साठवण यंत्र आणि एक नियंत्रण सर्किट.पहिले दोन नोड्स पॉवर सेक्शन बनवतात, जे तिसर्‍यासह, संपूर्ण व्होल्टेज रूपांतरण सर्किट बनवतात. काहीवेळा स्विच कंट्रोल सर्किट सारख्याच गृहनिर्माण मध्ये केले जाऊ शकते.

तर पल्स कन्व्हर्टरचे काम बंद करणे आणि उघडणे यामुळे केले जाते इलेक्ट्रॉनिक की…जेव्हा स्विच बंद असतो, ऊर्जा साठवण यंत्र (चोक) उर्जा स्त्रोताशी जोडलेले असते आणि ऊर्जा साठवते आणि ते उघडे असताना, स्टोरेज डिव्हाइस स्त्रोतापासून डिस्कनेक्ट होते आणि लोड सर्किटशी लगेच जोडले जाते, त्यानंतर ऊर्जा फिल्टर कॅपेसिटर आणि लोडमध्ये हस्तांतरित केले जाते.

परिणामी, व्होल्टेजचे विशिष्ट सरासरी मूल्य लोडवर कार्य करते, जे नियंत्रण डाळींच्या पुनरावृत्तीच्या कालावधी आणि वारंवारतेवर अवलंबून असते. वर्तमान लोडवर अवलंबून असते, ज्याचे मूल्य या कनवर्टरसाठी परवानगी असलेल्या मर्यादेपेक्षा जास्त नसावे.

PWM आणि PWM

पल्स कन्व्हर्टरच्या आउटपुट व्होल्टेजच्या स्थिरीकरणाचे सिद्धांत संदर्भ व्होल्टेजसह आउटपुट व्होल्टेजची सतत तुलना करण्यावर आधारित आहे आणि या व्होल्टेजच्या विसंगतीवर अवलंबून, नियंत्रण सर्किट स्वयंचलितपणे उघडण्याच्या कालावधीचे गुणोत्तर पुनर्संचयित करते आणि स्विचच्या बंद अवस्था (त्यासह नियंत्रण डाळीची रुंदी बदलते पल्स रुंदी मॉड्यूलेशन - PWM) किंवा या डाळींच्या पुनरावृत्ती दरात बदल करतात, त्यांचा कालावधी स्थिर ठेवतात (पल्स फ्रिक्वेंसी मॉड्युलेशनद्वारे — PFM). आउटपुट व्होल्टेज सहसा प्रतिरोधक विभाजकाने मोजले जाते.

समजा लोड अंतर्गत आउटपुट व्होल्टेज काही क्षणी कमी होते, नाममात्र पेक्षा कमी होते.या प्रकरणात, पीडब्ल्यूएम कंट्रोलर आपोआप नाडीची रुंदी वाढवेल, म्हणजेच चोकमधील ऊर्जा साठवण प्रक्रिया लांबलचक होतील आणि त्यानुसार, अधिक ऊर्जा लोडमध्ये हस्तांतरित केली जाईल. परिणामी, आउटपुट व्होल्टेज नाममात्र वर परत येईल.

जर स्थिरीकरण पीएफएमच्या तत्त्वानुसार कार्य करते, तर लोड अंतर्गत आउटपुट व्होल्टेजमध्ये घट झाल्यास, नाडी पुनरावृत्ती दर वाढेल. परिणामी, उर्जेचे अधिक भाग लोडमध्ये हस्तांतरित केले जातील आणि व्होल्टेज आवश्यक रेटिंगच्या समान असेल. येथे असे म्हणणे योग्य होईल की स्विचच्या बंद अवस्थेच्या कालावधीचे गुणोत्तर त्याच्या बंद आणि खुल्या अवस्थेच्या कालावधीच्या बेरजेशी तथाकथित कर्तव्य चक्र DC आहे.

सर्वसाधारणपणे, पल्स कन्व्हर्टर्स गॅल्व्हॅनिक अलगावसह आणि त्याशिवाय उपलब्ध आहेत. या लेखात, आम्ही गॅल्व्हॅनिक अलगावशिवाय मूलभूत सर्किट्स पाहू: बूस्ट, बक आणि इनव्हर्टिंग कन्व्हर्टर. सूत्रांमध्ये, Vin हे इनपुट व्होल्टेज आहे, Vout हे आउटपुट व्होल्टेज आहे आणि DC हे कर्तव्य चक्र आहे.

नॉन-गॅल्व्हॅनिकली आयसोलेटेड बक कन्व्हर्टर-बक कन्व्हर्टर किंवा स्टेप-डाउन कन्व्हर्टर

की टी बंद होते. स्विच बंद असताना, डायोड डी लॉक केला जातो, विद्युत प्रवाह वाहतो थ्रोटल L आणि ओलांडून भार R वाढू लागतो. कळ उघडते. जेव्हा स्विच उघडला जातो, तेव्हा चोकमधून आणि लोडमधून प्रवाह, जरी ते कमी होत असले तरी वाहत राहते, कारण ते त्वरित अदृश्य होऊ शकत नाही, फक्त आता सर्किट स्विचद्वारे नाही तर उघडलेल्या डायोडद्वारे बंद होते.

स्विच पुन्हा बंद होतो.जर स्वीच उघडे असताना, चोकमधून विद्युतप्रवाह शून्यावर येण्यास वेळ नसेल, तर आता तो पुन्हा वाढतो. म्हणून, चोकद्वारे आणि लोडद्वारे, ते सर्व वेळ कार्य करते स्पंदन करणारा प्रवाह (जर कॅपेसिटर नसेल तर). कॅपेसिटर तरंगांना गुळगुळीत करतो जेणेकरून लोड करंट जवळजवळ स्थिर असेल.

या प्रकारच्या कन्व्हर्टरमधील आउटपुट व्होल्टेज नेहमी इनपुट व्होल्टेजपेक्षा कमी असते, जे येथे चोक आणि लोड दरम्यान व्यावहारिकरित्या विभाजित केले जाते. त्याचे सैद्धांतिक मूल्य (आदर्श कन्व्हर्टरसाठी-स्विच आणि डायोडच्या नुकसानाकडे दुर्लक्ष करून) खालील सूत्र वापरून शोधले जाऊ शकते:

गॅल्व्हॅनिक आयसोलेशनशिवाय बूस्ट कन्व्हर्टर - बूस्ट कन्व्हर्टर

स्विच टी बंद आहे. जेव्हा स्विच बंद होतो, डायोड डी बंद होतो, इंडक्टर एल द्वारे विद्युत प्रवाह वाढू लागतो. कळ उघडते. इंडक्टरमधून विद्युतप्रवाह चालू राहतो, परंतु आता ओपन डायोडद्वारे आणि इंडक्टरमधील व्होल्टेज स्त्रोत व्होल्टेजमध्ये जोडला जातो. लोड R मध्ये स्थिर व्होल्टेज कॅपेसिटर C द्वारे राखले जाते.

स्विच बंद होतो, चोक करंट पुन्हा वाढतो. या प्रकारच्या कन्व्हर्टरचा आउटपुट व्होल्टेज नेहमी इनपुट व्होल्टेजपेक्षा जास्त असतो कारण इंडक्टरमधील व्होल्टेज स्त्रोत व्होल्टेजमध्ये जोडला जातो. आउटपुट व्होल्टेजचे सैद्धांतिक मूल्य (आदर्श कन्व्हर्टरसाठी) सूत्र वापरून शोधले जाऊ शकते:

गॅल्व्हॅनिक आयसोलेशन-बक-बूस्ट-कन्व्हर्टरशिवाय इनव्हर्टिंग कन्व्हर्टर

स्विच टी बंद आहे. चोक एल ऊर्जा साठवतो, डायोड डी बंद आहे. स्विच उघडा आहे — चोक कॅपेसिटर C आणि लोड R ला ऊर्जा देतो. येथील आउटपुट व्होल्टेजमध्ये नकारात्मक ध्रुवता आहे.त्याचे मूल्य सूत्राद्वारे (आदर्श केससाठी) आढळू शकते:

रेखीय स्टेबिलायझर्सच्या विपरीत, सक्रिय घटक कमी गरम केल्यामुळे स्विचिंग स्टॅबिलायझर्सची कार्यक्षमता जास्त असते आणि म्हणून त्यांना लहान रेडिएटर क्षेत्र आवश्यक असते. स्विचिंग स्टॅबिलायझर्सचे विशिष्ट तोटे म्हणजे आउटपुट आणि इनपुट सर्किट्समध्ये आवेग आवाजाची उपस्थिती तसेच लांब ट्रान्झिएंट्स.