स्विचिंग पॉवर सप्लाय — सामान्य तत्त्वे, फायदे आणि तोटे

आज, कोणत्याही घरगुती उपकरणामध्ये किंवा वीज पुरवठ्यामध्ये लोखंडी ट्रान्सफॉर्मर शोधणे आधीच अवघड आहे. 1990 च्या दशकात, ते भूतकाळात झपाट्याने लुप्त होऊ लागले, ज्यामुळे कन्व्हर्टर्स किंवा वीज पुरवठा (संक्षिप्त SMPS म्हणून) स्विच करण्याचा मार्ग मिळाला.

आकाराच्या, परिणामी डीसी व्होल्टेजच्या गुणवत्तेच्या बाबतीत स्विचिंग पॉवर सप्लाय ट्रान्सफॉर्मरला मागे टाकते, आउटपुट व्होल्टेज आणि करंटचे नियमन करण्यासाठी विस्तृत पर्याय आहेत आणि पारंपारिकपणे आउटपुट ओव्हरलोड संरक्षणासह सुसज्ज आहेत. आणि जरी स्विचिंग पॉवर सप्लाय हे घरगुती नेटवर्कमधील हस्तक्षेपाचे मुख्य प्रदाते मानले जात असले तरी, त्यांचा व्यापक वापर उलट केला जाऊ शकत नाही.

ट्रान्सफॉर्मर पुरवठा:

वर्तमान स्विच करणे:

स्विचिंग पॉवर सप्लाय त्यांच्या सर्वव्यापकतेला सेमीकंडक्टर स्विचेस देतात- फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टर आणि डायोड स्कॉटकी… हा फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर आहे, जो चोक किंवा ट्रान्सफॉर्मरसह एकत्रितपणे काम करतो, जो प्रत्येक आधुनिक स्विचिंग वीज पुरवठ्याचे हृदय आहे: इनव्हर्टर, वेल्डिंग मशीन, अखंड वीज पुरवठा, टीव्ही, मॉनिटर्स इत्यादींसाठी अंगभूत वीज पुरवठा. — आजकाल जवळजवळ सर्वत्र व्होल्टेजसाठी फक्त नाडी रूपांतरण सर्किट्स वापरली जातात.

पल्स कन्व्हर्टरच्या ऑपरेशनचे सामान्य तत्त्व इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनच्या कायद्यावर आधारित आहे आणि त्यात समान आहे प्रत्येक ट्रान्सफॉर्मरसह… फरक एवढाच आहे की 50 Hz ची मेन फ्रिक्वेन्सी असलेला पर्यायी व्होल्टेज थेट पारंपारिक मेन ट्रान्सफॉर्मरच्या प्राथमिक वळणावर लागू केला जातो आणि थेट रूपांतरित केला जातो (नंतर, आवश्यक असल्यास, दुरुस्त केला जातो), आणि स्विचिंग पॉवर सप्लायमध्ये, मेन व्होल्टेज प्रथम दुरुस्त करून DC मध्ये रूपांतरित केले जाते आणि नंतर स्पेशल हाय फ्रिक्वेन्सी (50 हर्ट्झ मेनच्या तुलनेत) सर्किट वापरून आणखी वाढवण्यासाठी किंवा कमी करण्यासाठी नाडीमध्ये रूपांतरित केले जाते.

स्विचिंग पॉवर सप्लाय सर्किटमध्ये अनेक मुख्य घटक समाविष्ट असतात: एक मुख्य रेक्टिफायर, एक स्विच (किंवा स्विचेस), एक ट्रान्सफॉर्मर (किंवा चोक), एक आउटपुट रेक्टिफायर, एक कंट्रोल युनिट आणि एक स्थिरीकरण आणि संरक्षण युनिट. रेक्टिफायर, स्विच आणि ट्रान्सफॉर्मर (चोक) एसएमपीएस सर्किटच्या पॉवर भागाचा आधार बनतात, तर इलेक्ट्रॉनिक ब्लॉक्स (पीडब्ल्यूएम कंट्रोलरसह) तथाकथित ड्रायव्हरचे असतात.

तर, मुख्य व्होल्टेज रेक्टिफायरद्वारे मेन फिल्टरच्या कॅपेसिटरला दिले जाते, जेथे अशा प्रकारे स्थिर व्होल्टेज प्राप्त होते, ज्यातील कमाल 305 ते 340 व्होल्ट असते, मेन व्होल्टेजच्या सध्याच्या सरासरी मूल्यावर अवलंबून असते ( 215 ते 240 व्होल्ट पर्यंत).

सुधारित व्होल्टेज ट्रान्सफॉर्मर (चोक) च्या प्राथमिक विंडिंगवर डाळींच्या स्वरूपात लागू केले जाते, ज्याची पुनरावृत्ती वारंवारता सामान्यतः की कंट्रोल सर्किटद्वारे निर्धारित केली जाते आणि ज्याचा कालावधी पुरवलेल्या लोडच्या सरासरी प्रवाहाद्वारे निर्धारित केला जातो. .

अनेक दहा ते शंभर किलोहर्ट्झच्या फ्रिक्वेंसी असलेले स्विच ट्रान्सफॉर्मरचे प्राथमिक विंडिंग किंवा चोक फिल्टर कॅपेसिटरशी जोडते आणि डिस्कनेक्ट करते, ज्यामुळे ट्रान्सफॉर्मर किंवा चोक कोरचे चुंबकीकरण उलट होते.

ट्रान्सफॉर्मर आणि चोकमधील फरक: चोकमध्ये, स्त्रोतापासून गाभ्यापर्यंत ऊर्जा साठवण्याचे आणि कोरमधून वाइंडिंगद्वारे लोडमध्ये ऊर्जा हस्तांतरित करण्याचे टप्पे वेळेत वेगळे केले जातात, तर ट्रान्सफॉर्मरमध्ये हे एकाच वेळी होते.

टोपोलॉजीच्या गॅल्व्हॅनिक अलगावशिवाय कन्व्हर्टरमध्ये चोकचा वापर केला जातो: बूस्ट - बूस्ट, स्टेप - डाउन, तसेच रिव्हर्स टोपोलॉजीच्या गॅल्व्हॅनिक अलगावसह कन्व्हर्टरमध्ये. ट्रान्सफॉर्मर खालील टोपोलॉजीजच्या गॅल्व्हॅनिक अलगावसह कन्व्हर्टरमध्ये वापरला जातो: ब्रिज-फुल-ब्रिज, हाफ-ब्रिज-हाफ-ब्रिज, पुश-पुल-पुश-पुल, फॉरवर्ड-फॉरवर्ड.

स्विच एकच असू शकतो (बक-अप कन्व्हर्टर, फॉरवर्ड कन्व्हर्टर, बूस्ट किंवा बक कन्व्हर्टर गॅल्व्हॅनिक अलगावशिवाय) किंवा पॉवर विभागात अनेक स्विचेस (अर्ध-ब्रिज, ब्रिज, पुश) समाविष्ट असू शकतात.

स्विचच्या कंट्रोल सर्किटला स्त्रोताच्या आउटपुटमधून व्होल्टेज किंवा लोडच्या व्होल्टेज आणि करंटसाठी फीडबॅक सिग्नल प्राप्त होतो, या सिग्नलच्या मूल्यानुसार, नाडीची रुंदी (कर्तव्य चक्र), जी स्विचच्या प्रवाहकीय अवस्थेचा कालावधी स्वयंचलितपणे समायोजित केला जातो.

आउटपुट खालीलप्रमाणे व्यवस्थित केले आहे. ट्रान्सफॉर्मर किंवा इंडक्टरच्या दुय्यम वळणापासून किंवा इंडक्टरच्या सिंगल विंडिंगपासून (जर आपण गॅल्व्हॅनिक अलगावशिवाय कन्व्हर्टरबद्दल बोलत आहोत), फुल-वेव्ह रेक्टिफायरच्या स्कॉटकी डायोड्सद्वारे, फिल्टरला स्पंदित व्होल्टेज पुरवले जाते. कॅपेसिटर

व्होल्टेज डिव्हायडर देखील आहे ज्यामधून व्होल्टेज फीडबॅक सिग्नल प्राप्त होतो आणि वर्तमान सेन्सर देखील उपस्थित असू शकतो. लोड अतिरिक्त आउटपुट लो-पास फिल्टरद्वारे किंवा थेट फिल्टर कॅपेसिटरशी जोडलेले आहे.