એક લેખમાં સ્વિચ મોડ પાવર સપ્લાયની ટોપોલોજી સમજાવો.

સર્કિટ ટોપોલોજી એ સર્કિટમાં પાવર ડિવાઇસ અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઘટકો વચ્ચેના જોડાણનો ઉલ્લેખ કરે છે, જ્યારે ચુંબકીય ઘટકો, ક્લોઝ્ડ-લૂપ વળતર સર્કિટ અને અન્ય તમામ સર્કિટ ઘટકોની ડિઝાઇન ટોપોલોજી પર આધાર રાખે છે. સૌથી મૂળભૂત ટોપોલોજીઓ બક, બૂસ્ટ અને બક/બૂસ્ટ, સિંગલ એન્ડેડ ફ્લાયબેક (આઇસોલેટેડ ફ્લાયબેક), ફોરવર્ડ, પુશ-પુલ, હાફ બ્રિજ અને ફુલ બ્રિજ કન્વર્ટર છે. સ્વિચ મોડ પાવર સપ્લાય માટે લગભગ 14 સામાન્ય ટોપોલોજીઓ છે, દરેકની પોતાની લાક્ષણિકતાઓ અને લાગુ પડતા દૃશ્યો છે. પસંદગીનો સિદ્ધાંત તેના પર આધાર રાખે છે કે તે ઉચ્ચ-શક્તિ છે કે ઓછી-શક્તિ, ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ આઉટપુટ છે કે ઓછી-વોલ્ટેજ આઉટપુટ છે, અને તેને શક્ય તેટલા ઓછા ઘટકોની જરૂર છે કે કેમ. ટોપોલોજીને યોગ્ય રીતે પસંદ કરવી અને વિવિધ ટોપોલોજીના ફાયદા, ગેરફાયદા અને લાગુ પડવાની ક્ષમતાથી પરિચિત થવું ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે. ખોટી પસંદગીઓ અનિવાર્યપણે શરૂઆતથી જ પાવર સપ્લાય ડિઝાઇનની નિષ્ફળતા તરફ દોરી જશે.

આ લેખમાં, આપણે વિવિધ દ્રષ્ટિકોણથી સ્ટેપ-ડાઉન, સ્ટેપ-અપ અને સ્ટેપ-ડાઉન સ્ટેપ-અપ ટોપોલોજીઓનો અભ્યાસ કરીશું.

બક કન્વર્ટર

આકૃતિ 1 એ એસિંક્રોનસ બક કન્વર્ટરનું સ્કીમેટિક ડાયાગ્રામ છે. બક કન્વર્ટર તેના ઇનપુટ વોલ્ટેજને ઓછા આઉટપુટ વોલ્ટેજ સુધી ઘટાડે છે. જ્યારે સ્વીચ Q1 ચાલુ થાય છે, ત્યારે ઊર્જા આઉટપુટ ટર્મિનલમાં ટ્રાન્સફર થાય છે.

આકૃતિ 1: અસુમેળ બક કન્વર્ટરનું યોજનાકીય આકૃતિ

ફોર્મ્યુલા 1 ફરજ ચક્રની ગણતરી કરે છે:

ફોર્મ્યુલા 2 મેટલ ઓક્સાઇડ સેમિકન્ડક્ટર ફિલ્ડ-ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટર (MOSFET) ના મહત્તમ તાણની ગણતરી કરે છે:

ફોર્મ્યુલા 3 મહત્તમ ડાયોડ તણાવ પૂરો પાડે છે:

Vin એ ઇનપુટ વોલ્ટેજ છે, Vout એ આઉટપુટ વોલ્ટેજ છે, અને Vf એ ડાયોડનો ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ છે.

લીનિયર રેગ્યુલેટર અથવા લો ડ્રોપઆઉટ રેગ્યુલેટર (LDO) ની તુલનામાં, ઇનપુટ વોલ્ટેજ અને આઉટપુટ વોલ્ટેજ વચ્ચેનો તફાવત જેટલો વધારે હશે, બક કન્વર્ટરની કાર્યક્ષમતા એટલી જ વધારે હશે.

બક કન્વર્ટરમાં ઇનપુટ પર પલ્સ કરંટ હોવા છતાં, કન્વર્ટરના આઉટપુટ પર ઇન્ડક્ટર કેપેસિટર (LC) ફિલ્ટરની હાજરીને કારણે આઉટપુટ કરંટ સતત રહે છે. પરિણામે, ઇનપુટ ટર્મિનલ પર પ્રતિબિંબિત વોલ્ટેજ રિપલ આઉટપુટ ટર્મિનલ પરના રિપલ કરતા મોટો હશે.

નાના ડ્યુટી ચક્ર અને 3A કરતા વધારે આઉટપુટ કરંટ ધરાવતા બક કન્વર્ટર માટે, સિંક્રનસ રેક્ટિફાયરનો ઉપયોગ કરવાની ભલામણ કરવામાં આવે છે. જો તમારા પાવર સપ્લાયને 30A કરતા વધારે આઉટપુટ કરંટની જરૂર હોય, તો મલ્ટી-ફેઝ અથવા ઇન્ટરલીવ્ડ પાવર સ્ટેજનો ઉપયોગ કરવાની ભલામણ કરવામાં આવે છે, કારણ કે આ ઘટક તણાવ ઘટાડી શકે છે, બહુવિધ પાવર સ્ટેજ વચ્ચે ઉત્પન્ન થતી ગરમીનું વિતરણ કરી શકે છે અને કન્વર્ટરના ઇનપુટ પર પ્રતિબિંબ લહેર ઘટાડી શકે છે.

N-FET નો ઉપયોગ કરતી વખતે, ફરજ ચક્ર મર્યાદિત હોય છે કારણ કે દરેક સ્વિચિંગ ચક્રમાં બુટસ્ટ્રેપ કેપેસિટરને રિચાર્જ કરવાની જરૂર પડે છે. આ કિસ્સામાં, મહત્તમ ફરજ ચક્ર 95-99% ની રેન્જમાં છે.

બક કન્વર્ટરમાં સામાન્ય રીતે સારી ગતિશીલ લાક્ષણિકતાઓ હોય છે કારણ કે તેમની પાસે ફોરવર્ડ ટોપોલોજી માળખું હોય છે. પ્રાપ્ત કરી શકાય તેવી બેન્ડવિડ્થ એરર એમ્પ્લીફાયરની ગુણવત્તા અને પસંદ કરેલ સ્વિચિંગ ફ્રીક્વન્સી પર આધાર રાખે છે.

આકૃતિ 2 થી 7 એસિંક્રોનસ બક કન્વર્ટરમાં સતત વહન મોડ (CCM) માં FET, ડાયોડ અને ઇન્ડક્ટરના વોલ્ટેજ અને વર્તમાન તરંગસ્વરૂપો દર્શાવે છે.

બુસ્ટ કન્વર્ટર

બુસ્ટ કન્વર્ટર તેના ઇનપુટ વોલ્ટેજને મોટા આઉટપુટ વોલ્ટેજ સુધી વધારી દે છે. જ્યારે સ્વીચ Q1 બિન-વાહક હોય છે, ત્યારે ઊર્જા આઉટપુટ ટર્મિનલમાં ટ્રાન્સફર થાય છે. આકૃતિ 8 એ અસુમેળ બુસ્ટ કન્વર્ટરનું એક યોજનાકીય આકૃતિ છે.

આકૃતિ 8: અસુમેળ બુસ્ટ કન્વર્ટરનું યોજનાકીય આકૃતિ

ફોર્મ્યુલા 4 ફરજ ચક્રની ગણતરી કરે છે:

ફોર્મ્યુલા 5 મહત્તમ MOSFET તણાવની ગણતરી કરે છે:

ફોર્મ્યુલા 6 મહત્તમ ડાયોડ તણાવ પૂરો પાડે છે:

Vin એ ઇનપુટ વોલ્ટેજ છે, Vout એ આઉટપુટ વોલ્ટેજ છે, અને Vf એ ડાયોડનો ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ છે.

બુસ્ટ કન્વર્ટરનો ઉપયોગ કરીને, પલ્સ આઉટપુટ કરંટ જોઈ શકાય છે, કારણ કે LC ફિલ્ટર ઇનપુટ છેડે સ્થિત છે. તેથી, ઇનપુટ કરંટ સતત રહે છે, અને આઉટપુટ વોલ્ટેજ રિપલ ઇનપુટ વોલ્ટેજ રિપલ કરતા વધારે હોય છે.

બૂસ્ટ કન્વર્ટર ડિઝાઇન કરતી વખતે, એ જાણવું મહત્વપૂર્ણ છે કે કન્વર્ટર સ્વિચ ન કરતું હોય તો પણ ઇનપુટથી આઉટપુટ સુધી કાયમી જોડાણ રહેશે. આઉટપુટ એન્ડ પર સંભવિત શોર્ટ સર્કિટ ઘટનાઓને રોકવા માટે નિવારક પગલાં લેવા જોઈએ.

4A કરતા વધારે આઉટપુટ કરંટ માટે, ડાયોડ્સને બદલવા માટે સિંક્રનસ રેક્ટિફાયરનો ઉપયોગ કરવો જોઈએ. જો પાવર સપ્લાયને 10A કરતા વધારે આઉટપુટ કરંટ પૂરો પાડવાની જરૂર હોય, તો મલ્ટી-ફેઝ અથવા ઇન્ટરલીવ્ડ પાવર સ્ટેજ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરવાની ભારપૂર્વક ભલામણ કરવામાં આવે છે.

CCM મોડમાં કામ કરતી વખતે, બૂસ્ટ કન્વર્ટરની ગતિશીલ લાક્ષણિકતાઓ તેના ટ્રાન્સફર ફંક્શનના જમણા હાફ પ્લેન ઝીરો પોઈન્ટ (RHPZ) ને કારણે મર્યાદિત હોય છે. RHPZ ની ભરપાઈ કરવામાં અસમર્થતાને કારણે, પ્રાપ્ત કરી શકાય તેવી બેન્ડવિડ્થ સામાન્ય રીતે RHPZ ફ્રીક્વન્સીના પાંચમા ભાગથી દસમા ભાગ કરતાં ઓછી હશે.

કૃપા કરીને સૂત્ર 7 નો સંદર્ભ લો:

તેમાંથી, Vout એ આઉટપુટ વોલ્ટેજ છે, D એ ડ્યુટી ચક્ર છે, Iout એ આઉટપુટ કરંટ છે, અને L1 એ બૂસ્ટ કન્વર્ટરનું ઇન્ડક્ટન્સ છે.

આકૃતિ 9 થી 14 એસિંક્રોનસ બૂસ્ટ કન્વર્ટરમાં CCM મોડમાં FET, ડાયોડ અને ઇન્ડક્ટરના વોલ્ટેજ અને વર્તમાન તરંગો દર્શાવે છે.

બક બૂસ્ટ કન્વર્ટર

બક બૂસ્ટ કન્વર્ટર એ બક અને બૂસ્ટ પાવર સ્ટેજનો સંયોજન છે જે સમાન ઇન્ડક્ટર ધરાવે છે.

આકૃતિ 15 નો સંદર્ભ લો.

આકૃતિ ૧૫: ડ્યુઅલ સ્વીચ બક બૂસ્ટ કન્વર્ટરનું સ્કીમેટિક ડાયાગ્રામ

બક બૂસ્ટ ટોપોલોજી ખૂબ જ વ્યવહારુ છે કારણ કે ઇનપુટ વોલ્ટેજ નાનો, મોટો અથવા આઉટપુટ વોલ્ટેજ જેટલો જ હોઈ શકે છે, અને તેને 50W કરતા વધુ આઉટપુટ પાવરની જરૂર પડે છે.

50W કરતા ઓછા આઉટપુટ પાવર માટે, સિંગલ એન્ડેડ પ્રાઇમરી ઇન્ડક્ટર કન્વર્ટર (SEPIC) વધુ ખર્ચ-અસરકારક વિકલ્પ છે કારણ કે તે ઓછા ઘટકોનો ઉપયોગ કરે છે.

જ્યારે ઇનપુટ વોલ્ટેજ આઉટપુટ વોલ્ટેજ કરતા વધારે હોય છે, ત્યારે બક બૂસ્ટ કન્વર્ટર બક મોડમાં કાર્ય કરે છે; જ્યારે ઇનપુટ વોલ્ટેજ આઉટપુટ વોલ્ટેજ કરતા ઓછો હોય છે, ત્યારે તે બૂસ્ટ મોડમાં કાર્ય કરે છે. જ્યારે કન્વર્ટર ટ્રાન્સમિશન ક્ષેત્રમાં કાર્ય કરે છે જ્યાં ઇનપુટ વોલ્ટેજ આઉટપુટ વોલ્ટેજ શ્રેણીની અંદર હોય છે, ત્યારે આ પરિસ્થિતિઓને હેન્ડલ કરવા માટે બે ખ્યાલો છે: કાં તો બક અને બૂસ્ટ સ્ટેજ એકસાથે સક્રિય હોય છે, અથવા સ્વિચિંગ ચક્ર બક અને બૂસ્ટ સ્ટેજ વચ્ચે વૈકલ્પિક રીતે ફરે છે, દરેક સામાન્ય રીતે અડધા સામાન્ય સ્વિચિંગ ફ્રીક્વન્સી પર કાર્ય કરે છે. બીજો ખ્યાલ આઉટપુટ પર સબહાર્મોનિક અવાજનું કારણ બની શકે છે, અને પરંપરાગત બક અથવા બૂસ્ટ ઓપરેશન્સની તુલનામાં, આઉટપુટ વોલ્ટેજ ચોકસાઈ એટલી ચોક્કસ ન હોઈ શકે, પરંતુ પ્રથમ ખ્યાલની તુલનામાં, કન્વર્ટર વધુ કાર્યક્ષમ હશે.

બક બૂસ્ટ ટોપોલોજીમાં ઇનપુટ અને આઉટપુટ બંને છેડા પર પલ્સ કરંટ હોય છે કારણ કે બંને દિશામાં LC ફિલ્ટર નથી.

બક બૂસ્ટ કન્વર્ટર માટે, ગણતરી માટે બક અને બૂસ્ટ પાવર સ્ટેજનો અલગથી ઉપયોગ કરી શકાય છે.

બે સ્વીચો સાથેનું બક બૂસ્ટ કન્વર્ટર 50W અને 100W (જેમ કે LM5118) વચ્ચેની પાવર રેન્જ માટે યોગ્ય છે, અને સિંક્રનસ રેક્ટિફિકેશન પાવર 400W (LM5175 જેટલો જ) સુધી પહોંચી શકે છે. અનકન્જુગેટેડ બક અને બૂસ્ટ પાવર સ્ટેજ જેવી જ વર્તમાન મર્યાદા સાથે સિંક્રનસ રેક્ટિફાયરનો ઉપયોગ કરવાની ભલામણ કરવામાં આવે છે.

બુસ્ટ સ્ટેજ માટે બક બૂસ્ટ કન્વર્ટર માટે તમારે વળતર નેટવર્ક ડિઝાઇન કરવાની જરૂર છે, કારણ કે RHPZ રેગ્યુલેટરની બેન્ડવિડ્થને મર્યાદિત કરશે.

સામાન્ય મૂળભૂત ટોપોલોજીકલ રચનાઓ

■બક વોલ્ટેજ ઘટાડો

બૂસ્ટ બૂસ્ટ

■બક બૂસ્ટ વોલ્ટેજ ઘટાડો બૂસ્ટ

ફ્લાયબેક ફ્લાયબેક

■ આગળ આગળ

■બે ટ્રાન્સફોર્મર ફોરવર્ડ ડ્યુઅલ ટ્રાન્ઝિસ્ટર ફોરવર્ડ

■ દબાણ ખેંચો

■હાફ બ્રિજ હાફ બ્રિજ

પૂર્ણ પુલ

■ સેપિક

■ કુક

1, મૂળભૂત પલ્સ પહોળાઈ મોડ્યુલેશન વેવફોર્મ

આ બધા ટોપોલોજીકલ સ્ટ્રક્ચર્સ સ્વિચ મોડ સર્કિટ્સ સાથે સંબંધિત છે, અને મૂળભૂત પલ્સ પહોળાઈ મોડ્યુલેશન વેવફોર્મ નીચે મુજબ વ્યાખ્યાયિત થયેલ છે:

2, બક

લાક્ષણિકતા:

■ઇનપુટને ઓછા વોલ્ટેજ સુધી ઘટાડો.

■ તે સૌથી સરળ સર્કિટ હોઈ શકે છે.

■ ઇન્ડક્ટર/કેપેસિટર ફિલ્ટર સ્વિચ કર્યા પછી ચોરસ તરંગને સપાટ કરે છે.

■આઉટપુટ હંમેશા ઇનપુટ કરતા ઓછું અથવા બરાબર હોય છે.

■ ઇનપુટ કરંટ અવ્યવસ્થિત (કાપતો) છે.

સરળ આઉટપુટ કરંટ.

૩, બુસ્ટ

લાક્ષણિકતા:

■ઇનપુટને ઊંચા વોલ્ટેજ સુધી વધારો.

■વોલ્ટેજ ઘટાડા જેવું જ, પરંતુ ફરીથી ગોઠવાયેલા ઇન્ડક્ટર, સ્વીચો અને ડાયોડ સાથે.

■આઉટપુટ હંમેશા ઇનપુટ કરતા વધારે અથવા બરાબર હોય છે (ડાયોડના ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ ડ્રોપને અવગણીને).

■સરળ ઇનપુટ કરંટ.

■ અવ્યવસ્થિત આઉટપુટ કરંટ (કાપવું).

૪, બક-બૂસ્ટ

લાક્ષણિકતા:

■ઇન્ડક્ટર, સ્વીચો અને ડાયોડ માટે બીજી ગોઠવણી પદ્ધતિ.

■સ્ટેપ-ડાઉન અને સ્ટેપ-અપ સર્કિટ બંનેના ગેરફાયદાઓનું સંયોજન.

■ ઇનપુટ કરંટ અવ્યવસ્થિત (કાપતો) છે.

■આઉટપુટ કરંટ પણ અસંતુષ્ટ (કાપતો) છે.

■આઉટપુટ હંમેશા ઇનપુટની વિરુદ્ધ હોય છે (કેપેસિટરની ધ્રુવીયતા પર ધ્યાન આપો), પરંતુ કંપનવિસ્તાર ઇનપુટ કરતા નાનું અથવા મોટું હોઈ શકે છે.

■ "ફ્લાયબેક" કન્વર્ટર વાસ્તવમાં સ્ટેપ-ડાઉન સ્ટેપ-અપ સર્કિટ આઇસોલેશન (ટ્રાન્સફોર્મર કપલિંગ) ના સ્વરૂપમાં છે.

૫, ફ્લાયબેક

લાક્ષણિકતા:

■તે બક બૂસ્ટ સર્કિટની જેમ કામ કરે છે, પરંતુ ઇન્ડક્ટરમાં બે વિન્ડિંગ્સ છે જે ટ્રાન્સફોર્મર અને ઇન્ડક્ટર બંને તરીકે કામ કરે છે.

■આઉટપુટ ધન અથવા ઋણ હોઈ શકે છે, જે કોઇલ અને ડાયોડની ધ્રુવીયતા દ્વારા નક્કી થાય છે.

■ આઉટપુટ વોલ્ટેજ ઇનપુટ વોલ્ટેજ કરતા વધારે કે ઓછું હોઈ શકે છે, જે ટ્રાન્સફોર્મરના ટર્ન રેશિયો દ્વારા નક્કી થાય છે.

■આ સૌથી સરળ આઇસોલેટેડ ટોપોલોજી માળખું છે.

■ સેકન્ડરી વિન્ડિંગ્સ અને સર્કિટ ઉમેરવાથી બહુવિધ આઉટપુટ મળી શકે છે.

૬, આગળ

લાક્ષણિકતા:

■સ્ટેપ-ડાઉન સર્કિટનું ટ્રાન્સફોર્મર કપ્લીંગ સ્વરૂપ.

■અવ્યવસ્થિત ઇનપુટ પ્રવાહ, સરળ આઉટપુટ પ્રવાહ.

■ટ્રાન્સફોર્મરના ઉપયોગને કારણે, આઉટપુટ ઇનપુટ કરતા વધારે કે ઓછું હોઈ શકે છે, અને કોઈપણ ધ્રુવીયતા ધરાવતું હોઈ શકે છે.

■ સેકન્ડરી વિન્ડિંગ્સ અને સર્કિટ ઉમેરવાથી બહુવિધ આઉટપુટ મેળવી શકાય છે.

■દરેક સ્વિચિંગ ચક્ર દરમિયાન ટ્રાન્સફોર્મર કોરને ડિમેગ્નેટાઇઝ કરવું આવશ્યક છે. સામાન્ય પ્રથા એ છે કે પ્રાથમિક વિન્ડિંગ જેટલા જ વળાંકો સાથે વિન્ડિંગ ઉમેરવામાં આવે.

■ સ્વિચ ઓન ફેઝ દરમિયાન પ્રાથમિક ઇન્ડક્ટરમાં સંગ્રહિત ઊર્જા સ્વિચ ઓફ ફેઝ દરમિયાન વધારાના વિન્ડિંગ્સ અને ડાયોડ દ્વારા મુક્ત થાય છે.

7, ટુ-ટ્રાન્ઝિસ્ટર ફોરવર્ડ

લાક્ષણિકતા:

■બે સ્વીચો એકસાથે કામ કરે છે.

■જ્યારે સ્વીચ ડિસ્કનેક્ટ થાય છે, ત્યારે ટ્રાન્સફોર્મરમાં સંગ્રહિત ઊર્જા પ્રાથમિકની ધ્રુવીયતાને ઉલટાવી દે છે, જેના કારણે ડાયોડ વાહક બને છે.

મુખ્ય ફાયદા:

■દરેક સ્વીચ પરનો વોલ્ટેજ ક્યારેય ઇનપુટ વોલ્ટેજ કરતાં વધી જશે નહીં.

■ વાઇન્ડિંગ ટ્રેકને રીસેટ કરવાની જરૂર નથી.

8、પુશ-પુલ

લાક્ષણિકતા:

■ સ્વીચ (FET) વિવિધ તબક્કાઓ ચલાવે છે અને આઉટપુટ વોલ્ટેજને નિયંત્રિત કરવા માટે પલ્સ પહોળાઈ મોડ્યુલેશન (PWM) કરે છે.

■ટ્રાન્સફોર્મર મેગ્નેટિક કોરોનો સારો ઉપયોગ દર - બંને અર્ધ ચક્રમાં પાવર ટ્રાન્સમિટિંગ.

■પૂર્ણ તરંગ ટોપોલોજી માળખું, તેથી આઉટપુટ રિપલ ફ્રીક્વન્સી ટ્રાન્સફોર્મરની ફ્રીક્વન્સી કરતા બમણી છે.

■FET પર લાગુ થતો વોલ્ટેજ ઇનપુટ વોલ્ટેજ કરતા બમણો છે.

9, હાફ-બ્રિજ

લાક્ષણિકતા:

■ઉચ્ચ-શક્તિ કન્વર્ટરમાં સામાન્ય રીતે વપરાતી ટોપોલોજી રચના.

■ સ્વીચ (FET) વિવિધ તબક્કાઓ ચલાવે છે અને આઉટપુટ વોલ્ટેજને નિયંત્રિત કરવા માટે પલ્સ પહોળાઈ મોડ્યુલેશન (PWM) કરે છે.

■ટ્રાન્સફોર્મર મેગ્નેટિક કોરોનો સારો ઉપયોગ દર - બંને અર્ધ ચક્રમાં પાવર ટ્રાન્સમિટ કરે છે. ■વધુમાં, પ્રાથમિક વિન્ડિંગનો ઉપયોગ દર પુશ-પુલ સર્કિટ કરતા સારો છે.

■પૂર્ણ તરંગ ટોપોલોજી માળખું, તેથી આઉટપુટ રિપલ ફ્રીક્વન્સી ટ્રાન્સફોર્મરની ફ્રીક્વન્સી કરતા બમણી છે.

■FET પર લાગુ કરાયેલ વોલ્ટેજ ઇનપુટ વોલ્ટેજ જેટલું જ છે.

૧૦, ફુલ-બ્રિજ

લાક્ષણિકતા:

■હાઇ-પાવર કન્વર્ટર માટે સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતું ટોપોલોજી માળખું.

■સ્વીચો (FETs) વિકર્ણ જોડીમાં ચલાવવામાં આવે છે અને આઉટપુટ વોલ્ટેજને નિયંત્રિત કરવા માટે પલ્સ પહોળાઈ મોડ્યુલેશન (PWM) કરવામાં આવે છે.

■ટ્રાન્સફોર્મર મેગ્નેટિક કોરોનો સારો ઉપયોગ દર - બંને અર્ધ ચક્રમાં પાવર ટ્રાન્સમિટિંગ.

■પૂર્ણ તરંગ ટોપોલોજી માળખું, તેથી આઉટપુટ રિપલ ફ્રીક્વન્સી ટ્રાન્સફોર્મરની ફ્રીક્વન્સી કરતા બમણી છે.

■FETs પર લાગુ કરાયેલ વોલ્ટેજ ઇનપુટ વોલ્ટેજ જેટલું જ છે.

■ આપેલ શક્તિ પર, પ્રાથમિક પ્રવાહ અડધા પુલ કરતા અડધો હોય છે.

11、SEPIC સિંગલ-એન્ડેડ પ્રાઇમરી ઇન્ડક્ટર કન્વર્ટર (SEPIC)

લાક્ષણિકતા:

■આઉટપુટ વોલ્ટેજ ઇનપુટ વોલ્ટેજ કરતા વધારે કે ઓછું હોઈ શકે છે.

■બૂસ્ટ સર્કિટની જેમ, ઇનપુટ કરંટ સરળ હોય છે, પરંતુ આઉટપુટ કરંટ અવ્યવસ્થિત હોય છે.

■કેપેસિટર દ્વારા ઇનપુટથી આઉટપુટમાં ઊર્જાનું પ્રસારણ થાય છે.

■બે ઇન્ડક્ટર જરૂરી છે.

૧૨、C'uk(સ્લોબોડન C'uk પેટન્ટ)

લાક્ષણિકતા:

■ઉલટા તબક્કામાં આઉટપુટ.

■આઉટપુટ વોલ્ટેજનું કંપનવિસ્તાર ઇનપુટ કરતા વધારે કે ઓછું હોઈ શકે છે.

■ઇનપુટ કરંટ અને આઉટપુટ કરંટ બંને સરળ છે.

■કેપેસિટર દ્વારા ઇનપુટથી આઉટપુટમાં ઊર્જાનું પ્રસારણ થાય છે.

■બે ઇન્ડક્ટર જરૂરી છે.

■ઇન્ડક્ટન્સ શૂન્ય રિપલ ઇન્ડક્ટર કરંટ મેળવવા માટે જોડી બનાવી શકે છે.

૧૩, સર્કિટ ઓપરેશનની વિગતો

■ નીચે આપેલ અનેક ટોપોલોજી રચનાઓની કાર્યકારી વિગતો સમજાવે છે:

■વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર: સતત વહન, જટિલ વહન, અસંતુષ્ટ વહન.

■બુસ્ટ રેગ્યુલેટર (સતત વહન).

■ટ્રાન્સફોર્મર કામગીરી.

■ ફ્લાયબેક ટ્રાન્સફોર્મર.

■ ફોરવર્ડ ટ્રાન્સફોર્મર.

૧૪, બક વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર સતત વહન

લાક્ષણિકતા:

■ ઇન્ડક્ટર પ્રવાહ સતત છે.

■Vout એ તેના ઇનપુટ વોલ્ટેજ (V1) ની સરેરાશ છે.

■આઉટપુટ વોલ્ટેજ એ ઇનપુટ વોલ્ટેજ અને સ્વીચ (D) ના લોડ રેશિયોનું ઉત્પાદન છે.

■જોડાયેલ હોય ત્યારે, બેટરીમાંથી ઇન્ડક્ટર કરંટ બહાર નીકળે છે.

■જ્યારે સ્વીચ બંધ કરવામાં આવે છે, ત્યારે ડાયોડમાંથી પ્રવાહ વહે છે.

■સ્વીચો અને ઇન્ડક્ટર્સમાં નુકસાનને અવગણીને, D લોડ કરંટથી સ્વતંત્ર છે.

■વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર અને તેના ડેરિવેટિવ સર્કિટની લાક્ષણિકતાઓ છે:

■ઇનપુટ કરંટ અસંતુષ્ટ (કાપતો), આઉટપુટ કરંટ સતત (સ્મૂથિંગ).

૧૫, બક વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર ક્રિટિકલ વાહકતા

■ ઇન્ડક્ટર કરંટ હજુ પણ સતત છે, પરંતુ જ્યારે સ્વીચ ફરીથી ચાલુ કરવામાં આવે છે ત્યારે તે શૂન્ય પર પહોંચે છે, જેને "ક્રિટિકલ કન્ડક્શન" કહેવામાં આવે છે. આઉટપુટ વોલ્ટેજ હજુ પણ ઇનપુટ વોલ્ટેજને D વડે ગુણાકાર કરવા બરાબર છે.

૧૬, બક વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર અસંગત વહન

■ આ કિસ્સામાં, દરેક ચક્રમાં ચોક્કસ સમયગાળા માટે ઇન્ડક્ટરમાં પ્રવાહ શૂન્ય હોય છે.

■આઉટપુટ વોલ્ટેજ (હંમેશા) v1 ના સરેરાશ મૂલ્ય પર રહે છે.

■આઉટપુટ વોલ્ટેજ એ ઇનપુટ વોલ્ટેજ અને સ્વીચ (D) ના લોડ રેશિયોનું ઉત્પાદન નથી.

■જ્યારે લોડ કરંટ નિર્ણાયક મૂલ્યથી નીચે હોય છે, ત્યારે D લોડ કરંટ સાથે બદલાય છે (જ્યારે Vout સ્થિર રહે છે).

17, બુસ્ટ રેગ્યુલેટર

■ આઉટપુટ વોલ્ટેજ હંમેશા ઇનપુટ વોલ્ટેજ કરતા વધારે (અથવા બરાબર) હોય છે.

■સતત ઇનપુટ કરંટ, અખંડિત આઉટપુટ કરંટ (વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટરની વિરુદ્ધ).

■આઉટપુટ વોલ્ટેજ અને લોડ રેશિયો (D) વચ્ચેનો સંબંધ વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર જેટલો સરળ નથી. સતત વાહકતાના કિસ્સામાં:

આ ઉદાહરણમાં, Vin = 5,Vout = 15, અને D = 2/3. Vout = 15,D = 2/3.

૧૮, ટ્રાન્સફોર્મર કામગીરી (પ્રાથમિક ઇન્ડક્ટન્સની ભૂમિકા સહિત)

■ ટ્રાન્સફોર્મરને આદર્શ ટ્રાન્સફોર્મર માનવામાં આવે છે, જેનો પ્રાથમિક (ચુંબકીય) ઇન્ડક્ટન્સ પ્રાથમિક સાથે સમાંતર જોડાયેલ હોય છે.

19. ફ્લાયબેક ટ્રાન્સફોર્મર

■ અહીં પ્રાથમિક ઇન્ડક્ટન્સ ખૂબ જ ઓછું છે, જેનો ઉપયોગ પીક કરંટ અને સંગ્રહિત ઊર્જા નક્કી કરવા માટે થાય છે. જ્યારે પ્રાથમિક સ્વીચ બંધ કરવામાં આવે છે, ત્યારે ઊર્જા ગૌણમાં ટ્રાન્સફર થાય છે.

20, ફોરવર્ડ કન્વર્ટર ટ્રાન્સફોર્મર

■ પ્રાથમિક ઇન્ડક્ટન્સ વધારે છે કારણ કે ઊર્જા સંગ્રહિત કરવાની જરૂર નથી.

ચુંબકીય પ્રવાહ (i1) "ચુંબકીય ઇન્ડક્ટર" માં વહે છે, જેના કારણે પ્રાથમિક સ્વીચ બંધ થયા પછી ચુંબકીય કોર ડિમેગ્નેટાઇઝ (રિવર્સ વોલ્ટેજ) થાય છે.

સારાંશ

■ આ લેખ વર્તમાન સ્વીચ મોડ પાવર કન્વર્ઝનમાં સૌથી સામાન્ય સર્કિટ ટોપોલોજીઓની સમીક્ષા કરે છે.

■ બીજી ઘણી ટોપોલોજીકલ રચનાઓ છે, પરંતુ તેમાંથી મોટાભાગની અહીં વર્ણવેલ ટોપોલોજીના સંયોજનો અથવા ભિન્નતાઓ છે.

■ દરેક ટોપોલોજી માળખામાં અનન્ય ડિઝાઇન ટ્રેડ-ઓફ હોય છે:

૧) સ્વીચ પર વોલ્ટેજ લાગુ પડે છે

૨) ઇનપુટ અને આઉટપુટ કરંટને કાપવા અને સુંવાળું કરવું

૩) વિન્ડિંગનો ઉપયોગ દર

■ શ્રેષ્ઠ ટોપોલોજી પસંદ કરવા માટે નીચેના વિષયો પર સંશોધન જરૂરી છે:

૧) ઇનપુટ અને આઉટપુટ વોલ્ટેજ શ્રેણી

2) વર્તમાન શ્રેણી

૩) કિંમત અને કામગીરી, કદ અને વજનનો ગુણોત્તર