Switching-mode power supply Kya Hai?
Switching-mode power supply Kya Hai?
SMPS,स्विच्ड-मोड बिजली की आपूर्ति के लिए खड़ा है। इसे बिजली की आपूर्ति, आपूर्ति इकाई, नियामक, या इलेक्ट्रॉनिक बिजली आपूर्ति में स्विचर जैसे नामों की एक विस्तृत श्रृंखला से जाना जाता है। स्विच्ड-मोड पावर सप्लाई (SMPS) एक इलेक्ट्रॉनिक सर्किट है जो उच्च आवृत्तियों पर चालू और बंद स्विचिंग उपकरणों का उपयोग करके बिजली को परिवर्तित करता है। जब स्विचिंग डिवाइस अपने गैर-चालन राज्य (ऑफ-स्टेट) में होता है तो स्टोरेज घटक जैसे इंडक्टर्स या कैपेसिटर बिजली की आपूर्ति करते हैं।
SMPS का उपयोग उस वोल्टेज को बदलने के लिए किया जाता है जो इसमें आपूर्ति की जाती है। एसएमपीएस एक उच्च दक्षता वाली बिजली आपूर्ति है जिसका उपयोग आमतौर पर इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में किया जाता है जैसे कि कंप्यूटर में एसएमपीएस, बैटरी चार्जर और अन्य संवेदनशील उपकरण जिन्हें एक सुसंगत और कुशल बिजली आपूर्ति की आवश्यकता होती है।
एसएमपीएस का कार्य क्या है?
इसका उद्देश्य वोल्टेज स्तर को वोल्टेज या डिवाइस द्वारा आवश्यक करंट में बदलने के लिए आर्किटेक्चर के विभिन्न रूपों का उपयोग करना है। स्विचिंग पावर सप्लाई का इनपुट आमतौर पर एसी या डीसी पावर होता है, जबकि आउटपुट कंप्यूटर, एलईडी, 3 डी प्रिंटर जैसे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए डीसी पावर होता है।
स्विचिंग बिजली की आपूर्ति एक उच्च दक्षता के साथ कॉम्पैक्ट बिजली की आपूर्ति है। विद्युत शक्ति को कुशलतापूर्वक परिवर्तित करने के लिए उनके पास एक स्विचिंग नियामक है। पल्स चौड़ाई मॉडुलन एक तकनीक है जिसका उपयोग आउटपुट वोल्टेज (पीडब्लूएम) को नियंत्रित करने के लिए डीसी बिजली की आपूर्ति को स्विच करके किया जाता है। आउटपुट पावर की जरूरतों के आधार पर, पीडब्लूएम का उपयोग हिरन, बूस्ट, फॉरवर्ड कन्वर्टर, हाफ-ब्रिज रेक्टिफायर, या फ्लाईबैक टोपोलॉजी को लागू करने के लिए किया जा सकता है। पीडब्लूएम विधि कुछ उच्च-आवृत्ति शोर पैदा करती है, लेकिन यह बहुत उच्च शक्ति दक्षता और बिजली की आपूर्ति स्विच करने में एक छोटे रूप कारक की अनुमति देती है। एक उचित डिजाइन के साथ एक स्विचिंग बिजली की आपूर्ति में उत्कृष्ट लोड और लाइन नियंत्रण हो सकता है। वांछित आउटपुट वोल्टेज प्राप्त करने के लिए, वे इनपुट वोल्टेज को बढ़ा सकते हैं या कम कर सकते हैं। चूंकि स्विचिंग ट्रांजिस्टर स्विच के रूप में काम करते समय कम बिजली का प्रसार करता है, स्विचिंग बिजली की आपूर्ति रैखिक नियामकों की तुलना में अधिक कुशल होती है।
डिजाइन और कार्य
इनपुट चरण
इसका आउटपुट अत्यधिक परिवर्तनशील है, इस प्रकार संधारित्र का समाई मान इनपुट उतार-चढ़ाव को समायोजित करने के लिए पर्याप्त बड़ा होना चाहिए। अंत में, अनियमित डीसी को एसएमपीएस के केंद्रीय स्विचिंग अनुभाग में भेजा जाता है, जो इसे नियंत्रित करता है। इनपुट वोल्टेज सप्लाई में स्टेप डाउन के लिए इस हिस्से में कोई ट्रांसफॉर्मर नहीं है।
स्विचिंग सेक्शन
इसमें तेजी से स्विचिंग डिवाइस शामिल हैं, जैसे पावर ट्रांजिस्टर या एमओएसएफईटी, जो वोल्टेज उतार-चढ़ाव के जवाब में चालू और बंद हो जाते हैं। परिणामी आउटपुट को ट्रांसफॉर्मर के प्राइमरी में पास किया जाता है, जो इस हिस्से में स्थित होता है।
यहां लगाया गया ट्रांसफॉर्मर काफी छोटा, हल्का और वोल्टेज डाउन करने के लिए अधिक कुशल कदम है। जब अन्य स्टेप-डाउन दृष्टिकोणों की तुलना में, वे कहीं अधिक कुशल होते हैं। नतीजतन, बिजली रूपांतरण अनुपात में वृद्धि हुई है।
आउटपुट स्टेज
स्विचिंग हिस्से से आउटपुट को ठीक किया जाता है और एक बार फिर से फ़िल्टर किया जाता है। वांछित डीसी वोल्टेज प्राप्त करने के लिए, इसमें एक सुधार और फिल्टर सर्किट शामिल है। नियंत्रण सर्किट प्राप्त किया गया विनियमित आउटपुट वोल्टेज प्राप्त करता है।
नियंत्रण विभाग
यह इकाई फीडबैक के बारे में है और इसे कई खंडों में विभाजित किया गया है। आइए इस क्षेत्र के बारे में कुछ त्वरित तथ्यों पर एक नजर डालते हैं।
एक थरथरानवाला, एम्पलीफायर, सेंसर और अन्य घटक आंतरिक नियंत्रण इकाई बनाते हैं। सेंसर आउटपुट सिग्नल का पता लगाता है और सिग्नल को कंट्रोलर यूनिट तक पहुंचाता है। सभी सिग्नल एक दूसरे से अलग-थलग हैं, यह सुनिश्चित करते हुए कि कोई भी अप्रत्याशित स्पाइक सर्किटरी को नुकसान नहीं पहुंचाता है। त्रुटि एम्पलीफायर के संकेत के साथ, संदर्भ वोल्टेज को एक इनपुट के रूप में प्रस्तुत किया जाता है। एम्पलीफायर एक तुलनित्र है जो आवश्यक सिग्नल स्तर के साथ सिग्नल की तुलना करता है।
चॉपिंग फ़्रीक्वेंसी को नियंत्रित करना अगला चरण है। अंतिम वोल्टेज स्तर को इनपुट की तुलना एरर एम्पलीफायर से करके नियंत्रित किया जाता है, जिसका आउटपुट यह निर्धारित करता है कि चॉपिंग फ़्रीक्वेंसी को बढ़ाया या घटाया जाना चाहिए या नहीं। थरथरानवाला एक निश्चित आवृत्ति मानक PWM पल्स उत्पन्न करता है।
एसएमपीएस का उपयोग आमतौर पर उन स्थितियों में किया जाता है जहां वोल्टेज का स्विचिंग चिंता का विषय नहीं है, लेकिन सिस्टम दक्षता महत्वपूर्ण है। यही सिद्धांत एसएमपीएस के डिजाइन और संचालन को संचालित करता है।
एसएमपीएस के प्रकार
गैर पृथक
गैर-पृथक कन्वर्टर्स का उपयोग ज्यादातर तब किया जाता है जब वोल्टेज में परिवर्तन तुलनात्मक रूप से छोटा होता है। गैर-पृथक एसएमपीएस में इनपुट और आउटपुट सर्किट होते हैं जो एक दूसरे से अलग नहीं होते हैं। इसका मुख्य दोष यह है कि यह उच्च विद्युत वोल्टेज से बचाव नहीं कर सकता है और अधिक शोर उत्पन्न करता है। ये तीन प्रकार के होते हैं।
1: बकी
बक स्विचिंग रेगुलेटर एक प्रकार का स्विच-मोड पावर सप्लाई सर्किट है, जो आपूर्ति वोल्टेज को घटाकर या “बकिंग” करके डीसी वोल्टेज को उच्च से कम वोल्टेज में कुशलतापूर्वक कम करने के लिए बनाया गया है, जो आउटपुट टर्मिनलों पर उपलब्ध वोल्टेज को प्रभावित किए बिना कम करता है। ध्रुवीयता दूसरे शब्दों में, एक हिरन स्विचिंग रेगुलेटर एक स्टेप-डाउन रेगुलेटर सर्किट है जो उदाहरण के लिए +12 वोल्ट को +5 वोल्ट में बदल सकता है।
एक डीसी-टू-डीसी कनवर्टर, हिरन स्विचिंग नियामक सबसे बुनियादी और व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले स्विचिंग नियामकों में से एक है। हिरन स्विचिंग रेगुलेटर एक श्रृंखला ट्रांजिस्टर या पावर MOSFET (अधिमानतः एक इंसुलेटेड गेट बाइपोलर ट्रांजिस्टर, या IGBT) को स्विच-मोड पावर सप्लाई सिस्टम में उपयोग किए जाने पर इसके प्रमुख स्विचिंग डिवाइस के रूप में नियोजित करता है, SMPS का सर्किट आरेख नीचे दिखाया गया है।
2: बूस्ट
बूस्ट स्विचिंग रेगुलेटर एक अन्य प्रकार का स्विच-मोड पावर सप्लाई सर्किट है। इसमें पिछले हिरन कनवर्टर के समान घटक हैं, हालांकि, इस बार उन्हें अलग तरीके से व्यवस्थित किया गया है। बूस्ट कन्वर्टर आपूर्ति वोल्टेज को जोड़ता है या “बढ़ाता है”, इसलिए ध्रुवीयता को प्रभावित किए बिना आउटपुट टर्मिनलों पर उपलब्ध वोल्टेज को बढ़ाता है। दूसरे शब्दों में, बूस्ट स्विचिंग रेगुलेटर एक स्टेप-अप रेगुलेटर सर्किट है, जो बूस्ट कन्वर्टर को +5 वोल्ट को +12 वोल्ट में बदलने की अनुमति देता है, उदाहरण के लिए।
एक श्रृंखला स्विचिंग ट्रांजिस्टर का उपयोग हिरन स्विचिंग नियामक के मौलिक निर्माण में किया जाता है, जैसा कि हमने पहले देखा था। बूस्ट स्विचिंग रेगुलेटर इस मायने में भिन्न है कि यह समानांतर-कनेक्टेड स्विचिंग ट्रांजिस्टर का उपयोग करके स्विच मोड बिजली की आपूर्ति से आउटपुट वोल्टेज को नियंत्रित करता है।
चूंकि ट्रांजिस्टर स्विच आउटपुट के समानांतर प्रभावी रूप से जुड़ा हुआ है, विद्युत ऊर्जा केवल प्रारंभ करनेवाला के माध्यम से लोड तक जाती है जब ट्रांजिस्टर को “ऑफ” (स्विच ओपन) दिखाया गया है।
3: बक-बूस्ट
बक-बूस्ट स्विचिंग रेगुलेटर एक उलटा (नकारात्मक) आउटपुट वोल्टेज बनाने के लिए हिरन और बूस्ट कन्वर्टर्स को मिलाते हैं जो कर्तव्य चक्र के आधार पर इनपुट वोल्टेज से बड़ा या कम हो सकता है। हिरन-बूस्ट कन्वर्टर एक बूस्ट कन्वर्टर वैरिएंट है जिसमें इनवर्टिंग कन्वर्टर केवल प्रारंभ करनेवाला, L1 में संग्रहीत ऊर्जा को लोड में भेजता है। मूल हिरन-बूस्ट स्विच मोड पावर सप्लाई सर्किट नीचे दिया गया है।
2: पृथक
पृथक एसएमपीएस वे हैं जो इनपुट और आउटपुट सर्किट के बीच अलगाव प्रदान करते हैं आपूर्ति आउटपुट से स्विचिंग को अलग करने के लिए ट्रांसफार्मर का उपयोग करती है। ट्रांसफॉर्मर की सेकेंडरी वाइंडिंग ऊर्जा भंडारण तत्व के रूप में कार्य करती है।
मैं: फ्लाई-बैक कनवर्टर:
फ्लाईबैक डिज़ाइन केवल एक हिरन-बूस्ट डिज़ाइन है जिसमें एक ट्रांसफॉर्मर द्वारा प्रतिस्थापित स्टोरेज इंडक्टर होता है। ट्रांसफार्मर न केवल अलगाव प्रदान करता है बल्कि आउटपुट वोल्टेज को मोड़ अनुपात को समायोजित करके संशोधित करने की अनुमति देता है। एक ट्रांसफॉर्मर शामिल होने के बाद से कई आउटपुट उपलब्ध हैं। कम-शक्ति वाले अनुप्रयोगों के लिए, फ्लाईबैक सबसे सरल और सबसे लोकप्रिय पृथक डिज़ाइन है। जबकि वे उच्च आउटपुट वोल्टेज के लिए अच्छी तरह से अनुकूलित हैं, पीक धाराएं काफी अधिक हैं, और संरचना 10 ए से अधिक के आउटपुट धाराओं के लिए उपयुक्त नहीं है।
फ्लाईबैक डिज़ाइन का अन्य अलग-अलग टोपोलॉजी पर एक लाभ है कि इसमें एक अलग भंडारण प्रारंभ करनेवाला की आवश्यकता नहीं होती है। अलग से प्रारंभ करनेवाला की कोई आवश्यकता नहीं है क्योंकि फ्लाईबैक ट्रांसफार्मर भंडारण प्रारंभ करनेवाला के रूप में कार्य करता है। इस वजह से फ्लाईबैक डिज़ाइन एक लागत प्रभावी और लोकप्रिय टोपोलॉजी है, साथ ही यह तथ्य भी है कि अधिकांश सर्किटरी सरल है।
II: फॉरवर्ड कन्वर्टर
फॉरवर्ड कन्वर्टर वास्तव में सिर्फ एक ट्रांसफॉर्मर पृथक हिरन कनवर्टर है। फॉरवर्ड कन्वर्टर, फ्लाईबैक डिज़ाइन की तरह, कम-शक्ति वाले अनुप्रयोगों के लिए आदर्श रूप से अनुकूल है। जबकि इसमें फ्लाईबैक के समान दक्षता है, इसमें आउटपुट पर एक अतिरिक्त प्रारंभ करनेवाला होने की कमी है और यह उच्च वोल्टेज आउटपुट के लिए उपयुक्त नहीं है। जब बड़े आउटपुट धाराओं की आवश्यकता होती है, तो फ्लाईबैक कनवर्टर पर फॉरवर्ड कनवर्टर का लाभ होता है। यह उन स्थितियों के लिए आदर्श रूप से अनुकूल है जहां करंट 15A से अधिक है क्योंकि आउटपुट करंट नॉन-स्पंदन है।
एसएमपीएस पिनआउट
आम तौर पर SMPS में चार पिन होते हैं, दो आउटपुट के साथ-साथ इनपुट के लिए, चाहे वह 12V SMPS हो या 5V SMPS और कई अन्य। SMPS में दो से अधिक आउटपुट भी हो सकते हैं।
| S. No. | PIN NAME | Description |
| 1 | IN+ | Supply positive Voltage. |
| 2 | IN- | Should be connected to the GND supply. |
| 3 | OUT+ and OUT- | These are the output terminals present in SMPS to get the output voltage. |
बिजली आपूर्ति परीक्षक क्या करता है?
ek bijalee aapoorti pareekshak ek ilektronik upakaran hai jisaka upayog yah pareekshan karane ke lie kiya jaata hai ki kampyootar bijalee kee aapoorti kitanee achchhee tarah kaam kar rahee hai. इस प्रकार का परीक्षण अक्सर कंप्यूटर पर रखरखाव के हिस्से के रूप में किया जाता है और इसका उपयोग कंप्यूटर समस्या के स्रोत को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है।
बिजली आपूर्ति परीक्षक क्या करता है? ek bijalee aapoorti pareekshak ek ilektronik upakaran hai jisaka upayog yah pareekshan karane ke lie kiya jaata hai ki kampyootar bijalee kee aapoorti kitanee achchhee tarah kaam kar rahee hai. इस प्रकार का परीक्षण अक्सर कंप्यूटर पर रखरखाव के हिस्से के रूप में किया जाता है और इसका उपयोग कंप्यूटर समस्या के स्रोत को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है।
स्विच मोड पावर सप्लाई लीनियर पावर सप्लाई से बेहतर क्यों है?
| PARAMETERS | LINEAR POWER SUPPLY | SWITCH MODE POWER SUPPLY (SMPS) |
| Efficiency | Low efficiency i.e. about 20-25% | High Efficiency i.e. about 60-65% |
| Weight | It is bulky. | यह रैखिक बिजली आपूर्ति की तुलना में कम भारी है। |
| Size | Bigger size as compared to SMPS | Small size than LPS |
| Durability | Less Durable | More Durable |
| Cost | Costs more | Cost’s less than Linear power supply |