एक कुशल विद्युत आपूर्ति सर्किट डिजाइन करना एक चुनौती से कम नहीं है। जो लोग पहले ही एसएमपीएस सर्किट के साथ काम कर चुके हैं, वे आसानी से सहमत होंगे कि फ्लाईबैक ट्रांसफार्मर डिजाइन एक कुशल बिजली आपूर्ति सर्किट को डिजाइन करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। अधिकांश बार ये ट्रांसफार्मर ठीक उसी पैरामीटर में शेल्फ से उपलब्ध नहीं होते हैं जो हमारे डिजाइन के अनुरूप होता है। तो इस ट्रांसफार्मर डिजाइन ट्यूटोरियल मेंहम सीखेंगे कि अपने सर्किट डिजाइन द्वारा आवश्यक ट्रांसफार्मर का निर्माण कैसे करें। ध्यान दें कि यह ट्यूटोरियल केवल उस सिद्धांत को शामिल करता है जिसके उपयोग से बाद में एक अन्य ट्यूटोरियल में हम एक 5V 2A SMPS सर्किट का निर्माण एक हस्तनिर्मित ट्रांसफार्मर के साथ करेंगे जैसा कि ऊपर चित्र में दिखाया गया है। यदि आप ट्रांसफॉर्मर के लिए पूरी तरह से नए हैं तो कार्यवाही को बेहतर ढंग से समझने के लिए ट्रांसफॉर्मर लेख की मूल बातें पढ़ें।
एक एसएमपीएस ट्रांसफार्मर में पार्ट्स
एक एसएमपीएस ट्रांसफार्मर डिजाइन में अलग-अलग ट्रांसफार्मर भाग होते हैं जो ट्रांसफार्मर के प्रदर्शन के लिए सीधे जिम्मेदार होते हैं। भागों एक ट्रांसफॉर्मर में पेश नीचे की व्याख्या कर रहे हैं, हम प्रत्येक भाग के महत्व को सीखना होगा और इससे आपके ट्रांसफार्मर डिजाइन के लिए चुना जाना चाहिए। ये भाग अधिकांश मामलों में अन्य प्रकार के ट्रांसफार्मर के लिए भी समान हैं।
कोर
SMPS का मतलब स्विच-मोड पावर सप्लाई यूनिट है। एक एसएमपीएस ट्रांसफार्मर के गुण उस आवृत्ति पर अत्यधिक निर्भर करते हैं जिसमें वे काम करते हैं। उच्च स्विचिंग आवृत्ति छोटे एसएमपीएस ट्रांसफार्मर को चुनने की संभावनाओं को खोलती है इन उच्च आवृत्ति, एसएमपीएस ट्रांसफार्मर फेराइट कोर का उपयोग करते हैं ।
ट्रांसफार्मर मूल डिजाइन एक में सबसे महत्वपूर्ण बात यह ट्रांसफार्मर निर्माण SMPS है। कोर सामग्री, कोर आकार और कोर प्रकार के आधार पर एक कोर में एक अलग प्रकार का ए एल (अनगैप्ड कोर इंडक्शन गुणांक) होता है। लोकप्रिय प्रकार की मुख्य सामग्री N67, N87, N27, N26, PC47, PC95, आदि हैं। इसके अलावा, फेराइट कोर का निर्माता डेटाशीट में विस्तृत पैरामीटर प्रदान करता है, जो आपके ट्रांसफार्मर के लिए कोर का चयन करते समय उपयोगी होगा।
उदाहरण के लिए, यहाँ लोकप्रिय कोर EE25 का एक डेटशीट है।
उपरोक्त छवि एक व्यापक रूप से लोकप्रिय कोर निर्माता TDK से PC47 सामग्री के EE25 कोर का एक डेटशीट है । ट्रांसफार्मर निर्माण के लिए प्रत्येक और हर जानकारी की आवश्यकता होगी। हालांकि, कोर का आउटपुट वाट क्षमता से सीधा संबंध है, इस प्रकार एसएमपीएस के विभिन्न वाटेज के लिए विभिन्न आकार और कोर के आकार की आवश्यकता होती है।
यहां वाट्सएप के आधार पर कोर की सूची दी गई है। सूची 0-100W निर्माण पर आधारित है। सूची का स्रोत पावर एकीकरण प्रलेखन से लिया गया है । यह तालिका अपनी वाट क्षमता रेटिंग के आधार पर आपके ट्रांसफॉर्मर डिज़ाइन के लिए सही कोर का चयन करने के लिए उपयोगी होगी ।
| अधिकतम उत्पादन शक्ति | TIW निर्माण के लिए फेराइट कोर | मार्जिन घाव निर्माण के लिए फेराइट कोर |
| 0-10W |
EPC17, EFD15, EE16, EI16, EF15, E187, EE19, EI19 |
EEL16, EF20, EEL19, EPC25, EFD25 |
| 10-20 डब्ल्यू |
EE19, EI19, EPC19, EF20, EFD20, EE22, EI22 |
EEL19, EPC25, EFD25, EF25 |
| 20-30 डब्ल्यू | EPC25, EFD25, E24 / 25, EI25, EF25, EI28 |
EPC30, EFD30, EF30, EI30, ETD29, EER28 |
| 30-50 डब्ल्यू |
EI28, EF30, EI30, ETD29, EER28 |
EI30, ETD29, EER28,
EER28L, EER35 |
| 50-70 डब्ल्यू |
EER28L, ETD34, EI35, EER35 |
EER28L, ETD34, EER35, ETD39 |
| 70-100 डब्ल्यू |
EPC30, EFD30, EF30, EI30, ETD29, EER28 |
EER35, ETD39, EER40, E21 |
यहाँ, शब्द, TIW ट्रिपल अछूता तार निर्माण के लिए खड़ा है । ई कोर सबसे लोकप्रिय हैं और एसएमपीएस ट्रांसफार्मर में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। हालांकि, ई कोर में कई मामले हैं, जैसे ईई, ईआई, ईएफडी, ईआर, आदि। वे सभी 'ई' अक्षर की तरह दिखते हैं, लेकिन प्रत्येक पदार्थ के लिए केंद्र भाग अलग है। ई कोर के सामान्य प्रकार छवियों की मदद से नीचे चित्रित किए गए हैं।
ईई कोर
ईआई कोर
ईआर कोर
ईएफडी कोर
अटेरन
एक बॉबिन कोर और वाइंडिंग्स का आवास है । एक बोबिन में एक प्रभावी चौड़ाई होती है जो वायर व्यास और ट्रांसफार्मर के निर्माण की गणना करने के लिए आवश्यक है। यही नहीं, ट्रांसफार्मर के एक बॉबिन में एक बिंदीदार निशान भी होता है जो प्राथमिक वाइंडिंग की जानकारी प्रदान करता है। आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला EE16 ट्रांसफॉर्मर बॉबिन नीचे दिखाया गया है
प्राथमिक वाइंडिंग
एसएमपीएस ट्रांसफार्मर घुमावदार एक प्राथमिक घुमावदार और एक माध्यमिक घुमावदार की एक न्यूनतम, डिजाइन इसे और अधिक माध्यमिक घुमावदार या एक सहायक घुमावदार हवलदार सकता है के आधार पर होगा। प्राथमिक वाइंडिंग ट्रांसफार्मर का पहला और अंतरतम वाइंडिंग है। यह सीधे एक एसएमपीएस के प्राथमिक पक्ष से जुड़ा हुआ है। आमतौर पर प्राथमिक तरफ घुमावदार की संख्या ट्रांसफार्मर की अन्य वाइंडिंग से अधिक होती है। एक ट्रांसफार्मर में प्राथमिक घुमावदार खोजना आसान है; प्राथमिक वाइंडिंग के लिए ट्रांसफार्मर के डॉट पक्ष की जाँच करने की आवश्यकता है। यह आम तौर पर की उच्च वोल्टेज पक्ष के सामने स्थित है MOSFET ।
एक एसएमपीएस योजनाबद्ध में, आप ट्रांसफार्मर के प्राथमिक पक्ष से जुड़े उच्च वोल्टेज संधारित्र से उच्च वोल्टेज डीसी को नोटिस कर सकते हैं और दूसरा छोर पावर ड्राइवर (आंतरिक मॉस्फ़ेट ड्रेन पिन) या एक अलग उच्च वोल्टेज एमओएसएफईटी के नाली पिन के साथ जुड़ा हुआ है। ।
माध्यमिक घुमावदार
द्वितीयक घुमावदार वोल्टेज को वोल्टेज के साथ-साथ प्राथमिक पक्ष पर वर्तमान को आवश्यक मान में परिवर्तित करता है। माध्यमिक आउटपुट का पता लगाना थोड़ा जटिल है क्योंकि कुछ एसएमपीएस डिज़ाइन में ट्रांसफार्मर में आमतौर पर कई माध्यमिक आउटपुट होते हैं । हालांकि, एसएमपीएस सर्किट का आउटपुट या लो वोल्टेज साइड आमतौर पर सेकेंडरी वाइंडिंग से जुड़ा होता है। माध्यमिक वाइंडिंग का एक पक्ष डीसी, जीएनडी है और दूसरा पक्ष आउटपुट डायोड में जुड़ा हुआ है।
जैसा कि चर्चा की गई है, एक एसएमपीएस ट्रांसफार्मर में कई आउटपुट हो सकते हैं। इसलिए एक एसएमपीएस ट्रांसफार्मर में कई माध्यमिक घुमाव भी हो सकते हैं।
सहायक वाइंडिंग्स
विभिन्न प्रकार के एसएमपीएस डिज़ाइन हैं जहां ड्राइवर सर्किट को चालक आईसी को बिजली देने के लिए एक अतिरिक्त वोल्टेज स्रोत की आवश्यकता होती है । सहायक सर्किटिंग का उपयोग चालक सर्किट को इस अतिरिक्त वोल्टेज को प्रदान करने के लिए किया जाता है। उदाहरण के लिए यदि आपका ड्राइवर आईसी 12 वी पर चल रहा है तो एसएमपीएस ट्रांसफार्मर में एक सहायक आउटपुट वाइंडिंग होगी जिसका उपयोग इस आईसी को बिजली देने के लिए किया जा सकता है।
इन्सुलेशन टेप
ट्रांसफॉर्मर में विभिन्न वाइंडिंग्स के बीच एक विद्युत संबंध नहीं होता है। इसलिए, विभिन्न घुमावों को लपेटने से पहले, जुदाई के लिए इन्सुलेशन टेप को घुमावदार के चारों ओर लपेटने की आवश्यकता होती है। विभिन्न प्रकार के बॉबिन के लिए अलग-अलग चौड़ाई के साथ विशिष्ट पॉलिएस्टर बाधा टेप का उपयोग किया जाता है। इन्सुलेशन प्रदान करने के लिए टेपों की मोटाई 1-2mil होना आवश्यक है।
ट्रांसफार्मर डिजाइन कदम:
अब जब हम एक ट्रांसफार्मर में मूल तत्वों को जानते हैं तो हम अपने स्वयं के ट्रांसफार्मर को डिजाइन करने के लिए नीचे दिए गए चरणों का पालन कर सकते हैं
चरण 1 : वांछित आउटपुट के लिए सही कोर का पता लगाएं। उपरोक्त अनुभाग में सूचीबद्ध सही कोर चुनें।
चरण 2 : प्राथमिक और माध्यमिक घुमाव का पता लगाना।
प्राथमिक और माध्यमिक मोड़ परस्पर जुड़े हुए हैं और अन्य मापदंडों पर निर्भर करते हैं। ट्रांसफार्मर डिजाइन सूत्र गणना करने के लिए प्राथमिक और माध्यमिक बदल जाता है कर रहे हैं-
जहां,
N p प्राथमिक मोड़ है, N s द्वितीयक मोड़ है, Vmin न्यूनतम इनपुट वोल्टेज है, Vds विद्युत मोसफ़ेट के स्रोत वोल्टेज के लिए नाली है, Vo आउटपुट वोल्टेज है
Vd आउटपुट डायोड फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप है
और Dmax अधिकतम कर्तव्य चक्र है।
इसलिए, प्राथमिक और माध्यमिक मोड़ परस्पर जुड़े हुए हैं और एक मोड़ अनुपात है । उपरोक्त गणना से अनुपात सेट किया जा सकता है और इस प्रकार माध्यमिक घुमाव का चयन करके, कोई प्राथमिक घुमाव का पता लगा सकता है। अच्छा अभ्यास माध्यमिक घुमाव के आउटपुट वोल्टेज प्रति 1 घुमाव का उपयोग करना है ।
चरण 3: अगला चरण ट्रांसफार्मर प्राथमिक अधिष्ठापन का पता लगाना है। इसकी गणना नीचे दिए गए सूत्र द्वारा की जा सकती है,
कहाँ पे, P 0 आउटपुट पावर है, z नुकसान आवंटन कारक है, n दक्षता है, f s स्विचिंग आवृत्ति है, आई पी पीक प्राइमरी करंट है, K RP चोटी के अनुपात में तरंग है।
चरण 4: अगला चरण वांछित गैप्ड कोर के लिए प्रभावी अधिष्ठापन का पता लगाना है।
उपरोक्त छवि से पता चलता है कि गैप्ड कोर क्या है। गैपिंग एक ऐसी तकनीक है जो कोर प्राइमरी इंडक्शन के मूल्य को वांछित मूल्य तक कम कर सकती है। कोर निर्माता वांछित ए एलजी रेटिंग के लिए एक गैप्ड कोर प्रदान करते हैं । यदि मान उपलब्ध नहीं है, तो कोर के बीच स्पेसर जोड़ सकते हैं या वांछित मूल्य प्राप्त करने के लिए इसे पीस सकते हैं।
चरण 5: अगला चरण प्राथमिक और माध्यमिक तारों के व्यास का पता लगाना है। मिलीमीटर में प्राथमिक तारों का व्यास है
जहां, BW E प्रभावी बोबिन चौड़ाई है और N p प्राथमिक घुमावों की संख्या है।
मिलीमीटर में द्वितीयक तारों का व्यास है-
BW ई प्रभावी बोबिन चौड़ाई है, एन एस माध्यमिक घुमावों की संख्या है, और एम दोनों तरफ मार्जिन है। तारों को AWG या SWG मानक में बदलने की आवश्यकता है।
द्वितीयक कंडक्टर के लिए, त्वचा के प्रभाव में वृद्धि के कारण 26 एडब्ल्यूजी से बड़ा अनुमेय नहीं है । ऐसे मामले में समानांतर तारों का निर्माण किया जा सकता है। समानांतर वायर वाइंडिंग में, इसका मतलब है कि जब द्वितीयक पक्ष के लिए दो से अधिक तारों की आवश्यकता होती है, तो प्रत्येक तार का व्यास ट्रांसफार्मर के माध्यमिक पक्ष में आसान घुमावदार के लिए वास्तविक एकल तार मूल्य की ओर से हो सकता है। यही कारण है कि आप कुछ ट्रांसफॉर्मर को एक कॉइल पर दोहरी तारों वाले पाते हैं।
यह सब SMPS ट्रांसफॉर्मर को डिजाइन करने के बारे में है। महत्वपूर्ण डिज़ाइन-संबंधित जटिलता के कारण, SMPS डिज़ाइन सॉफ़्टवेयर जैसे PI के लिए पॉवर एक्सपर्ट एकीकरण या Viper से ST, आवश्यकतानुसार SMPS ट्रांसफार्मर को बदलने और कॉन्फ़िगर करने के लिए उपकरण और एक्सेल प्रदान करता है। अधिक व्यावहारिक प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए आप इस 5V 2A SMPS डिज़ाइन ट्यूटोरियल की जाँच कर सकते हैं जहाँ हमने PI एक्सपर्ट का उपयोग करके अपने स्वयं के ट्रांसफार्मर का उपयोग करके अब तक चर्चा किए गए बिंदुओं का उपयोग किया है।
आशा है कि आप ट्यूटोरियल को समझ गए हैं और कुछ नया सीखने में मज़ा आया है, यदि आपके कोई प्रश्न हैं, तो कृपया उन्हें टिप्पणी अनुभाग में छोड़ने के लिए स्वतंत्र महसूस करें या तेजी से प्रतिक्रिया के लिए मंचों में पोस्ट करें।