अपने आवेदन के लिए सही स्विचिंग नियामक का चयन करना

पावर किसी भी इलेक्ट्रॉनिक्स प्रोजेक्ट / डिवाइस का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। स्रोत के बावजूद, आमतौर पर वोल्टेज परिवर्तन / स्केलिंग, और रूपांतरण (एसी-डीसी / डीसी-डीसी) जैसे बिजली प्रबंधन कार्यों को करने की आवश्यकता होती है। इनमें से प्रत्येक कार्य के लिए सही समाधान चुनना उत्पाद की सफलता (या विफलता) की कुंजी हो सकता है। लगभग सभी प्रकार के उपकरणों में सबसे आम बिजली प्रबंधन कार्यों में से एक डीसी-डीसी वोल्टेज विनियमन / स्केलिंग है। इसमें आउटपुट पर उच्च या निम्न मूल्य के इनपुट पर डीसी वोल्टेज के मूल्य को बदलना शामिल है। इन कार्यों को प्राप्त करने के लिए उपयोग किए जाने वाले घटकों / मॉड्यूलों को आमतौर पर वोल्टेज नियामकों के रूप में संदर्भित किया जाता है। उनके पास आम तौर पर एक निरंतर आउटपुट वोल्टेज की आपूर्ति करने की क्षमता होती है जो इनपुट वोल्टेज की तुलना में अधिक या कम होती है और वे आमतौर पर उन डिज़ाइनों में घटकों को बिजली की आपूर्ति करने के लिए उपयोग किए जाते हैं जहां आपके पास अलग-अलग वोल्टेज पर खंड होते हैं। उनका उपयोग पारंपरिक बिजली आपूर्ति में भी किया जाता है।

वोल्टेज नियामकों के दो प्रमुख प्रकार हैं;

1. रैखिक नियामक
2. स्विचिंग रेगुलेटर

रैखिक वोल्टेज नियामकों आमतौर पर नियामकों के नीचे कदम होते हैं और वे आउटपुट पर इनपुट वोल्टेज की रैखिक कमी बनाने के लिए प्रतिबाधा नियंत्रण का उपयोग करते हैं। वे आमतौर पर बहुत सस्ते होते हैं लेकिन अक्षम होते हैं क्योंकि विनियमन के दौरान बहुत अधिक ऊर्जा गर्मी के लिए खो जाती है। दूसरी ओर स्विचिंग नियामक या तो आर्किटेक्चर के आधार पर इनपुट पर लगाए गए वोल्टेज को ऊपर या नीचे ले जाने में सक्षम हैं। वे एक ट्रांजिस्टर के चालू / बंद स्विचिंग प्रक्रिया का उपयोग करके वोल्टेज विनियमन प्राप्त करते हैं जो नियामकों के उत्पादन में उपलब्ध वोल्टेज को नियंत्रित करता है। रैखिक नियामकों की तुलना में, स्विचिंग नियामक आमतौर पर अधिक महंगे और कहीं अधिक कुशल होते हैं।

आज के लेख के लिए, हम स्विचिंग नियामकों पर ध्यान केंद्रित करेंगे और जैसा कि शीर्षक दिया गया है, हम एक परियोजना के लिए स्विचिंग नियामक का चयन करते समय विचार करने के लिए कारकों को देख रहे होंगे ।

परियोजना के अन्य हिस्सों (मुख्य कार्य, आरएफ आदि) की जटिलता के कारण, बिजली की आपूर्ति के लिए नियामकों की पसंद आमतौर पर डिजाइन प्रक्रिया के अंत तक छोड़ी गई क्रियाओं में से एक है। आज का लेख समय को प्रतिबंधित डिजाइनर प्रदान करने की कोशिश करेगा, जो कि एक स्विचिंग रेगुलेटर की विशिष्टताओं पर ध्यान देने के सुझावों के साथ , यह निर्धारित करने के लिए कि यह आपके विशेष उपयोग के मामले में फिट बैठता है। विवरण विभिन्न तरीकों से व्याख्या करने पर भी प्रदान किया जाएगा जिसमें विभिन्न निर्माता तापमान, भार आदि जैसे मापदंडों पर जानकारी प्रस्तुत करते हैं।

स्विचिंग नियामकों के प्रकार

अनिवार्य रूप से तीन प्रकार के स्विचिंग रेगुलेटर हैं और ध्यान में रखने वाले कारक इस बात पर निर्भर करते हैं कि आपके आवेदन के लिए किस प्रकार का उपयोग किया जाना है। तीन प्रकार हैं;

1. बक रेगुलेटर
2. नियामकों को बढ़ावा देना
3. बक बूस्ट रेगुलेटर

1. बक रेगुलेटर

बक नियामकों, जिन्हें स्टेप-डाउन नियामक या हिरन कन्वर्टर्स भी कहा जाता है, यकीनन सबसे लोकप्रिय स्विचिंग नियामकों हैं। उनके पास आउटपुट पर कम वोल्टेज पर इनपुट पर लागू वोल्टेज को स्टेप-डाउन करने की क्षमता है । इस प्रकार, उनका रेटेड इनपुट वोल्टेज आमतौर पर उनके रेटेड आउटपुट वोल्टेज से अधिक होता है। हिरन कनवर्टर के लिए एक बुनियादी योजनाबद्ध नीचे दिखाया गया है।

नियामक का उत्पादन ट्रांजिस्टर के चालू और बंद होने के कारण होता है और वोल्टेज मान आमतौर पर ट्रांजिस्टर ड्यूटी चक्र (प्रत्येक पूर्ण चक्र में ट्रांजिस्टर कितनी देर तक था) का एक कार्य है। आउटपुट वोल्टेज नीचे दिए गए समीकरण से दिया गया है जिससे हम अनुमान लगा सकते हैं कि कर्तव्य चक्र कभी भी एक के बराबर नहीं हो सकता है और इस प्रकार आउटपुट वोल्टेज हमेशा इनपुट वोल्टेज से कम होगा। बक नियामकों का उपयोग तब किया जाता है जब आपूर्ति वोल्टेज में कमी एक डिजाइन के एक चरण और दूसरे के बीच की आवश्यकता होती है। आप यहां हिरन रेगुलेटर की डिजाइन मूल बातें और दक्षता के बारे में अधिक जान सकते हैं, आगे एक बक कनवर्टर सर्किट का निर्माण करना सीख सकते हैं।

2. बूस्ट रेगुलेटर

बूस्ट रेगुलेटर या बूस्ट कन्वर्टर्स हिरन रेगुलेटर्स के सीधे विपरीत तरीके से काम करते हैं। वे अपने आउटपुट पर इनपुट वोल्टेज से अधिक वोल्टेज देते हैं। हिरन नियामकों की तरह, वे आउटपुट पर वोल्टेज को बढ़ाने के लिए स्विचिंग ट्रांजिस्टर कार्रवाई का उपयोग करते हैं और आमतौर पर हिरन नियामकों में उपयोग किए जाने वाले समान घटकों से बने होते हैं, जिनमें एकमात्र अंतर घटकों की व्यवस्था है। बूस्ट नियामक के लिए एक सरल योजनाबद्ध नीचे दिखाया गया है।

आप यहां बूस्ट रेगुलेटर की डिजाइन बेसिक्स और दक्षता के बारे में अधिक जान सकते हैं, इस बूस्ट कन्वर्टर सर्किट का अनुसरण करके एक बूस्ट कन्वर्टर का निर्माण कर सकते हैं।

3. बक-बूस्ट नियामक

पिछले नहीं बल्कि कम से कम हिरन को बढ़ावा देने वाले नियामक हैं । उनके नाम से, यह अनुमान लगाना आसान है कि वे इनपुट वोल्टेज को बढ़ावा और हिरन प्रभाव दोनों प्रदान करते हैं । हिरन-बढ़ावा कनवर्टर उलटे (नकारात्मक) आउटपुट वोल्टेज जो अधिक से अधिक या इनपुट कर्तव्य चक्र के आधार पर वोल्टेज से कम हो सकता है पैदा करता है। मूल हिरन-बूस्ट स्विच मोड बिजली की आपूर्ति सर्किट नीचे दी गई है।

हिरन-बूस्टर कनवर्टर बूस्टर कनवर्टर सर्किट का एक रूपांतर है जिसमें इनवर्टर कनवर्टर केवल प्रारंभ करनेवाला, एल 1 द्वारा संग्रहीत ऊर्जा को लोड में वितरित करता है।

इन तीन स्विचिंग नियामक प्रकारों में से किसी का चयन पूरी तरह से इस बात पर निर्भर करता है कि डिज़ाइन किए जा रहे सिस्टम द्वारा क्या आवश्यक है। उपयोग किए जाने वाले नियामक के प्रकार के बावजूद, यह सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है कि नियामकों की विशिष्टताओं को डिजाइन की आवश्यकताओं को पूरा किया जाए।

स्विचिंग नियामक का चयन करते समय कारकों पर विचार करें

एक स्विचिंग रेगुलेटर का डिज़ाइन इसके लिए उपयोग की जाने वाली बिजली IC पर एक बड़े माप में निर्भर करता है, इस प्रकार विचार करने वाले अधिकांश कारक उपयोग की जाने वाली बिजली IC के विनिर्देश होंगे। पावर आईसी के विनिर्देशों को समझना महत्वपूर्ण है और वे आपके आवेदन के लिए सही चयन करने के लिए क्या संकेत देते हैं।

आपके आवेदन के बावजूद, निम्नलिखित कारकों पर एक जांच चलाने से आपको चयन पर खर्च किए गए समय को कम करने में मदद मिलेगी।

1. इनपुट वोल्टेज रेंज

यह आईसी द्वारा समर्थित इनपुट वोल्टेज की सहनीय रेंज को संदर्भित करता है। यह आमतौर पर डेटा शीट के भीतर निर्दिष्ट किया जाता है और एक डिजाइनर के रूप में, यह सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है कि आपके आवेदन के लिए इनपुट वोल्टेज, आईसी के लिए निर्दिष्ट इनपुट वोल्टेज रेंज के भीतर आता है। हालांकि कुछ डेटा शीट केवल अधिकतम इनपुट वोल्टेज के लिए निर्दिष्ट कर सकते हैं, यह सुनिश्चित करने के लिए डेटा शीट की जांच करना बेहतर है कि कोई भी अनुमान लगाने से पहले न्यूनतम इनपुट रेंज का कोई उल्लेख नहीं है। जब अधिकतम इनपुट वोल्टेज की तुलना में अधिक वोल्टेज लागू किया जाता है, तो आईसी आमतौर पर तला हुआ हो जाता है, लेकिन यह आमतौर पर परिचालन या संचालन बंद हो जाता है जब न्यूनतम इनपुट वोल्टेज की तुलना में कम वोल्टेज लागू किया जाता है, यह सब सुरक्षात्मक उपायों के आधार पर होता है। आमतौर पर आईसीएस से होने वाली क्षति को रोकने के लिए लागू किए जाने वाले सुरक्षात्मक उपायों में से एक है जब इनपुट में आपूर्ति की गई वोल्टेज के बाहर रेंज-वोल्टेज लॉक आउट (यूवीएलओ) है।अगर यह उपलब्ध है तो जाँचना आपके डिज़ाइन निर्णयों की मदद भी कर सकता है।

2. आउटपुट वोल्टेज रेंज

स्विचिंग नियामकों में आमतौर पर चर आउटपुट होते हैं। आउटपुट वोल्टेज रेंज उन वोल्टेजों की श्रेणी का प्रतिनिधित्व करती है जिनसे आपका आवश्यक आउटपुट वोल्टेज सेट किया जा सकता है । वैरिएबल आउटपुट विकल्प के बिना IC में, यह आमतौर पर एक एकल मान होता है। यह सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है कि आपका आवश्यक आउटपुट वोल्टेज आईसी के लिए निर्दिष्ट सीमा के भीतर हो और सुरक्षा के अच्छे कारक के साथ अधिकतम आउटपुट वोल्टेज रेंज और आपके द्वारा आवश्यक आउटपुट वोल्टेज के बीच अंतर हो। एक सामान्य नियम के रूप में न्यूनतम आउटपुट वोल्टेज आंतरिक संदर्भ वोल्टेज से कम वोल्टेज स्तर पर सेट नहीं किया जा सकता है। आपके एप्लिकेशन (हिरन या बूस्ट) के आधार पर, न्यूनतम आउटपुट रेंज या तो इनपुट वोल्टेज (बूस्ट) से अधिक हो सकती है या इनपुट वोल्टेज (हिरन) से कम हो सकती है।

3. आउटपुट करंट

यह शब्द उस वर्तमान रेटिंग को संदर्भित करता है जिसके लिए आईसी डिजाइन किया गया था। यह अनिवार्य रूप से एक संकेत है कि आईसी अपने आउटपुट पर कितना वर्तमान आपूर्ति कर सकता है । कुछ आईसी के लिए, केवल अधिकतम आउटपुट करंट को सुरक्षा के एक उपाय के रूप में निर्दिष्ट किया जाता है और डिजाइनर को यह सुनिश्चित करने में मदद करने के लिए कि नियामक आवेदन के लिए आवश्यक वर्तमान को देने में सक्षम होगा। अन्य आईसी के लिए, न्यूनतम और अधिकतम दोनों रेटिंग प्रदान की जाती हैं। यह आपके एप्लिकेशन के लिए पावर प्रबंधन तकनीकों की योजना बनाने में बहुत उपयोगी हो सकता है।

आईसी के आउटपुट करंट के आधार पर एक नियामक का चयन करने के लिए, यह सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है कि आपके एप्लिकेशन द्वारा आवश्यक अधिकतम करंट और नियामक के अधिकतम आउटपुट करंट के बीच सुरक्षा का एक मार्जिन मौजूद हो। यह सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है कि नियामक का अधिकतम उत्पादन वर्तमान आपके आवश्यक आउटपुट वर्तमान से कम से कम 10 से 20% तक अधिक हो, क्योंकि आईसी अधिकतम मात्रा में गर्मी का उत्पादन कर सकता है जब अधिकतम स्तर पर लगातार काम कर रहा हो और गर्मी से क्षतिग्रस्त हो सकता है। । अधिकतम संचालन करते समय भी आईसी की दक्षता कम हो जाती है।

4. ऑपरेटिंग तापमान रेंज

यह शब्द तापमान सीमा को संदर्भित करता है जिसके भीतर नियामक ठीक से काम करता है। इसे या तो परिवेश के तापमान (टा) या जंक्शन तापमान (टीजे) के रूप में परिभाषित किया गया है । टीजे तापमान ट्रांजिस्टर के उच्चतम ऑपरेटिंग तापमान को संदर्भित करता है, जबकि परिवेश का तापमान डिवाइस के आसपास के वातावरण के तापमान को संदर्भित करता है।

यदि ऑपरेटिंग तापमान रेंज को परिवेश के तापमान के संदर्भ में परिभाषित किया गया है, तो इसका मतलब यह नहीं है कि नियामक को पूर्ण तापमान सीमा से अधिक उपयोग किया जा सकता है। यह सुरक्षा के कारक में कारक के लिए महत्वपूर्ण है और नियोजित लोड वर्तमान और इसके साथ संयोजन के रूप में गर्मी का कारक है और परिवेश का तापमान वह है जो जंक्शन तापमान को बनाता है जिसे भी पार नहीं किया जाना चाहिए। ऑपरेटिंग तापमान रेंज के भीतर रहना नियामक के उचित, निरंतर संचालन के लिए महत्वपूर्ण है क्योंकि अत्यधिक गर्मी असामान्य संचालन और नियामक की भयावह विफलता हो सकती है।इस प्रकार यह महत्वपूर्ण है कि वातावरण में परिवेशी गर्मी पर ध्यान दिया जाए जो उपकरण का उपयोग किया जाएगा और यह भी निर्धारित गर्मी तापमान की संभावित मात्रा का निर्धारण करेगा जो निर्दिष्ट ऑपरेटिंग तापमान सीमा निर्धारित करने से पहले लोड वर्तमान के परिणामस्वरूप डिवाइस द्वारा उत्पन्न होगा। नियामक आपके लिए काम करता है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि कुछ नियामक अत्यधिक ठंड की स्थिति में भी विफल हो सकते हैं और इसके लिए न्यूनतम तापमान मूल्यों पर ध्यान देने योग्य है यदि आवेदन ठंडे वातावरण में तैनात किया जाएगा।

5. स्विचिंग फ्रीक्वेंसी

स्विचिंग आवृत्ति उस दर को संदर्भित करती है जिस पर स्विचिंग नियामक में नियंत्रण ट्रांजिस्टर चालू और बंद होता है। पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन आधारित नियामकों में, पल्स फ़्रीक्वेंसी मॉड्यूलेशन में आमतौर पर फ़्रीक्वेंसी तय की जाती है।

स्विचिंग आवृत्ति नियामक के मापदंडों को प्रभावित करती है जैसे लहर, आउटपुट करंट, अधिकतम दक्षता और प्रतिक्रिया की गति। स्विचिंग फ़्रीक्वेंसी के लिए डिज़ाइन में हमेशा मैचिंग इंडक्शन वैल्यू का उपयोग शामिल होता है, जैसे कि अलग-अलग स्विचिंग फ़्रीक्वेंसी वाले दो समान रेगुलेटर्स का प्रदर्शन अलग-अलग होगा। यदि विभिन्न आवृत्तियों पर दो समान नियामकों पर विचार किया जाता है, तो यह पता चलेगा कि, उच्च आवृत्ति पर नियामक की तुलना में कम आवृत्ति पर काम करने वाले नियामक के लिए उदाहरण के लिए अधिकतम वर्तमान कम होगा। साथ ही, रिपल जैसे पैरामीटर उच्च होंगे और नियामक की प्रतिक्रिया गति कम आवृत्ति पर कम होगी, जबकि लहर कम और प्रतिक्रिया गति, उच्च आवृत्ति पर उच्च होगी।

6. शोर

स्विचिंग नियामकों से जुड़ी स्विचिंग कार्रवाई शोर और संबंधित हार्मोनिक्स उत्पन्न करती है जो समग्र प्रणाली के प्रदर्शन को प्रभावित कर सकती है, खासकर आरएफ घटकों और ऑडियो सिग्नल वाले सिस्टम में। जबकि शोर को एक फिल्टर आदि के माध्यम से कम किया जा सकता है, यह वास्तव में शोर के अनुपात में शोर अनुपात (SNR) को कम कर सकता है जो शोर के प्रति संवेदनशील होते हैं। इस प्रकार यह सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है कि नियामक द्वारा उत्पन्न शोर की मात्रा प्रणाली के समग्र प्रदर्शन को प्रभावित नहीं करेगी।

7. दक्षता

दक्षता आज किसी भी शक्ति समाधान के डिजाइन पर विचार करने के लिए एक महत्वपूर्ण कारक है। यह अनिवार्य रूप से इनपुट वोल्टेज के आउटपुट वोल्टेज का अनुपात है । सैद्धांतिक रूप से, एक स्विचिंग रेगुलेटर की दक्षता सौ प्रतिशत है, लेकिन यह आमतौर पर व्यवहार में सही नहीं होता है क्योंकि एफईटी स्विच, डायोड वोल्टेज ड्रॉप और ईएसआर दोनों प्रारंभ करनेवाला और आउटपुट कैपेसिटर के प्रतिरोध से नियामक की समग्र दक्षता कम हो जाती है। जबकि अधिकांश आधुनिक नियामक विस्तृत ऑपरेशन रेंज में स्थिरता प्रदान करते हैं, दक्षता उपयोग के साथ बदलती है और उदाहरण के लिए आउटपुट में वृद्धि से खींची गई धारा के रूप में बहुत कम हो जाती है।

8. लोड विनियमन

लोड विनियमन लोड की आवश्यकता में परिवर्तन के बावजूद आउटपुट पर निरंतर वोल्टेज बनाए रखने के लिए वोल्टेज नियामक की क्षमता का एक उपाय है।

9. पैकेजिंग और आकार

इन दिनों किसी भी हार्डवेयर समाधान के डिजाइन के दौरान सामान्य लक्ष्यों में से एक है जितना संभव हो उतना आकार कम करना। इसमें अनिवार्य रूप से इलेक्ट्रॉनिक्स घटक के आकार को कम करना और डिवाइस के प्रत्येक अनुभाग को बनाने वाले घटकों की संख्या को कम करना शामिल है। एक छोटे आकार की बिजली प्रणाली न केवल परियोजना के समग्र आकार को कम करने में मदद करती है, बल्कि यह उस कमरे को बनाने में भी मदद करती है जिसमें अतिरिक्त उत्पाद सुविधाओं को समेटा जा सकता है। आपकी परियोजना के लक्ष्यों के आधार पर, आपके द्वारा जाने वाले फॉर्म फैक्टर / पैकेज के आकार को सुनिश्चित करें। आपके अंतरिक्ष बजट में फिट होगा। इस कारक के आधार पर चयन करते समय, नियामक द्वारा कार्य करने के लिए आवश्यक परिधीय घटकों के आकार के कारक के लिए भी महत्वपूर्ण है। उदाहरण के लिए, उच्च आवृत्ति आईसी का उपयोग कम कैपेसिटेंस और इंडिकेटर्स के साथ आउटपुट कैपेसिटर के उपयोग की अनुमति देता है, जिसके परिणामस्वरूप घटक आकार कम हो जाता है और इसके विपरीत।

इस सब की पहचान करना और अपनी डिज़ाइन आवश्यकताओं के साथ तुलना करना आपको यह निर्धारित करने में तेज़ी से मदद करेगा कि किस नियामक को पार किया जाना चाहिए और जिसे आपके डिज़ाइन में फ़ीचर होना चाहिए।

शेयर करें कि आपको कौन सा फैक्टर लगता है कि मैं कमेंट सेक्शन के माध्यम से याद किया गया है।

अगली बार तक।