वोल्टेज नियामक सर्किट

वोल्टेज नियामक, जैसा कि नाम से पता चलता है, एक सर्किट है जिसका उपयोग वोल्टेज को विनियमित करने के लिए किया जाता है। विनियमित वोल्टेज किसी भी शोर या गड़बड़ी से मुक्त, वोल्टेज की चिकनी आपूर्ति है। वोल्टेज रेगुलेटर से आउटपुट लोड करंट, तापमान और एसी लाइन भिन्नता से स्वतंत्र है। वोल्टेज नियामक लगभग हर इलेक्ट्रॉनिक्स या हाउस होल्ड उपकरणों जैसे टीवी, फ्रिज, कंप्यूटर आदि में मौजूद होते हैं, जो आपूर्ति वोल्टेज को स्थिर करते हैं।

मूल रूप से, वोल्टेज नियामक डिवाइस की सुरक्षा के लिए वोल्टेज में भिन्नता को कम करता है। विद्युत वितरण प्रणाली में, वोल्टेज नियामक या तो फीडर लाइनों में या सबस्टेशन पर होते हैं। इस लाइन में दो तरह के रेगुलेटर का इस्तेमाल किया जाता है, एक है स्टेप रेगुलेटर, जिसमें स्विच करंट सप्लाई को रेगुलेट करते हैं। एक अन्य इंडक्शन रेगुलेटर है, जो द्वितीयक स्रोत के रूप में इंडक्शन मोटर की आपूर्ति के समान एक वैकल्पिक विद्युत मशीन है। यह वोल्टेज भिन्नता को कम करता है और स्थिर आउटपुट प्रदान करता है।

विभिन्न प्रकार के वोल्टेज नियामक हैं जिन्हें नीचे समझाया गया है।

वोल्टेज नियामक सर्किट के प्रकार

रैखिक वोल्टेज नियामक सर्किट

• श्रृंखला वोल्टेज नियामक
• शंट वोल्टेज नियामक

जेनर वोल्टेज रेगुलेटर सर्किट

स्विचिंग वोल्टेज रेगुलेटर सर्किट

• बक प्रकार
• बूस्ट प्रकार
• बक / बूस्ट प्रकार

रैखिक वोल्टेज नियामक सर्किट

ये स्थिर आउटपुट वोल्टेज को बनाए रखने के लिए इलेक्ट्रॉनिक्स में उपयोग किए जाने वाले सबसे सामान्य नियामक हैं। रैखिक वोल्टेज नियामक एक वोल्टेज विभक्त सर्किट की तरह काम करता है, इस में नियामक प्रतिरोध भार में परिवर्तन के संबंध में भिन्न होता है और निरंतर आउटपुट वोल्टेज देता है। रैखिक वोल्टेज नियामक के कुछ फायदे और नुकसान नीचे दिए गए हैं:

लाभ

• आउटपुट रिपल वोल्टेज कम है
• प्रतिक्रिया तेज है
• कम शोर

नुकसान

• कम क्षमता
• बड़े स्थान की आवश्यकता
• आउटपुट वोल्टेज हमेशा इनपुट वोल्टेज से कम होगा

1. श्रृंखला वोल्टेज नियामक

श्रृंखला में जुड़े प्रतिरोध में वोल्टेज ड्रॉप के लिए अनियमित वोल्टेज सीधे आनुपातिक होता है और यह वोल्टेज ड्रॉप लोड द्वारा वर्तमान खपत पर निर्भर करता है। यदि लोड की वर्तमान खपत में वृद्धि होती है तो आधार धारा भी घट जाएगी और इसके कारण कम कलेक्टर का प्रवाह कलेक्टर एमिटर टर्मिनल से होकर बहेगा और इसलिए लोड के माध्यम से करंट बढ़ेगा और इसके विपरीत।

शंट वोल्टेज रेगुलेटर के विनियमित आउटपुट वोल्टेज को निम्नानुसार परिभाषित किया गया है:

V _OUT = V _Z + V _BE

जेनर वोल्टेज नियामक

जेनर वोल्टेज रेगुलेटर कम पावर सर्किट के लिए सस्ता और केवल उपयुक्त है। इसका उपयोग उन अनुप्रयोगों में किया जा सकता है जहां विनियमन के दौरान बर्बाद होने वाली बिजली की मात्रा बड़ी चिंता का विषय नहीं है।

एक रोकनेवाला, जेनर डायोड के साथ श्रृंखला में जुड़ा हुआ है, डायोड के माध्यम से बहने वाली वर्तमान की मात्रा को सीमित करने के लिए और इनपुट वोल्टेज विन (जो जेनर वोल्टेज से अधिक होना चाहिए) भर में जुड़ा हुआ है जैसा कि छवि और आउटपुट वोल्टेज में दिखाया गया है, Vout = Vz (जेनर वोल्टेज) के साथ जेनर डायोड के पार ले जाया जाता है। जैसा कि हम जानते हैं कि जेनर डायोड रिवर्स डायरेक्शन में तब काम करना शुरू करता है जब जेनर के ब्रेकडाउन वोल्टेज की तुलना में लागू वोल्टेज अधिक होता है। इसलिए जब इसका संचालन शुरू होता है, तो यह पूरे वोल्टेज को बनाए रखता है और अतिरिक्त धारा को वापस प्रवाहित करता है, इस प्रकार स्थिर आउटपुट वोल्टेज प्रदान करता है।

यहां काम करने वाले जेनर डायोड के बारे में अधिक जानें।

स्विचिंग वोल्टेज नियामक

स्विचिंग वोल्टेज नियामक के तीन प्रकार हैं:

• बक या चरण-नीचे स्विचिंग वोल्टेज नियामक
• बूस्ट या स्टेप-अप स्विचिंग वोल्टेज रेगुलेटर
• बक / बूस्ट स्विचिंग वोल्टेज नियामक

बक या चरण-नीचे स्विचिंग वोल्टेज नियामक

एक बक रेगुलेटर का उपयोग आउटपुट पर वोल्टेज को कम करने के लिए किया जाता है, हम आउटपुट वोल्टेज को कम करने के लिए वोल्टेज डिवाइडर सर्किट का उपयोग भी कर सकते हैं लेकिन वोल्टेज डिवाइडर सर्किट की दक्षता कम है, क्योंकि प्रतिरोधक ऊर्जा को गर्मी के रूप में नष्ट कर देता है। हम सर्किट में संधारित्र, डायोड, प्रारंभ करनेवाला और स्विच का उपयोग करते हैं। बक स्विचिंग वोल्टेज नियामक के लिए सर्किट आरेख नीचे दिया गया है:

जब डायोड पर स्विच उलटा पक्षपाती रहता है और बिजली की आपूर्ति प्रारंभ करनेवाला से जुड़ी होती है। जब स्विच खुला होता है, तो प्रारंभ करनेवाला का ध्रुवीयता उल्टा हो जाता है और डायोड आगे का पक्षपाती हो जाता है और प्रारंभ करनेवाला को जमीन से जोड़ता है। तब प्रारंभ करनेवाला के माध्यम से धारा ढलान के साथ घट जाती है:

d I _L / dt = (0-V _OUT) / L

कैपेसिटर का उपयोग लोड के पार वोल्टेज को शून्य होने से रोकने के लिए किया जाता है। यदि हम स्विच को खोलना और बंद करना जारी रखते हैं तो लोड भर में वोल्टेज की आपूर्ति इनपुट वोल्टेज से कम होगी। आप स्विचिंग डिवाइस के कर्तव्य चक्र को अलग करके आउटपुट वोल्टेज को नियंत्रित कर सकते हैं।

आउटपुट वोल्टेज = (इनपुट वोल्टेज) * (स्विच चालू समय का प्रतिशत)

यदि आप लिंक का अनुसरण करने के बजाय बक कन्वर्टर के बारे में अधिक जानना चाहते हैं।

बूस्ट या स्टेप-अप स्विचिंग वोल्टेज रेगुलेटर

बूस्ट रेगुलेटर का उपयोग लोड के पार वोल्टेज को बढ़ाने के लिए किया जाता है। बूस्ट रेगुलेटर के लिए सर्किट आरेख नीचे दिया गया है:

जब स्विच बंद हो जाता है तो डायोड उलट पक्षपाती के रूप में व्यवहार करता है और प्रारंभ करनेवाला के पार वर्तमान बढ़ता रहता है। अब जब स्विच खोला जाता है, तो प्रारंभ करनेवाला एक बल पैदा करेगा जिससे करंट प्रवाहित होता रहेगा और कैपेसिटर चार्ज होने लगता है। स्विच को चालू और बंद करके हम इनपुट वोल्टेज की तुलना में अधिक लोड पर वोल्टेज प्राप्त करेंगे। हम स्विच के चालू (टन) समय को नियंत्रित करके आउटपुट वोल्टेज को नियंत्रित कर सकते हैं।

आउटपुट वोल्टेज = इनपुट वोल्टेज / समय का प्रतिशत जो स्विच खुला है

यदि आप लिंक को फॉलो करने से ज्यादा बूस्ट कन्वर्टर के बारे में जानना चाहते हैं।

बक-बूस्ट स्विचिंग वोल्टेज नियामक

बक-बूस्ट स्विचिंग रेगुलेटर, बक और बूस्ट रेग्युलेटर दोनों का संयोजन है, यह उलटा आउटपुट देता है जो आपूर्ति किए गए इनपुट वोल्टेज से अधिक या कम हो सकता है।

जब स्विच चालू होता है, डायोड उलट पक्षपाती के रूप में व्यवहार करता है और प्रारंभ करनेवाला ऊर्जा संग्रहीत करता है और जब स्विच बंद होता है, तो रिवर्स पोलरिटी के साथ ऊर्जा जारी करना शुरू कर देता है, जो संधारित्र को चार्ज करता है। जब प्रारंभ करनेवाला में संग्रहीत ऊर्जा शून्य हो जाती है संधारित्र रिवर्स ध्रुवता के साथ लोड में निर्वहन करना शुरू कर देता है। इस हिरन को बढ़ावा देने के कारण नियामक को इनवर्टिंग नियामक भी कहा जाता है ।

आउटपुट वोल्टेज के रूप में परिभाषित किया गया है

Vout = Vin (D / 1-D) जहां, D कर्तव्य चक्र है

इसलिए, यदि ड्यूटी साइकिल कम है, तो नियामक बक रेगुलेटर के रूप में व्यवहार करता है और जब ड्यूटी साइकिल उच्च होता है, तो नियामक बूस्टर नियामक के रूप में व्यवहार करता है।

नियामक सर्किट के लिए व्यावहारिक उदाहरण

सकारात्मक रैखिक वोल्टेज नियामक सर्किट

हमने 7805 आईसी का उपयोग करके एक सकारात्मक रैखिक वोल्टेज नियामक सर्किट तैयार किया है । इस आईसी में 5volt विनियमित आपूर्ति प्रदान करने के लिए सभी सर्किट्री है। इनपुट वोल्टेज को कम से कम 2v से कम होना चाहिए जैसे कि LM7805 के लिए हमें 7v प्रदान करना चाहिए।

अनियमित इनपुट वोल्टेज को आईसी को आपूर्ति की जाती है और हम आउटपुट टर्मिनल पर विनियमित वोल्टेज प्राप्त करते हैं। आईसी का नाम इसके कार्य को परिभाषित करता है, 78 सकारात्मक संकेत को दर्शाता है और 05 विनियमित आउटपुट वोल्टेज के मूल्य को दर्शाता है। जैसा कि आप सर्किट आरेख में देखते हैं कि हम 7805IC को 9V दे रहे हैं और आउटपुट पर + 5V विनियमित कर रहे हैं। संधारित्र सी 1 और सी 2 का उपयोग निस्पंदन के लिए किया जाता है।

जेनर वोल्टेज रेगुलेटर सर्किट

यहां, हमने जेनर डायोड के 5.1V का उपयोग करके एक जेनर वोल्ट रेगुलेटर को डिजाइन किया है। जेनर डायोड सेंसिंग तत्व के रूप में काम करता है। जब आपूर्ति वोल्टेज अपने ब्रेकडाउन वोल्टेज से अधिक हो जाता है, तो इसकी रिवर्स दिशा में संचालन शुरू हो जाता है और पूरे वोल्टेज को बनाए रखता है और अतिरिक्त प्रवाह को वापस करता है, इस प्रकार स्थिर आउटपुट वोल्टेज प्रदान करता है। इस सर्किट में हम 9V के इनपुट वोल्टेज दे रहे हैं और लगभग 5.1 वोल्टेज विनियमित आउटपुट प्राप्त कर रहे हैं।