डीसी स्थिर विद्युत आपूर्ति के प्रकार और चयन

एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण जो लोड के लिए एक स्थिर डीसी बिजली की आपूर्ति प्रदान कर सकता है। डीसी स्थिर बिजली आपूर्ति के लिए अधिकांश बिजली स्रोत एसी बिजली स्रोत हैं। जब एसी बिजली आपूर्ति का वोल्टेज या लोड प्रतिरोध बदलता है, तो नियामक का डीसी आउटपुट वोल्टेज स्थिर रहेगा। उच्च परिशुद्धता, उच्च स्थिरता और उच्च विश्वसनीयता की ओर इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के विकास के साथ, डीसी स्थिर बिजली आपूर्ति ने इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की बिजली आपूर्ति के लिए उच्च आवश्यकताओं को आगे रखा है।

 

डीसी स्थिर विद्युत आपूर्ति के प्रकार और चयन:

 

1, रैखिक डीसी स्थिर बिजली की आपूर्ति

1) ट्रांजिस्टर श्रृंखला डीसी स्थिर बिजली की आपूर्ति: ट्रांजिस्टर श्रृंखला डीसी स्थिर बिजली की आपूर्ति एक रैखिक प्रवर्धन स्थिति में संचालित होती है, जिसमें तेज प्रतिक्रिया गति, उच्च वोल्टेज स्थिरता और लोड स्थिरता, कम आउटपुट तरंग वोल्टेज और कम शोर होता है। सर्किट प्रौद्योगिकी के संदर्भ में, इसका नियंत्रण सर्किट कम घटकों का उपयोग करता है। विनियमन ट्यूब की स्विचिंग विशेषताओं और फ़िल्टर के उच्च-आवृत्ति प्रदर्शन के लिए कोई विशेष आवश्यकताएं नहीं हैं, जिसके परिणामस्वरूप उच्च विश्वसनीयता होती है।

 

श्रृंखला विनियमित बिजली आपूर्ति का एक गंभीर दोष इसकी कम दक्षता है। दक्षता में सुधार करने के लिए, विनियमन ट्यूब पर दबाव ड्रॉप को कम करना और विनियमन ट्यूब पर नुकसान को कम करना आवश्यक है। समाधान: 1. PNP और NPN ट्रांजिस्टर पूरक हैं: जब श्रृंखला विनियमित बिजली आपूर्ति का आउटपुट पावर करंट अधिक होता है, तो समायोजन ट्रांजिस्टर आमतौर पर एक सामान्य कलेक्टर इलेक्ट्रोड के साथ डार्लिंगटन संयोजन ट्रांजिस्टर से जुड़ा होता है। ट्रांजिस्टर के समान विद्युत मापदंडों के कारण, समान वर्तमान प्रवर्धन कारक बनाए रखने से पूरक जुड़े संयोजन नियामक के कलेक्टर एमिटर वोल्टेज ड्रॉप को कम किया जाता है, जिससे बिजली आपूर्ति की दक्षता में सुधार होता है। 2. बायस विधि: एक सामान्य कलेक्टर संयोजन ट्यूब के कलेक्टर और एमिटर के बीच वोल्टेज ड्रॉप आम तौर पर कुछ हद तक बायस करंट पर निर्भर करता है। बायस कनेक्शन विधि का उपयोग करके, आउटपुट करंट स्थिर होने पर बिजली दक्षता में प्रभावी रूप से सुधार किया जा सकता है। 3. प्री एडजस्टमेंट के रूप में स्विचिंग वोल्टेज रेगुलेटर: जब इनपुट और आउटपुट वोल्टेज का अंतर बड़ा होता है और आउटपुट करंट बड़ा होता है, तो सीरीज़ वोल्टेज रेगुलेटर के लिए प्री एडजस्टमेंट के रूप में स्विचिंग वोल्टेज रेगुलेटर का उपयोग करना भी बिजली दक्षता में सुधार करने में प्रभावी होता है। लागू करने की विधि। स्विच का पूर्व समायोजन पावर ट्रांसफार्मर के प्राथमिक पक्ष पर भी सेट किया जा सकता है।

 

2) एकीकृत रैखिक नियामकों का विकास: शुरुआती बाजार में, बड़े आउटपुट और विस्तृत अनुप्रयोग क्षेत्रों के साथ एकीकृत नियामकों के कई निर्माता थे। इसे मुख्य रूप से दो श्रेणियों में विभाजित किया गया है: सेमीकंडक्टर सिंगल-चिप एकीकृत वोल्टेज नियामक और हाइब्रिड एकीकृत वोल्टेज नियामक। उनके सर्किट रूप, पैकेजिंग, वोल्टेज और वर्तमान विनिर्देश विविध हैं। एकीकृत वोल्टेज नियामकों को निरंतर वोल्टेज, समायोज्य, ट्रैकिंग और फ्लोटिंग में विभाजित किया जा सकता है। हालांकि, फॉर्म की परवाह किए बिना, वे आम तौर पर एक संदर्भ वोल्टेज स्रोत, एक तुलनात्मक एम्पलीफायर, एक विनियमन तत्व यानी पावर ट्रांजिस्टर और कुछ प्रकार के वर्तमान सीमित सर्किट से मिलकर बने होते हैं। कुछ एकीकृत वोल्टेज नियामकों में आंतरिक तर्क शटडाउन सर्किट और थर्मल कटऑफ सर्किट भी होते हैं। असतत घटकों से बने वोल्टेज नियामकों की तुलना में, एकीकृत वोल्टेज नियामकों में कम लागत, छोटे आकार, सुविधाजनक उपयोग, अच्छा प्रदर्शन और उच्च विश्वसनीयता सहित महत्वपूर्ण फायदे हैं।

 

3) निरंतर धारा स्रोत नेटवर्क स्थिरीकृत बिजली आपूर्ति प्रौद्योगिकी: निरंतर धारा नेटवर्क स्थिरीकृत बिजली का उपयोग वर्तमान श्रृंखला स्थिरीकृत बिजली आपूर्ति की एक विशेषता है। निरंतर धारा नेटवर्क का उपयोग बिजली आपूर्ति की स्थिरता को प्रभावी ढंग से सुधार सकता है। निरंतर धारा नेटवर्क का उपयोग आमतौर पर वोल्टेज नियामकों को एकीकृत करने के लिए किया जाता है। असतत घटकों से बने श्रृंखला वोल्टेज नियामक तेजी से निरंतर धारा प्रौद्योगिकी को अपना रहे हैं। ट्रांजिस्टर, फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर और निरंतर धारा डायोड जैसे घटकों का उपयोग करके निरंतर धारा प्राप्त की जा सकती है। असतत घटकों के साथ श्रृंखला वोल्टेज नियामकों में निरंतर धारा डायोड का उपयोग करना अधिक सुविधाजनक है।

 

2, स्विचिंग डीसी स्थिर बिजली की आपूर्ति

स्विच प्रकार डीसी विनियमित बिजली आपूर्ति एक डीसी विनियमित बिजली आपूर्ति को संदर्भित करती है जिसके बिजली विनियमन घटक "चालू" और "बंद" तरीके से काम करते हैं। प्रारंभिक चुंबकीय एम्पलीफायर स्विचिंग डीसी स्थिर बिजली आपूर्ति ने "चालू" और "बंद" नियंत्रण करने के लिए लोहे के कोर की "संतृप्त" और "असंतृप्त" अवस्थाओं का उपयोग किया। यह एक कम आवृत्ति वाला चुंबकीय एम्पलीफायर है। इस प्रक्रिया के दौरान दिखाई देने वाली थाइरिस्टर चरण नियंत्रित रेक्टिफायर बिजली आपूर्ति भी एक प्रकार की स्विचिंग डीसी बिजली आपूर्ति है। इसके बाद, उच्च आवृत्ति स्विचिंग बिजली आपूर्ति रूपांतरण तकनीक तेजी से विकसित हुई है, मुख्य रूप से कन्वर्टर्स के रूप में उच्च आवृत्ति स्विचिंग डीसी स्थिर बिजली आपूर्ति को संदर्भित करती है। 1990 के दशक में, पावर इलेक्ट्रॉनिक्स तकनीक, PWM और अन्य तकनीकें तेजी से परिपक्व हुईं, और डीसी स्विचिंग बिजली आपूर्ति और एसी स्विचिंग बिजली आपूर्ति बाजार में प्रमुख खिलाड़ी बन गईं। पावर इलेक्ट्रॉनिक्स तकनीक एक अनुशासन है जो विद्युत ऊर्जा को नियंत्रित करने और परिवर्तित करने के लिए पावर इलेक्ट्रॉनिक्स तकनीक का उपयोग करता है। इसमें तीन भाग शामिल हैं: पावर इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस, कनवर्टर सर्किट और कंट्रोल सर्किट। यह तीन प्रमुख विद्युत इंजीनियरिंग प्रौद्योगिकियों - विद्युत, इलेक्ट्रॉनिक्स और नियंत्रण के बीच एक अंतःविषय क्षेत्र है। विज्ञान और प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, पावर इलेक्ट्रॉनिक्स प्रौद्योगिकी धीरे-धीरे आधुनिक नियंत्रण सिद्धांत, सामग्री विज्ञान, विद्युत इंजीनियरिंग, माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स प्रौद्योगिकी और कई अन्य क्षेत्रों के साथ अपने घनिष्ठ संबंध के कारण अंतःविषय घुसपैठ के साथ एक व्यापक तकनीकी अनुशासन में विकसित हुई है।

 

1) कोई पावर फ्रीक्वेंसी ट्रांसफॉर्मर नहीं: पावर फ्रीक्वेंसी पावर ट्रांसफॉर्मर को खत्म करना और पावर ग्रिड से सीधे रेक्टिफिकेशन इनपुट को अपनाना स्विचिंग पावर सप्लाई के वॉल्यूम और वजन को कम करने के लिए एक महत्वपूर्ण उपाय है। पावर फ्रीक्वेंसी ट्रांसफॉर्मर की अनुपस्थिति समकालीन उन्नत स्विचिंग पावर सप्लाई की विशेषता बन गई है। पावर फ्रीक्वेंसी ट्रांसफॉर्मर के साथ विभिन्न डीसी स्थिर बिजली आपूर्ति की तुलना में, पावर फ्रीक्वेंसी ट्रांसफॉर्मर के बिना स्विच मोड पावर सप्लाई के उत्कृष्ट लाभ छोटे आकार, हल्के वजन और उच्च दक्षता हैं। स्विच मोड पावर सप्लाई के सर्किट रूप विविध हैं। मॉड्यूलेशन तकनीक के संदर्भ में, पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन, फ़्रीक्वेंसी मॉड्यूलेशन, हाइब्रिड मॉड्यूलेशन आदि हैं, जिनमें से पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन विशाल बहुमत के लिए जिम्मेदार है। वर्तमान में, पूरी तरह से ट्रांसफार्मर मुक्त स्विचिंग पावर सप्लाई हैं जिन्हें उच्च-आवृत्ति कन्वर्टर्स की भी आवश्यकता नहीं है। इस बिजली आपूर्ति की सबसे बड़ी विशेषता यह है कि इसका आयतन वर्तमान स्विच मोड पावर सप्लाई के बिना पावर फ्रीक्वेंसी ट्रांसफॉर्मर की तुलना में बहुत छोटा है, और इसमें घाव ट्रांसफार्मर जैसे कोई घटक नहीं हैं। इसे एकीकृत सर्किट तकनीक का उपयोग करके निर्मित किया जा सकता है।

 

2) उच्च आवृत्ति स्विचिंग पावर सप्लाई: आधुनिक स्विचिंग पावर सप्लाई की एक महत्वपूर्ण विशेषता स्विचिंग आवृत्ति में निरंतर वृद्धि है। ट्रांजिस्टर स्विचिंग पावर सप्लाई, थाइरिस्टर स्विचिंग पावर सप्लाई या फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर स्विचिंग पावर सप्लाई सभी उच्च आवृत्ति की ओर विकसित हो रहे हैं। पावर IGBT और MOSFET के उद्भव के साथ, स्विचिंग पावर सप्लाई की ऑपरेटिंग आवृत्ति धीरे-धीरे शुरुआती ठेठ 20KHz से बढ़कर मेगाहर्ट्ज़ रेंज या यहाँ तक कि गीगाहर्ट्ज़ रेंज तक पहुँच गई है।

 

3) नियंत्रण सर्किट का एकीकरण: प्रारंभिक स्विचिंग बिजली आपूर्ति के नियंत्रण सर्किट असतत घटकों से बने थे। इस तरह, सर्किट डिजाइन जटिल है, डिबगिंग और रखरखाव परेशानी भरा है, जो स्विच मोड बिजली आपूर्ति के प्रचार और अनुप्रयोग को प्रभावित करता है। स्विच मोड बिजली आपूर्ति के तेजी से विकास के अनुकूल होने के लिए, एकीकृत स्विच मोड बिजली आपूर्ति नियंत्रण सर्किट सफलतापूर्वक विकसित किए गए हैं, और उनके कार्य तेजी से पूर्ण होते जा रहे हैं। स्विच मोड बिजली आपूर्ति नियंत्रण सर्किट का एकीकरण स्विच मोड बिजली आपूर्ति के डिजाइन को बहुत सरल बनाता है, स्विच मोड बिजली आपूर्ति के विद्युत प्रदर्शन और विश्वसनीयता में सुधार करता है, और इसकी मात्रा कम होती है, जिससे लागत कम होती है।

 

4) मुख्य घटकों की उच्च आवृत्ति: स्विचिंग पावर सप्लाई के तेजी से विकास के अनुकूल होने के लिए, स्विचिंग पावर सप्लाई में उपयोग किए जाने वाले मुख्य घटक भी तेजी से विकसित हो रहे हैं, और उनका मुख्य लक्ष्य उच्च आवृत्ति प्राप्त करना है। स्विचिंग पावर सप्लाई में स्विचिंग घटक - पावर ट्रांजिस्टर, थाइरिस्टर और फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर - सभी ने ऑपरेटिंग आवृत्ति बढ़ाने में प्रगति की है। हालांकि, सबसे ज्यादा ध्यान आकर्षित करने वाले पावर ट्रांजिस्टर IGBT कंपोजिट ट्रांजिस्टर और MOSFET फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर का उदय है, जो न केवल स्विचिंग आवृत्ति को 1 मेगाहर्ट्ज -1 गीगाहर्ट्ज तक बढ़ाते हैं, बल्कि अच्छे स्विचिंग विशेषताओं, कम आवश्यक ड्राइविंग पावर, कोई सेकेंडरी वियर नहीं, और थर्मल रनवे को रोकने की क्षमता जैसे विशेष फायदे भी हैं। इसके अलावा, उच्च धारा शॉटकी बाधाओं के उद्भव ने कम वोल्टेज उच्च धारा स्विचिंग पावर सप्लाई की सुधार दक्षता में काफी सुधार किया है। इसमें तेज स्विचिंग गति, कम रिवर्स रिकवरी समय और छोटे फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप के फायदे हैं। फ़िल्टरिंग प्रक्रिया के दौरान, स्विचिंग विद्युत आपूर्ति की उच्च आवृत्ति आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए कैपेसिटर और अन्य उपकरणों को भी सामग्री, संरचना और प्रौद्योगिकी के संदर्भ में विकसित किया जाना चाहिए।

 

5) पूरी तरह से डिजिटल नियंत्रण: स्विचिंग बिजली आपूर्ति का नियंत्रण एनालॉग नियंत्रण और मिश्रित एनालॉग और डिजिटल नियंत्रण से गुजर चुका है, और अब पूरी तरह से डिजिटल नियंत्रण के चरण में प्रवेश कर चुका है। पूर्ण डिजिटल नियंत्रण एक नया विकास प्रवृत्ति है जिसे कई बिजली रूपांतरण उपकरणों में लागू किया गया है। हालाँकि, अतीत में, DC/DC कन्वर्टर्स में डिजिटल नियंत्रण का अनुप्रयोग अपेक्षाकृत सीमित था। पिछले कुछ वर्षों में, स्विचिंग बिजली आपूर्ति के लिए उच्च-प्रदर्शन पूरी तरह से डिजिटल नियंत्रण चिप्स विकसित किए गए हैं, और लागत भी अपेक्षाकृत उचित स्तर तक कम हो गई है। यूरोप और संयुक्त राज्य अमेरिका की कई कंपनियों ने स्विच कन्वर्टर्स के लिए डिजिटल नियंत्रण चिप्स और सॉफ्टवेयर विकसित और निर्मित किए हैं। पूरी तरह से डिजिटल नियंत्रण का लाभ यह है कि डिजिटल संकेतों को मिश्रित एनालॉग डिजिटल संकेतों की तुलना में कम मात्रा में कैलिब्रेट किया जा सकता है, और चिप की कीमत भी सस्ती है। वर्तमान संवेदन त्रुटि को डिजिटल रूप से ठीक किया जा सकता है, जिससे वोल्टेज संवेदन अधिक सटीक हो जाता है। तेज और लचीला नियंत्रण डिजाइन प्राप्त कर सकते हैं।