وولٹیج ریگولیٹرز کو تبدیل کرنا

پلس وولٹیج ریگولیٹرز (کنورٹرز) میں، فعال عنصر (عام طور پر ایک فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر) پلس موڈ میں کام کرتا ہے: کنٹرول سوئچ باری باری کھلتا اور بند ہوتا ہے، سپلائی وولٹیج کو دالوں کے ساتھ توانائی جمع کرنے والے عنصر کو فراہم کرتا ہے۔ نتیجے کے طور پر، موجودہ دالیں ایک چوک (یا ٹرانسفارمر کے ذریعے، کسی خاص سوئچنگ ریگولیٹر کی ٹوپولوجی پر منحصر ہے) کے ذریعے کھلائی جاتی ہیں، جو اکثر ایک ایسے عنصر کے طور پر کام کرتی ہیں جو لوڈ سرکٹ میں توانائی کو جمع، تبدیل اور جاری کرتا ہے۔

دالوں کے مخصوص وقت کے پیرامیٹرز ہوتے ہیں: وہ ایک خاص تعدد کے ساتھ چلتے ہیں اور ایک خاص مدت ہوتی ہے۔ یہ پیرامیٹرز اس بوجھ کے سائز پر منحصر ہیں جو اس وقت سٹیبلائزر کے ذریعے فراہم کیا جاتا ہے، کیونکہ یہ اوسط انڈکٹر کرنٹ ہے جو آؤٹ پٹ کیپسیٹر کو چارج کرتا ہے اور درحقیقت اس سے جڑے بوجھ کو طاقت دیتا ہے۔

پلس سٹیبلائزر کی ساخت میں، تین اہم فنکشنل اکائیوں کو پہچانا جا سکتا ہے: ایک سوئچ، ایک انرجی اسٹوریج ڈیوائس اور ایک کنٹرول سرکٹ۔پہلے دو نوڈس پاور سیکشن بناتے ہیں، جو تیسرے کے ساتھ مل کر ایک مکمل وولٹیج کنورژن سرکٹ بناتا ہے۔ بعض اوقات سوئچ اسی ہاؤسنگ میں بنایا جا سکتا ہے جیسے کنٹرول سرکٹ۔

تو پلس کنورٹر کا کام بند ہونے اور کھولنے کی وجہ سے ہوتا ہے۔ الیکٹرانک کلید… جب سوئچ بند ہوتا ہے، تو توانائی ذخیرہ کرنے والا آلہ (چوک) بجلی کے منبع سے منسلک ہوتا ہے اور توانائی کو ذخیرہ کرتا ہے، اور جب یہ کھلا ہوتا ہے، تو ذخیرہ کرنے والا آلہ منبع سے منقطع ہو جاتا ہے اور فوری طور پر لوڈ سرکٹ سے منسلک ہو جاتا ہے، جس کے بعد توانائی فلٹر کیپسیٹر اور لوڈ میں منتقل کیا جاتا ہے۔

نتیجے کے طور پر، وولٹیج کی ایک خاص اوسط قدر بوجھ پر کام کرتی ہے، جو کنٹرول دالوں کی تکرار کی مدت اور تعدد پر منحصر ہے۔ کرنٹ بوجھ پر منحصر ہے، جس کی قدر اس کنورٹر کے لیے قابل اجازت حد سے زیادہ نہیں ہونی چاہیے۔

پی ڈبلیو ایم اور پی ڈبلیو ایم

پلس کنورٹر کے آؤٹ پٹ وولٹیج کے استحکام کا اصول حوالہ وولٹیج کے ساتھ آؤٹ پٹ وولٹیج کے مسلسل موازنہ پر مبنی ہے، اور ان وولٹیجز کے تفاوت پر منحصر ہے، کنٹرول سرکٹ خود بخود کھلی مدت کے تناسب کو بحال کرتا ہے اور سوئچ کی بند حالتیں (یہ کنٹرول دالوں کی چوڑائی کو تبدیل کرتا ہے۔ پلس چوڑائی ماڈیولیشن - PWM) یا ان دالوں کی تکرار کی شرح کو تبدیل کرتا ہے، ان کے دورانیے کو مستقل رکھتے ہوئے (پلس فریکوئنسی ماڈیولیشن — PFM کے ذریعے)۔ آؤٹ پٹ وولٹیج کو عام طور پر مزاحمتی ڈیوائیڈر سے ماپا جاتا ہے۔

فرض کریں کہ لوڈ کے تحت آؤٹ پٹ وولٹیج کسی وقت کم ہو جاتا ہے، برائے نام سے کم ہو جاتا ہے۔اس صورت میں، PWM کنٹرولر خود بخود نبض کی چوڑائی کو بڑھا دے گا، یعنی چوک میں توانائی کے ذخیرہ کرنے کے عمل لمبے ہو جائیں گے اور اس کے مطابق، زیادہ توانائی لوڈ میں منتقل ہو جائے گی۔ نتیجے کے طور پر، آؤٹ پٹ وولٹیج برائے نام پر واپس آجائے گا۔

اگر استحکام PFM کے اصول کے مطابق کام کرتا ہے، تو بوجھ کے تحت آؤٹ پٹ وولٹیج میں کمی کے ساتھ، نبض کی تکرار کی شرح بڑھ جائے گی۔ اس کے نتیجے میں، توانائی کے زیادہ حصے لوڈ میں منتقل ہو جائیں گے اور وولٹیج مطلوبہ درجہ بندی کے برابر ہو جائے گا۔ یہاں یہ کہنا مناسب ہو گا کہ سوئچ کی بند حالت کے دورانیے کا تناسب اس کی بند اور کھلی ریاستوں کے دورانیے کے مجموعے کے ساتھ نام نہاد ڈیوٹی سائیکل DC ہے۔

عام طور پر، پلس کنورٹرز گالوانک آئسولیشن کے ساتھ اور اس کے بغیر دستیاب ہیں۔ اس آرٹیکل میں، ہم گالوانک آئسولیشن کے بغیر بنیادی سرکٹس کو دیکھیں گے: بوسٹ، بکس اور انورٹنگ کنورٹرز۔ فارمولوں میں، Vin ان پٹ وولٹیج ہے، Vout آؤٹ پٹ وولٹیج ہے، اور DC ڈیوٹی سائیکل ہے۔

غیر galvanically الگ تھلگ بک کنورٹر-بک کنورٹر یا سٹیپ ڈاون کنورٹر

کلید T بند ہو جاتی ہے۔ جب سوئچ بند ہو جاتا ہے، ڈایڈڈ ڈی مقفل ہو جاتا ہے، کرنٹ بہتا ہے۔ گلا گھونٹنا L اور پورے بوجھ میں R بڑھنا شروع ہو جاتا ہے۔ چابی کھل جاتی ہے۔ جب سوئچ کھولا جاتا ہے، تو چوک کے ذریعے اور بوجھ کے ذریعے کرنٹ، اگرچہ یہ کم ہو جاتا ہے، بہنا جاری رہتا ہے، کیونکہ یہ فوری طور پر غائب نہیں ہو سکتا، صرف اب سرکٹ سوئچ کے ذریعے نہیں، بلکہ کھلنے والے ڈائیوڈ کے ذریعے بند ہوتا ہے۔

سوئچ دوبارہ بند ہو جاتا ہے۔اگر اس وقت کے دوران جب سوئچ کھلا تھا، چوک کے ذریعے کرنٹ کو صفر پر گرنے کا وقت نہیں ہوتا تھا، تو اب یہ دوبارہ بڑھ جاتا ہے۔ لہٰذا، چوک کے ذریعے اور بوجھ کے ذریعے، یہ ہر وقت کام کرتا ہے۔ pulsating کرنٹ (اگر کوئی کپیسیٹر نہیں تھا)۔ کپیسیٹر لہروں کو ہموار کرتا ہے تاکہ لوڈ کرنٹ تقریباً مستقل رہے۔

اس قسم کے کنورٹر میں آؤٹ پٹ وولٹیج ہمیشہ ان پٹ وولٹیج سے کم ہوتا ہے، جو یہاں عملی طور پر چوک اور بوجھ کے درمیان تقسیم ہوتا ہے۔ اس کی نظریاتی قدر (ایک مثالی کنورٹر کے لیے—سوئچ اور ڈائیوڈ کے نقصانات کو نظر انداز کرتے ہوئے) درج ذیل فارمولے کا استعمال کرتے ہوئے تلاش کی جا سکتی ہے:

galvanic تنہائی کے بغیر کنورٹر کو فروغ دیں - کنورٹر کو فروغ دیں۔

سوئچ T بند ہے۔ جب سوئچ بند ہو جاتا ہے، ڈایڈڈ D بند ہو جاتا ہے، انڈکٹر L کے ذریعے کرنٹ بڑھنا شروع ہو جاتا ہے۔ چابی کھل جاتی ہے۔ کرنٹ انڈکٹر کے ذریعے بہنا جاری رکھتا ہے، لیکن اب ایک اوپن ڈائیوڈ کے ذریعے اور انڈکٹر کے اس پار وولٹیج کو سورس وولٹیج میں شامل کیا جاتا ہے۔ لوڈ R میں مستقل وولٹیج کیپسیٹر C کے ذریعے برقرار رکھا جاتا ہے۔

سوئچ بند ہو جاتا ہے، چوک کرنٹ دوبارہ بڑھ جاتا ہے۔ اس قسم کے کنورٹر کا آؤٹ پٹ وولٹیج ہمیشہ ان پٹ وولٹیج سے زیادہ ہوتا ہے کیونکہ انڈکٹر کے پار وولٹیج کو سورس وولٹیج میں شامل کیا جاتا ہے۔ آؤٹ پٹ وولٹیج کی نظریاتی قدر (ایک مثالی کنورٹر کے لیے) فارمولے کا استعمال کرتے ہوئے تلاش کی جا سکتی ہے:

galvanic isolation-buck-boost-converter کے بغیر الٹا کنورٹر

سوئچ T بند ہے۔ Choke L توانائی ذخیرہ کرتا ہے، ڈایڈڈ D بند ہے۔ سوئچ کھلا ہوا ہے—چوک کپیسیٹر C اور لوڈ R کو توانائی بخشتا ہے۔ یہاں آؤٹ پٹ وولٹیج منفی قطبیت رکھتا ہے۔اس کی قدر (مثالی صورت کے لیے) فارمولے سے مل سکتی ہے:

لکیری اسٹیبلائزرز کے برعکس، سوئچنگ اسٹیبلائزرز میں فعال عناصر کی کم حرارت کی وجہ سے زیادہ کارکردگی ہوتی ہے اور اس لیے ریڈی ایٹر کے چھوٹے حصے کی ضرورت ہوتی ہے۔ سوئچنگ اسٹیبلائزرز کے عام نقصانات آؤٹ پٹ اور ان پٹ سرکٹس میں تسلسل کے شور کی موجودگی کے ساتھ ساتھ طویل عبوری ہیں۔