بک کنورٹر - اجزاء کا سائز

یہ مضمون گیلوانی طور پر الگ تھلگ اسٹیپ ڈاؤن ڈی سی کنورٹر، بک کنورٹر ٹوپولوجی کے پاور سیکشن کو ڈیزائن کرنے کے لیے درکار اجزاء کا حساب لگانے اور منتخب کرنے کا طریقہ کار بتائے گا۔ اس ٹوپولوجی کے کنورٹرز ان پٹ پر 50 وولٹ کے اندر اور 100 واٹ سے زیادہ نہ ہونے والے لوڈ پاورز پر سٹیپ-ڈاؤن ڈی سی وولٹیجز کے لیے موزوں ہیں۔

ہر وہ چیز جو کنٹرولر اور ڈرائیور سرکٹ کے انتخاب کے ساتھ ساتھ فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر کی قسم سے متعلق ہے، اس مضمون کے دائرہ کار سے باہر رہ جائے گی، لیکن ہم سرکٹ اور ہر ایک کے آپریٹنگ طریقوں کی خصوصیات کا تفصیل سے تجزیہ کریں گے۔ اس قسم کے کنورٹرز کے پاور سیکشن کے اہم اجزاء میں سے۔

ترقی شروع کریں۔ نبض کنورٹرمندرجہ ذیل ابتدائی اعداد و شمار کو مدنظر رکھیں: ان پٹ اور آؤٹ پٹ وولٹیج کی قدریں، زیادہ سے زیادہ مسلسل لوڈ کرنٹ، پاور ٹرانزسٹر کی سوئچنگ فریکوئنسی (کنورٹر کی آپریٹنگ فریکوئنسی)، نیز چوک کے ذریعے موجودہ لہر بھی، کی بنیاد پر یہ اعداد و شمار، حساب گلا گھونٹنا inductance، جو ضروری پیرامیٹرز، آؤٹ پٹ کیپسیٹر کی صلاحیت اور ریورس ڈائیوڈ کی خصوصیات فراہم کرے گا۔

• ان پٹ وولٹیج - Uin، V

• آؤٹ پٹ وولٹیج - Uout، V

• زیادہ سے زیادہ لوڈ کرنٹ — Iout، A

• دم گھٹنے کے ذریعے لہروں کی لہر کی حد - Idr, A

• ٹرانسسٹرز کی سوئچنگ فریکوئنسی - f, kHz

کنورٹر مندرجہ ذیل کام کرتا ہے۔ مدت کے پہلے حصے کے دوران جب ٹرانجسٹر بند ہوتا ہے، کرنٹ بنیادی پاور سورس سے انڈکٹر کے ذریعے لوڈ کو فراہم کیا جاتا ہے جب کہ آؤٹ پٹ فلٹر کیپسیٹر چارج ہو رہا ہوتا ہے۔ جب ٹرانجسٹر کھلا ہوتا ہے، لوڈ کرنٹ کیپسیٹر چارج اور انڈکٹر کرنٹ کے ذریعے برقرار رہتا ہے، جس میں فوری طور پر خلل نہیں ڈالا جا سکتا، اور ریورس ڈائیوڈ کے ذریعے بند کر دیا جاتا ہے، جو اب مدت کے دوسرے حصے کے دوران کھلا رہتا ہے۔

مثال کے طور پر، ہم یہ کہتے ہیں کہ ہمیں 24 وولٹ کے مستقل وولٹیج سے چلنے والے بکس کنورٹر کی ٹوپولوجی تیار کرنے کی ضرورت ہے، اور آؤٹ پٹ پر ہمیں 1 ایم پی کے ریٹیڈ لوڈ کرنٹ کے ساتھ 12 وولٹ حاصل کرنے کی ضرورت ہے اور اس طرح وولٹیج کی لہر آؤٹ پٹ 50 ایم وی سے زیادہ نہیں ہے۔ کنورٹر کی آپریٹنگ فریکوئنسی 450 kHz ہونے دیں، اور انڈکٹر کے ذریعے موجودہ لہر زیادہ سے زیادہ لوڈ کرنٹ کے 30% سے زیادہ نہیں ہے۔

ابتدائی ڈیٹا:

• Uin = 24 V

• Uout = 12V

• میں آؤٹ = 1 اے۔

• I dr = 0.3 * 1 A = 0.3 A

• f = 450 kHz

چونکہ ہم پلس کنورٹر کے بارے میں بات کر رہے ہیں، اس کے آپریشن کے دوران وولٹیج کو چوک پر لگاتار لاگو نہیں کیا جائے گا، اس کا اطلاق نبضوں کے ذریعے کیا جائے گا، ان مثبت حصوں کی مدت جس کے dT کا حساب آپریٹنگ فریکوئنسی کی بنیاد پر کیا جا سکتا ہے۔ کنورٹر اور ان پٹ اور آؤٹ پٹ وولٹیج کا تناسب درج ذیل فارمولے کے مطابق:

dT = Uout / (Uin * f)،

جہاں Uout / Uin = DC ٹرانجسٹر کنٹرول پلس کا ڈیوٹی سائیکل ہے۔

سوئچنگ پلس کے مثبت حصے کے دوران، ذریعہ کنورٹر سرکٹ کو طاقت دیتا ہے، پلس کے منفی حصے کے دوران، انڈکٹر کے ذریعہ ذخیرہ شدہ توانائی آؤٹ پٹ سرکٹ میں منتقل ہوتی ہے۔

ہماری مثال کے طور پر، یہ پتہ چلتا ہے: dT = 1.11 μs — وہ وقت جب ان پٹ وولٹیج کیپسیٹر کے ساتھ انڈکٹر پر کام کرتا ہے اور نبض کے مثبت حصے کے دوران اس سے منسلک بوجھ۔

کے مطابق برقی مقناطیسی انڈکشن کے قانون کے ساتھ، انڈکٹر L (جو کہ چوک ہے) کے ذریعے موجودہ Idr میں تبدیلی کوائل کے ٹرمینلز پر لگائے جانے والے وولٹیج Udr اور اس کے اطلاق کے وقت کے متناسب ہو گی dT (نبض کے مثبت حصے کی مدت):

Udr = L * Idr / dT

چوک وولٹیج Udr - اس معاملے میں ان پٹ اور آؤٹ پٹ وولٹیج کے درمیان فرق کے علاوہ کچھ نہیں اس مدت کے دوران جب ٹرانجسٹر کنڈکٹنگ حالت میں ہوتا ہے:

Udr = Uin-Uout

اور ہماری مثال کے طور پر یہ پتہ چلتا ہے: Udr = 24 — 12 = 12 V — آپریٹنگ پلس کے مثبت حصے کے دوران چوک پر لاگو وولٹیج کا طول و عرض۔

گلا گھونٹنا

اب، Choke Udr پر لاگو ہونے والے وولٹیج کی شدت کو جانتے ہوئے، چوک پر آپریٹنگ پلس dT کا وقت مقرر کرتے ہوئے، اور ساتھ ہی Choke Idr کی زیادہ سے زیادہ قابل اجازت موجودہ لہر کی قدر کو جانتے ہوئے، ہم مطلوبہ چوک انڈکٹنس L کا حساب لگا سکتے ہیں۔ :

L = Udr * dT / Idr

ہماری مثال کے طور پر، یہ پتہ چلتا ہے: L = 44.4 μH — ورکنگ چوک کی کم از کم انڈکٹنس، جس کے ساتھ، کنٹرول پلس dT کے مثبت حصے کی ایک دی گئی مدت کے لیے، لہر کا جھول Idr سے زیادہ نہیں ہوگا۔

کنڈینسر

جب چوک کے انڈکٹنس کی قدر کا تعین کیا جاتا ہے، تو فلٹر کے آؤٹ پٹ کیپسیٹر کی گنجائش کے انتخاب کے لیے آگے بڑھیں۔ کیپسیٹر کے ذریعے لہر کرنٹ انڈکٹر کے ذریعے لہر کرنٹ کے برابر ہے۔ لہٰذا، انڈکٹیو کنڈکٹر کی مزاحمت اور کیپسیٹر کی انڈکٹنس کو نظر انداز کرتے ہوئے، ہم کیپسیٹر کی کم از کم مطلوبہ گنجائش معلوم کرنے کے لیے درج ذیل فارمولے کا استعمال کرتے ہیں:

C = dT * Idr / dU،

جہاں dU کپیسیٹر کے پار وولٹیج کی لہر ہے۔

dU = 0.050 V کے برابر کیپسیٹر میں وولٹیج کی لہر کی قدر کو لے کر، ہماری مثال کے طور پر ہمیں C = 6.66 μF - فلٹر کے آؤٹ پٹ کیپسیٹر کی کم از کم گنجائش ملتی ہے۔

ڈایڈڈ

آخر میں، یہ کام کرنے والے ڈایڈڈ کے پیرامیٹرز کا تعین کرنے کے لئے رہتا ہے. جب ان پٹ وولٹیج انڈکٹر سے منقطع ہو جاتا ہے، یعنی آپریٹنگ پلس کے دوسرے حصے میں کرنٹ ڈایڈڈ سے گزرتا ہے:

Id = (1 -DC) * Iout — ڈایڈڈ کے ذریعے اوسط کرنٹ جب یہ کھلا اور چل رہا ہو۔

ہماری مثال کے لیے Id = (1 -Uout / Uin) * Iout = 0.5 A — آپ 1 A کے کرنٹ کے لیے ایک Schottky diode کا انتخاب کر سکتے ہیں جس میں زیادہ سے زیادہ ریورس وولٹیج ان پٹ سے زیادہ ہو، یعنی تقریباً 30 وولٹ۔