ڈی سی وولٹیج کنورٹرز

برقی توانائی کی تبدیلی کے بارے میں بات کرتے ہوئے، کوئی شخص مختلف ٹرانسفارمرز، جنریٹرز، مختلف گھریلو آلات کے لیے بجلی کی فراہمی، الیکٹرانک گیجٹس کے لیے چارجرز، ویلڈنگ انورٹرز اور حتیٰ کہ نیوکلیئر پاور پلانٹس کو بھی یاد کر سکتا ہے۔ تمام معاملات میں، برقی توانائی کی تبدیلی کسی نہ کسی شکل میں ہوتی ہے۔ ہم کہہ سکتے ہیں کہ روزمرہ کی زندگی میں ہم مختلف قسم کے برقی کنورٹرز سے گھرے ہوئے ہیں اور جدید دنیا میں ان کی مکمل عدم موجودگی کا تصور کرنا مشکل ہے۔

DC/DC کنورٹرز پچھلے بیس سالوں میں خاص طور پر عام ہو گئے ہیں۔ یہ عام طور پر سیمی کنڈکٹر انڈسٹری اور الیکٹرانکس کی تیز رفتار ترقی کی وجہ سے ہے۔

ہائی فریکوئنسی پلس کنورٹرز کو کم فریکوئنسی ٹرانسفارمر پاور سپلائیز کے ذریعے تقریباً مارکیٹ سے باہر دھکیل دیا گیا ہے، جو اب صرف پرانے ٹیلی ویژنز اور دیگر قدیم آلات یا کچھ جدید آڈیو ایمپلیفائرز میں مل سکتے ہیں۔

ہائی فریکوئنسی ٹرانسفارمر (یا چوک) کا سائز کم فریکوئنسی والے لوہے کے ٹرانسفارمر سے بہت چھوٹا ہوتا ہے جو 50-60 ہرٹز نیٹ ورک سے کام کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے، یہی وجہ ہے کہ سوئچنگ پاور سپلائیز اتنی کمپیکٹ ہیں۔کسی نہ کسی طرح، DC/DC کنورٹرز میں اب بھی اپنے ڈیزائن میں ایک ٹرانسفارمر (یا چوک) ہوتا ہے، لیکن یہ اتنا بھاری اور شور والا ٹرانسفارمر نہیں ہے۔

جدید DC-DC کنورٹرز کی رینج (یعنی نام نہاد DC-to-DC وولٹیج کنورٹرز) کافی وسیع ہے۔ آئیے قریب سے دیکھیں کہ DC-DC کنورٹرز کیا ہیں۔

1. چھوٹے سایڈست ٹرانسڈیوسر

یہ چھوٹا 43mm x 21mm کنورٹر اور اسی طرح کے ماڈلز کی چینی مارکیٹوں میں قیمت $1 یا اس سے زیادہ ہے۔ یہ مثال ایک LM2596 چپ چلاتی ہے، اور اس کے آؤٹ پٹ پیرامیٹرز کو ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے۔ 4.5 سے 40 وولٹ کی حد میں ایک DC وولٹیج ان پٹ پر لاگو ہوتا ہے، اور آؤٹ پٹ پر 1.3 سے 35 وولٹ کا DC وولٹیج حاصل کیا جاتا ہے۔

زیادہ سے زیادہ کرنٹ جو اس کنورٹر سے حاصل کیا جا سکتا ہے وہ 3 amps ہے، لیکن اس صورت میں ایک ہیٹ سنک کی ضرورت ہے، اگر کنورٹر کو بغیر ہیٹ سنک کے استعمال کیا جائے تو اوسط کرنٹ 2 amps سے زیادہ نہیں ہونا چاہیے۔ اس طرح کے کنورٹر کی کارکردگی 92٪ تک پہنچ سکتی ہے۔

اس کنورٹر کو بکس کنورٹر ٹوپولوجی کے مطابق اسمبل کیا گیا ہے اور اس کے تمام اہم اجزاء بورڈ پر نظر آتے ہیں: ان پٹ اور آؤٹ پٹ capacitors، دم گھٹنا، Schottky diode، TO-263-5 پیکیج میں ریزسٹر اور مائکرو سرکٹ کو ریگولیٹ کرنا۔ اوپر والا اسکیمیٹک ٹرم ریزسٹر نہیں دکھاتا ہے، لیکن بورڈ پر ایک موجود ہے۔

اس ریزسٹر کے بغیر، سرکٹ آؤٹ پٹ پر 5 وولٹ سے زیادہ نہیں دے گا، لیکن اگر فیڈ بیک فلٹر کے آؤٹ پٹ کیپسیٹر سے براہ راست نہیں ہٹایا جاتا ہے، بلکہ ایک وولٹیج ڈیوائیڈر کے ذریعے جو ابھی اس ریگولیٹنگ ریزسٹر کا استعمال کرتے ہوئے یہاں جمع کیا گیا ہے، تو آپ نمایاں طور پر آؤٹ پٹ وولٹیج کی حد کو بڑھا سکتا ہے جیسا کہ اس بورڈ پر لاگو کیا گیا ہے۔

ان کنورٹرز کا دائرہ کار صرف ڈویلپر کے تخیل سے ہی محدود ہے۔ یہاں آپ ایل ای ڈی کو پاور کر سکتے ہیں اور مختلف پورٹیبل ڈیوائسز کو چارج کر سکتے ہیں اور بہت کچھ۔

اس قسم کے بوسٹ کنورٹرز بھی ہیں، جو بڑھتے ہوئے (امپلیفائنگ) کنورٹر کی ٹوپولوجی کے مطابق بنائے گئے ہیں۔

اوپر کی تصویر میں (ریڈ بورڈ) ایک ایڈجسٹ ایبل بوسٹ کنورٹر ہے جس کی زیادہ سے زیادہ طاقت 150 واٹ تک ہے (اضافی کولنگ درکار ہے)، جس کے ان پٹ کو 10 سے 30 وولٹ تک اور آؤٹ پٹ پر 12 سے 35 وولٹ تک دیا جا سکتا ہے۔

پچھلی مثال کی طرح، اس کنورٹر میں آؤٹ پٹ پر ایک ریگولیٹنگ ریزسٹر ہے، جو آؤٹ پٹ وولٹیج کی مطلوبہ قدر حاصل کرنے کے لیے ذمہ دار ہے۔ کنٹرول چپ بورڈ کے پیچھے واقع ہے. بورڈ خود 65mm x 35mm کی پیمائش کرتا ہے۔ اس طرح کے کنورٹر کی قیمت پچھلی مثال سے 3 گنا زیادہ ہے۔

2. پنروک بجلی کی فراہمی

اس پاور سپلائی میں ایک ناہموار، واٹر پروف، ڈائی کاسٹ ہاؤسنگ ہے جو epoxy سے بھرا ہوا ہے، جس سے اسے نقل و حمل اور کسی دوسرے سامان میں استعمال کیا جا سکتا ہے جہاں قابل اعتماد اور حفاظت کی ضرورت ہو۔ انورٹر میں اوور وولٹیج، اوور وولٹیج، شارٹ سرکٹ اور اوور لوڈ پروٹیکشن ہے۔

مختلف ماڈلز کی ان پٹ وولٹیج کی حد بہت وسیع ہے اور اس مثال میں 9 سے 24 وولٹ تک ہے، جبکہ آؤٹ پٹ 24 وولٹ ہے جس میں زیادہ سے زیادہ کرنٹ 5 amps ہے (اس مثال میں)۔ تصویر میں باکس کا سائز 75mm x 75mm، اونچائی 31mm ہے۔ اس طرح کے کنورٹرز کی قیمت صلاحیت کے لحاظ سے تقریباً 10 - 50 ڈالر ہے۔

اس قسم کے کنورٹرز 15 سے 360 واٹ تک بجلی کے لیے، 60 وولٹ تک ان پٹ وولٹیج کے لیے اور 5 سے 48 وولٹ تک آؤٹ پٹ وولٹیج کے لیے بنائے جاتے ہیں۔ وہ بہت سے بازاروں میں بھی کافی عام ہیں۔

3. ڈی سی پاور کو انکلوژر میں تبدیل کریں۔

عام طور پر، یہ بجلی کی فراہمی فلائی بیک، پش پل، یا ہاف برج سوئچنگ سرکٹ کے مطابق بنائی جاتی ہے۔ وہ 19 سے 72 وولٹ اور اس سے اوپر کے ان پٹ وولٹیجز کے لیے دستیاب ہیں، اور آؤٹ پٹ عام طور پر 5 سے 24 وولٹ تک ہوتی ہے۔ اس قسم کے کنورٹرز کی طاقت 1000 واٹ تک پہنچ سکتی ہے۔ کیس سائز 78mm x 51mm x 28mm سے 295mm x 127mm x 41mm۔

یہ بجلی کی فراہمی بہت سے مینوفیکچررز سے دستیاب ہے اور اس کی قیمت کئی سو ڈالر تک ہو سکتی ہے۔ اکثر ایسے آلات LED سٹرپس کو طاقت دینے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ وہ آؤٹ پٹ وولٹیج کو ٹھیک کرنے کی صلاحیت رکھتے ہیں اور اوورلوڈ تحفظ رکھتے ہیں۔

مارکیٹ میں کنورٹرز کے ایسے ہی ماڈل موجود ہیں جو براہ راست متبادل کرنٹ نیٹ ورک سے چلتے ہیں، نام نہاد AC-DC کنورٹرز، لیکن وہاں، تاہم، نیٹ ورک وولٹیج کو پہلے درست کیا جاتا ہے، فلٹر کیا جاتا ہے، یعنی مستقل بنایا جاتا ہے، اور صرف معیاری اعلی تعدد کی تبدیلی کے ذریعے تبدیل ہونے کے بعد اور کسی اور سطح پر مستقل وولٹیج میں اصلاح کے بعد، کم یعنی، دوبارہ DC-DC کنورٹر ماڈیول استعمال کیا جاتا ہے۔

دوسرے کنورٹرز کے برعکس، متبادل کرنٹ نیٹ ورک کے ذریعے چلنے والے کنورٹرز میں پرائمری سے ہائی فریکوئنسی پلس ٹرانسفارمر کی سیکنڈری وائنڈنگ کا گیلوانک آئسولیشن ہونا ضروری ہے... ایک اصول کے طور پر، اس طرح کے یونٹس میں فیڈ بیک لوپ کو الگ تھلگ کیا جاتا ہے۔ optocouplers… منصفانہ طور پر، یہ غور کرنا چاہیے کہ اس قسم کے کم طاقت والے یونٹس بھی فریم لیس ڈیزائن میں دستیاب ہیں۔

4. پی سی بی کے بڑھتے ہوئے کے لئے DC-DC کنورٹر

یہ چھوٹے پاور سپلائیز کی طاقت 0.25 سے 100 واٹ تک ہوتی ہے۔ وہ ان پٹ وولٹیج کی ایک حد کی اجازت دیتے ہیں: 3-3.6V، 4.5-9V، 9-18V، 13-16.6V، 9-36V، 18-36V، 18-72V، 36-72V اور 36-75V۔کارخانہ دار پر منحصر ہے، سپلائی وولٹیج کی حدود مختلف ہو سکتی ہیں۔ کچھ کنورٹرز آؤٹ پٹ وولٹیج کو ایڈجسٹ کرنے اور ڈیوائس کو اسٹینڈ بائی موڈ میں رکھنے کی اجازت دیتے ہیں۔ بلاکس کی معیاری آؤٹ پٹ وولٹیج کی حد: 5V، 12V، 15V۔

پی سی بی کی تنصیب کے لیے DC-DC کنورٹرز برقی طور پر الگ تھلگ (1500V) ہیں، اور زیادہ سے زیادہ قابل اجازت درجہ حرارت 90 ڈگری سیلسیس تک پہنچ سکتا ہے۔ ڈویلپرز کے لیے سب سے زیادہ دلچسپی 3 واٹ ​​کی طاقت والے کنورٹرز ہیں۔ ایسے کنورٹرز کی قیمت یونٹس سے دسیوں ڈالر تک مختلف ہوتی ہے۔

تمام جدید صنعتی سوئچنگ DC-DC کنورٹرز آپریٹنگ فریکوئنسی 50kHz سے اوپر ہے اور 300kHz تک پہنچ جاتی ہے۔ یہ بیان پلس ٹرانسفارمرز اور فیرائٹ چوکس کے لیے درست ہے، کیونکہ فیرائٹ کور ہر جگہ ٹرانسفارمرز کے لیے استعمال ہوتے ہیں اور بیان کردہ کنورٹرز میں استعمال کیے گئے چوکس۔

صنعتی وقف کنورٹر سوئچنگ ICs میں اکثر سختی سے سیٹ فریکوئنسی ہوتی ہے جو ہمیشہ 50 kHz سے اوپر ہوتی ہے۔ اگر ایک PWM کنٹرولر استعمال کیا جاتا ہے، تو اسی تعدد کو بیرونی اجزاء کے ذریعے سیٹ کیا جاتا ہے۔