સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાય + સર્કિટ ડાયાગ્રામ વિશ્લેષણનું કાર્ય સિદ્ધાંત

1. સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાયની ઝાંખી

સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાયઉચ્ચ-આવર્તન વિદ્યુત ઊર્જા રૂપાંતર ઉપકરણ છે, જેને સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાય અથવા સ્વિચિંગ કન્વર્ટર તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. તે હાઇ-સ્પીડ સ્વિચિંગ ટ્યુબ દ્વારા ઇનપુટ વોલ્ટેજને હાઇ-ફ્રિકવન્સી પલ્સ સિગ્નલમાં સ્વિચ કરે છે અને પછી વિદ્યુત ઊર્જાને એક સ્વરૂપમાંથી બીજા સ્વરૂપમાં રૂપાંતરિત કરે છે.ટ્રાન્સફોર્મર, રેક્ટિફાયર સર્કિટ અને ફિલ્ટરિંગ સર્કિટ, અને અંતે પાવર સપ્લાય માટે સ્થિર લો રિપલ ડીસી વોલ્ટેજ મેળવે છે.

સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાયમાં ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા, સારી સ્થિરતા, નાનું કદ, ઓછું વજન, ઉચ્ચ વિશ્વસનીયતાના ફાયદા છે અને વિવિધ ઉપકરણોની પાવર જરૂરિયાતોને અનુરૂપ થઈ શકે છે.

ઔદ્યોગિક ઓટોમેશન, સંદેશાવ્યવહાર અને નવી ઉર્જા સહિત વિવિધ ક્ષેત્રોમાં સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાયનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. ઔદ્યોગિક ઓટોમેશનના ક્ષેત્રમાં, સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાય વિવિધ ઓટોમેશન સાધનો માટે સ્થિર પાવર સપોર્ટ પૂરો પાડે છે જેથી સાધનોની કાર્યક્ષમ અને સ્થિર કામગીરી સુનિશ્ચિત કરી શકાય.

સંદેશાવ્યવહારના ક્ષેત્રમાં, સંચાર પ્રણાલીની સિગ્નલ ટ્રાન્સમિશન સ્થિરતાને સુનિશ્ચિત કરવા અને સંદેશાવ્યવહારની ગુણવત્તા સુધારવા માટે, વાયરલેસ બેઝ સ્ટેશન, નેટવર્ક સાધનો વગેરેમાં સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાયનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. નવી ઊર્જાના ક્ષેત્રમાં, વીજ પુરવઠો સ્વિચ કરવો એ સૌર અને પવન ઉર્જા પ્રણાલીઓમાં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે, જે પુનઃપ્રાપ્ય ઊર્જાના અસરકારક ઉપયોગને મદદ કરે છે.

સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાય લગભગ ચાર મુખ્ય ઘટકોથી બનેલું છે: ઇનપુટ સર્કિટ, કન્વર્ટર, કંટ્રોલ સર્કિટ અને આઉટપુટ સર્કિટ. નીચે આપેલ એક લાક્ષણિક સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાય યોજનાકીય બ્લોક ડાયાગ્રામ છે, સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાયને સમજવું તે આપણા માટે મહત્વપૂર્ણ છે.

2. સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાયનું વર્ગીકરણ

સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાયને વિવિધ વર્ગીકરણ ધોરણો અનુસાર વર્ગીકૃત કરી શકાય છે. નીચેની ઘણી સામાન્ય વર્ગીકરણ પદ્ધતિઓ છે:

1. ઇનપુટ પાવર પ્રકાર દ્વારા વર્ગીકરણ:
AC-DC સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાય: AC પાવરને DC પાવરમાં રૂપાંતરિત કરે છે.
DC-DC સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાય: DC પાવરને બીજા DC વોલ્ટેજમાં રૂપાંતરિત કરે છે.

2. વર્કિંગ મોડ દ્વારા વર્ગીકરણ:
સિંગલ-એન્ડેડ સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાય: માત્ર એક સ્વીચ ટ્યુબ છે, જે ઓછી-પાવર એપ્લિકેશન માટે યોગ્ય છે.
ડ્યુઅલ-એન્ડેડ સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાય: બે સ્વીચ ટ્યુબ છે, જે ઉચ્ચ-પાવર એપ્લિકેશન માટે યોગ્ય છે.

3. ટોપોલોજી દ્વારા વર્ગીકરણ:
ટોપોલોજી મુજબ, તેને બક, બૂસ્ટ, બક-બૂસ્ટ, ફ્લાયબેક, ફોરવર્ડ, ટુ-ટ્રાન્ઝિસ્ટર ફોરવર્ડ, પુશ-પુલ, હાફ બ્રિજ, ફુલ બ્રિજ વગેરેમાં આશરે વિભાજિત કરી શકાય છે. આ વર્ગીકરણ પદ્ધતિઓ તેનો જ એક ભાગ છે. સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાયને અન્ય ચોક્કસ જરૂરિયાતો અને એપ્લિકેશનો અનુસાર વધુ વિગતમાં પણ વર્ગીકૃત કરી શકાય છે.

આગળ, અમે સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા ફ્લાયબેક અને ફોરવર્ડ રજૂ કરીશું. ફોરવર્ડ અને ફ્લાયબેક બે અલગ અલગ સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાય ટેકનોલોજી છે. ફોરવર્ડ સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાય એ સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાયનો સંદર્ભ આપે છે જે જોડી ઊર્જાને અલગ કરવા માટે ફોરવર્ડ હાઇ-ફ્રિકવન્સી ટ્રાન્સફોર્મરનો ઉપયોગ કરે છે, અને અનુરૂપ ફ્લાયબેક સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાય ફ્લાયબેક સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાય છે.

2.1 ફોરવર્ડ સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાય

સ્ટ્રક્ચરમાં ફોરવર્ડ સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાય વધુ જટિલ છે, પરંતુ આઉટપુટ પાવર ખૂબ ઊંચી છે, 100W-300W સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાય માટે યોગ્ય છે, સામાન્ય રીતે લો-વોલ્ટેજ, ઉચ્ચ-વર્તમાન સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાયમાં વધુ વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

નીચેની આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, ફોરવર્ડ સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાય માટે ખાસ કરીને જ્યારે સ્વિચિંગ ટ્યુબ ચાલુ હોય, ત્યારે આઉટપુટ ટ્રાન્સફોર્મર ચુંબકીય ક્ષેત્રની ઊર્જા સાથે સીધી રીતે જોડાયેલા માધ્યમ તરીકે કાર્ય કરે છે, વિદ્યુત ઊર્જા અને ચુંબકીય ઊર્જા એકબીજામાં રૂપાંતરિત થાય છે, જેથી એક જ સમયે ઇનપુટ અને આઉટપુટ.

દૈનિક એપ્લિકેશનમાં ખામીઓ પણ છે: જેમ કે રિવર્સ સંભવિત વિન્ડિંગને વધારવાની જરૂરિયાત (સ્વિચિંગ ટ્યુબના ભંગાણ માટે રિવર્સ સંભવિત દ્વારા પેદા થતી ટ્રાન્સફોર્મર પ્રાથમિક કોઇલને અટકાવવા), ઊર્જા સંગ્રહ ફિલ્ટરિંગ માટે ગૌણ એક કરતાં વધુ ઇન્ડક્ટર, તેથી ફ્લાયબેક સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાયની તુલનામાં, તેની કિંમત વધારે છે, અને ફોરવર્ડ સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાય ટ્રાન્સફોર્મરનું વોલ્યુમ ફ્લાયબેક સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાય ટ્રાન્સફોર્મરના વોલ્યુમ કરતાં વધુ છે.

ફોરવર્ડ સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાય

2.2 ફ્લાયબેક સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાય

નીચેની આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, ફ્લાયબેક સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાય એ સ્વિચ પાવર સપ્લાયનો સંદર્ભ આપે છે જે ઇનપુટ અને આઉટપુટ સર્કિટને અલગ કરવા માટે ફ્લાયબેક હાઇ-ફ્રિકવન્સી ટ્રાન્સફોર્મરનો ઉપયોગ કરે છે. તેનું ટ્રાન્સફોર્મર માત્ર ઉર્જા પ્રસારિત કરવા માટે વોલ્ટેજને કન્વર્ટ કરવાની ભૂમિકા ભજવતું નથી, પરંતુ ઊર્જા સંગ્રહ ઇન્ડક્ટરની ભૂમિકા પણ ભજવે છે. તેથી, ફ્લાયબેક ટ્રાન્સફોર્મર ઇન્ડક્ટરની ડિઝાઇન જેવું જ છે. બધા સર્કિટ પ્રમાણમાં સરળ અને નિયંત્રિત કરવા માટે સરળ છે. ફ્લાયબેકનો ઉપયોગ 5W-100W ની ઓછી-પાવર એપ્લિકેશન્સમાં વ્યાપકપણે થાય છે.

ફ્લાયબેક સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાય માટે, જ્યારે સ્વિચ ટ્યુબ ચાલુ થાય છે, ત્યારે ટ્રાન્સફોર્મરના પ્રાથમિક ઇન્ડક્ટરનો પ્રવાહ વધે છે. ફ્લાયબેક સર્કિટના આઉટપુટ કોઇલના વિરોધી છેડા હોવાથી, આઉટપુટ ડાયોડ બંધ થાય છે, ટ્રાન્સફોર્મર ઊર્જાનો સંગ્રહ કરે છે અને આઉટપુટ કેપેસિટર દ્વારા લોડને ઊર્જા સાથે પૂરી પાડવામાં આવે છે. જ્યારે સ્વીચ ટ્યુબ બંધ કરવામાં આવે છે, ત્યારે ટ્રાન્સફોર્મરના પ્રાથમિક ઇન્ડક્ટરનું ઇન્ડક્ટિવ વોલ્ટેજ ઉલટાવી દેવામાં આવે છે. આ સમયે, આઉટપુટ ડાયોડ ચાલુ છે, અને કેપેસિટરને ચાર્જ કરતી વખતે, ટ્રાન્સફોર્મરની ઊર્જા ડાયોડ દ્વારા લોડને પૂરી પાડવામાં આવે છે.

ફ્લાયબેક સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાય

સરખામણી પરથી, તે જોઈ શકાય છે કે ફોરવર્ડ ઉત્તેજનાનું ટ્રાન્સફોર્મર માત્ર ટ્રાન્સફોર્મરનું કાર્ય ધરાવે છે, અને સમગ્રને ટ્રાન્સફોર્મર સાથે બક સર્કિટ તરીકે ગણી શકાય. ફ્લાયબેક ટ્રાન્સફોર્મરને ટ્રાન્સફોર્મર ફંક્શન સાથે ઇન્ડક્ટર તરીકે ગણી શકાય, તે બક-બૂસ્ટ સર્કિટ છે. સામાન્ય રીતે, ફોરવર્ડ ફ્લાયબેક કામ કરવાનો સિદ્ધાંત અલગ છે, ફોરવર્ડ એ પ્રાથમિક કાર્ય ગૌણ કાર્ય છે, ગૌણ વર્તમાન, સામાન્ય રીતે CCM મોડને નવીકરણ કરવા માટે વર્તમાન ઇન્ડક્ટર સાથે કામ કરતું નથી.

પાવર ફેક્ટર સામાન્ય રીતે વધારે હોતું નથી, અને ઇનપુટ અને આઉટપુટ અને વેરિયેબલ ડ્યુટી સાયકલ પ્રમાણસર હોય છે. ફ્લાયબેક એ પ્રાથમિક કાર્ય છે, ગૌણ કામ કરતું નથી, બે બાજુઓ સ્વતંત્ર રીતે, સામાન્ય રીતે ડીસીએમ મોડ, પરંતુ ટ્રાન્સફોર્મરનું ઇન્ડક્ટન્સ પ્રમાણમાં નાનું હશે, અને એર ગેપ ઉમેરવાની જરૂર છે, તેથી સામાન્ય રીતે નાના અને મધ્યમ પાવર માટે યોગ્ય છે.

ફોરવર્ડ ટ્રાન્સફોર્મર આદર્શ છે, ઉર્જાનો સંગ્રહ નથી, પરંતુ ઉત્તેજના ઇન્ડક્ટન્સ એક મર્યાદિત મૂલ્ય હોવાથી, ઉત્તેજના પ્રવાહ કોરને મોટો બનાવે છે, ફ્લક્સ સંતૃપ્તિને ટાળવા માટે, ટ્રાન્સફોર્મરને ફ્લક્સ રીસેટ માટે સહાયક વિન્ડિંગની જરૂર છે.

ફ્લાયબેક ટ્રાન્સફોર્મરના ઇનપુટ અને આઉટપુટ વોલ્ટેજને કારણે ધ્રુવીયતાની વિરુદ્ધમાં ફ્લાયબેક ટ્રાન્સફોર્મરને કમ્પલ્ડ ઇન્ડક્ટન્સ, ઇન્ડક્ટન્સ પ્રથમ એનર્જી સ્ટોરેજ અને પછી ડિસ્ચાર્જના સ્વરૂપ તરીકે જોઈ શકાય છે, તેથી જ્યારે સ્વિચિંગ ટ્યુબ ડિસ્કનેક્ટ થઈ જાય છે, ત્યારે સેકન્ડરી પાવર પ્રદાન કરી શકે છે.ચુંબકીય કોરરીસેટ વોલ્ટેજ સાથે, અને આમ ફ્લાયબેક ટ્રાન્સફોર્મરને વધારાના ફ્લક્સ રીસેટ વિન્ડિંગ ઉમેરવાની જરૂર નથી.