سوئچنگ پاور سپلائی کا استعمال ان پٹ وولٹیج کو ڈیوائس کے اندرونی عناصر کے لیے درکار قدر میں تبدیل کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ نبض شدہ ذرائع کا ایک اور نام، جو وسیع ہو چکا ہے، انورٹرز ہے۔
مواد
یہ کیا ہے؟
انورٹر ایک ثانوی طاقت کا ذریعہ ہے جو AC ان پٹ وولٹیج کی دوہری تبدیلی کا استعمال کرتا ہے۔ آؤٹ پٹ پیرامیٹرز کی قدر دالوں کی مدت (چوڑائی) اور بعض صورتوں میں، ان کی تکرار کی تعدد کو تبدیل کرکے منظم کی جاتی ہے۔ اس قسم کی ماڈیولیشن کو پلس چوڑائی ماڈیولیشن کہا جاتا ہے۔
سوئچنگ پاور سپلائی کے آپریشن کا اصول
انورٹر کا عمل بنیادی وولٹیج کی اصلاح اور اعلی تعدد دالوں کی ترتیب میں اس کی مزید تبدیلی پر مبنی ہے۔ اس میں یہ ایک روایتی ٹرانسفارمر سے مختلف ہے۔بلاک کے آؤٹ پٹ وولٹیج کو منفی فیڈ بیک سگنل بنانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، جو آپ کو دالوں کے پیرامیٹرز کو ایڈجسٹ کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ دالوں کی چوڑائی کو کنٹرول کرنے سے، آؤٹ پٹ پیرامیٹرز، وولٹیج یا کرنٹ کے استحکام اور ایڈجسٹمنٹ کو منظم کرنا آسان ہے۔ یعنی یہ وولٹیج سٹیبلائزر اور کرنٹ سٹیبلائزر دونوں ہو سکتے ہیں۔
سوئچنگ پاور سپلائی کیسے کام کرتی ہے اس پر منحصر ہے کہ آؤٹ پٹ ویلیوز کی تعداد اور قطبیت بہت مختلف ہو سکتی ہے۔
مختلف قسم کے بجلی کی فراہمی
کئی قسم کے انورٹرز استعمال کیے گئے ہیں، جو ان کی تعمیراتی اسکیم میں مختلف ہیں:
- بغیر ٹرانسفارمر
- ٹرانسفارمر
پہلے والے اس میں مختلف ہیں کہ نبض کی ترتیب براہ راست آؤٹ پٹ ریکٹیفائر اور ڈیوائس کے ہموار فلٹر پر جاتی ہے۔ اس طرح کی اسکیم میں کم از کم اجزاء ہوتے ہیں۔ ایک سادہ انورٹر میں ایک خصوصی مربوط سرکٹ شامل ہوتا ہے - پلس چوڑائی والا جنریٹر۔
ٹرانسفارمر لیس ڈیوائسز کے نقصانات میں سے سب سے اہم یہ ہے کہ ان میں مینز سے galvanic الگ تھلگ نہیں ہوتا ہے اور یہ بجلی کے جھٹکے کا خطرہ پیدا کر سکتے ہیں۔ نیز، ان میں عام طور پر کم طاقت ہوتی ہے اور وہ صرف 1 آؤٹ پٹ وولٹیج دیتے ہیں۔
زیادہ عام ٹرانسفارمر ڈیوائسز ہیں جن میں ایک ہائی فریکوئنسی پلس ٹرین کو ٹرانسفارمر کے پرائمری وائنڈنگ کو کھلایا جاتا ہے۔ آپ جتنے بھی ثانوی وائنڈنگز چاہیں ہو سکتے ہیں، جو آپ کو کئی آؤٹ پٹ وولٹیجز پیدا کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ ہر سیکنڈری وائنڈنگ اس کے اپنے ریکٹیفائر اور ہموار کرنے والے فلٹر سے بھری ہوتی ہے۔
کسی بھی کمپیوٹر کے لیے ایک طاقتور سوئچنگ پاور سپلائی اس اسکیم کے مطابق بنائی جاتی ہے جس میں اعلیٰ وشوسنییتا اور حفاظت ہوتی ہے۔ فیڈ بیک سگنل کے لیے، یہاں 5 یا 12 وولٹ کا وولٹیج استعمال کیا جاتا ہے، کیونکہ ان اقدار کے لیے انتہائی درست استحکام کی ضرورت ہوتی ہے۔
ہائی فریکوئنسی وولٹیج کو تبدیل کرنے کے لیے ٹرانسفارمرز کے استعمال (50 ہرٹز کی بجائے دسیوں کلو ہرٹز) نے ان کے طول و عرض اور وزن کو کئی گنا کم کرنا اور برقی لوہے کو نہیں بلکہ فیرو میگنیٹک مواد کو بنیادی مواد کے طور پر استعمال کرنا ممکن بنایا۔ مقناطیسی سرکٹ)۔
ڈی سی کنورٹرز بھی پلس چوڑائی ماڈیولیشن کی بنیاد پر بنائے جاتے ہیں۔ انورٹر سرکٹس کے استعمال کے بغیر، تبدیلی بڑی مشکلات سے منسلک تھی.
PSU اسکیم
پلس کنورٹر کی سب سے عام ترتیب کے سرکٹ میں شامل ہیں:
- نیٹ ورک شور دبانے والا فلٹر؛
- درست کرنے والا
- ہموار فلٹر؛
- پلس چوڑائی کنورٹر؛
- کلیدی ٹرانجسٹر؛
- آؤٹ پٹ ہائی فریکوئنسی ٹرانسفارمر؛
- آؤٹ پٹ ریکٹیفائر؛
- آؤٹ پٹ انفرادی اور گروپ فلٹرز۔
شور دبانے والے فلٹر کا مقصد آلہ کے آپریشن سے مینز میں مداخلت میں تاخیر کرنا ہے۔ سوئچنگ پاور سیمی کنڈکٹر عناصر کے ساتھ ایک وسیع فریکوئنسی رینج میں قلیل مدتی دالوں کی تخلیق بھی ہوسکتی ہے۔ لہذا، یہاں فلٹرنگ یونٹس کے فیڈ تھرو کیپسیٹرز کے طور پر اس مقصد کے لیے خاص طور پر ڈیزائن کیے گئے عناصر کو استعمال کرنا ضروری ہے۔
ریکٹیفائر کا استعمال ان پٹ AC وولٹیج کو DC میں تبدیل کرنے کے لیے کیا جاتا ہے، اور اگلا ہموار فلٹر درست شدہ وولٹیج کی لہر کو ختم کرتا ہے۔
ایسی صورت میں جب DC/DC کنورٹر استعمال کیا جاتا ہے، ریکٹیفائر اور فلٹر غیر ضروری ہو جاتے ہیں، اور ان پٹ سگنل، شور فلٹر سرکٹس سے گزرنے کے بعد، براہ راست پلس چوڑائی کنورٹر (ماڈیولیٹر) کو دیا جاتا ہے، جسے مختصراً PWM کہا جاتا ہے۔
PWM سوئچنگ پاور سپلائی سرکٹ کا سب سے پیچیدہ حصہ ہے۔ اس کے کام میں شامل ہیں:
- اعلی تعدد دالوں کی نسل؛
- بلاک کے آؤٹ پٹ پیرامیٹرز کا کنٹرول اور فیڈ بیک سگنل کے مطابق نبض کی ترتیب کو درست کرنا؛
- کنٹرول اور اوورلوڈ تحفظ.
PWM سگنل ایک پل یا آدھے پل سرکٹ میں جڑے طاقتور کلیدی ٹرانزسٹروں کے کنٹرول آؤٹ پٹس کو دیا جاتا ہے۔ ٹرانجسٹروں کے پاور آؤٹ پٹس کو ہائی فریکوئنسی آؤٹ پٹ ٹرانسفارمر کے پرائمری وائنڈنگ پر لوڈ کیا جاتا ہے۔ روایتی بائی پولر ٹرانزسٹرز کے بجائے، IGBT یا MOSFET ٹرانزسٹر استعمال کیے جاتے ہیں، جن کی خصوصیت جنکشنز میں کم وولٹیج ڈراپ اور تیز رفتار ہوتی ہے۔ بہتر ٹرانزسٹر پیرامیٹرز یکساں طول و عرض اور تکنیکی ڈیزائن پیرامیٹرز کے ساتھ بجلی کی کھپت کو کم کرنے میں مدد کرتے ہیں۔
آؤٹ پٹ پلس ٹرانسفارمر کلاسیکی کے طور پر ایک ہی تبادلوں کے اصول کا استعمال کرتا ہے. ایک استثناء ایک اعلی تعدد پر کام کرنا ہے۔ نتیجے کے طور پر، ایک ہی منتقلی طاقت کے ساتھ اعلی تعدد ٹرانسفارمرز چھوٹے طول و عرض رکھتے ہیں.
پاور ٹرانسفارمر کے سیکنڈری وائنڈنگ سے وولٹیج (کئی ہو سکتی ہے) آؤٹ پٹ ریکٹیفائر کو فراہم کی جاتی ہے۔ ان پٹ ریکٹیفائر کے برعکس، ثانوی سرکٹ کے ریکٹیفائر ڈائیوڈس میں آپریٹنگ فریکوئنسی میں اضافہ ہونا چاہیے۔Schottky diodes سرکٹ کے اس حصے میں بہترین کام کرتے ہیں۔ روایتی پر ان کے فوائد:
- اعلی آپریٹنگ فریکوئنسی؛
- کم گنجائش p-n جنکشن؛
- چھوٹے وولٹیج ڈراپ.
سوئچنگ پاور سپلائی کے آؤٹ پٹ فلٹر کا مقصد درست آؤٹ پٹ وولٹیج کی لہر کو مطلوبہ کم سے کم تک کم کرنا ہے۔ چونکہ لہر کی فریکوئنسی مین وولٹیج کی نسبت بہت زیادہ ہے، اس لیے کیپسیٹرز کی بڑی گنجائش والی قدروں اور کوائلز کی انڈکٹنس کی ضرورت نہیں ہے۔
سوئچنگ پاور سپلائی کا دائرہ کار
سوئچنگ وولٹیج کنورٹرز زیادہ تر معاملات میں سیمی کنڈکٹر سٹیبلائزرز والے روایتی ٹرانسفارمرز کے بجائے استعمال ہوتے ہیں۔ اسی طاقت کے ساتھ، انورٹرز چھوٹے مجموعی طول و عرض اور وزن، اعلی وشوسنییتا، اور سب سے اہم - اعلی کارکردگی اور وسیع ان پٹ وولٹیج رینج میں کام کرنے کی صلاحیت۔ اور تقابلی جہتوں کے ساتھ، زیادہ سے زیادہ انورٹر پاور کئی گنا زیادہ ہے۔
براہ راست وولٹیج کی تبدیلی جیسے علاقے میں، نبض والے ذرائع کا عملی طور پر کوئی متبادل متبادل نہیں ہوتا ہے اور وہ نہ صرف وولٹیج کو کم کرنے کے لیے بلکہ ایک اضافہ پیدا کرنے، قطبی تبدیلی کو منظم کرنے کے لیے بھی کام کرنے کے قابل ہوتے ہیں۔ اعلی تبادلوں کی فریکوئنسی آؤٹ پٹ پیرامیٹرز کی فلٹرنگ اور استحکام میں بہت زیادہ سہولت فراہم کرتی ہے۔
خصوصی انٹیگریٹڈ سرکٹس پر مبنی چھوٹے سائز کے انورٹرز ہر قسم کے گیجٹس کے لیے چارجر کے طور پر استعمال ہوتے ہیں، اور ان کی قابل اعتمادی ایسی ہے کہ چارجنگ یونٹ کی سروس لائف موبائل ڈیوائس کے آپریٹنگ ٹائم سے کئی گنا زیادہ ہو سکتی ہے۔
ایل ای ڈی لائٹنگ کے ذرائع کو آن کرنے کے لیے 12 وولٹ پاور ڈرائیور بھی پلسڈ سرکٹ کے مطابق بنائے گئے ہیں۔
اپنے ہاتھوں سے سوئچنگ پاور سپلائی کیسے بنائیں
انورٹرز، خاص طور پر طاقتور، پیچیدہ سرکٹری کے حامل ہوتے ہیں اور یہ صرف تجربہ کار ریڈیو امیچرز کے لیے دہرانے کے لیے دستیاب ہوتے ہیں۔ نیٹ ورک پاور سپلائیز کی خود اسمبلی کے لیے، ہم خصوصی PWM کنٹرولر چپس کا استعمال کرتے ہوئے سادہ کم طاقت والے سرکٹس کی سفارش کر سکتے ہیں۔ اس طرح کے ICs میں سٹریپنگ عناصر کی ایک چھوٹی سی تعداد ہوتی ہے اور اس نے ثابت شدہ سوئچنگ سرکٹس کو عملی طور پر ایڈجسٹمنٹ اور ٹیوننگ کی ضرورت نہیں ہوتی ہے۔
گھریلو ساختہ ڈھانچے کے ساتھ کام کرتے وقت یا صنعتی آلات کی مرمت کرتے وقت، یہ یاد رکھنا ضروری ہے کہ سرکٹ کا حصہ ہمیشہ نیٹ ورک کی صلاحیت پر رہے گا، لہذا، حفاظتی اقدامات کا مشاہدہ کرنا ضروری ہے.
ملتے جلتے مضامین:
