فلائی بیک سوئچنگ پاور سپلائی کے بنیادی اصول اور کام کرنے کے طریقے

فلائی بیک سوئچنگ پاور سپلائی کے بنیادی اصول اور کام کرنے کے طریقے

بنیادی اصول اور کام کرنے کے طریقے

بنیادی

جب ٹرانزسٹر ٹرٹن کو سوئچ کیا جاتا ہے، تو ٹرانسفارمر کے بنیادی Np میں موجودہ Ip ہوتا ہے اور اس میں توانائی ذخیرہ کرتا ہے (E=LpIp/2)۔ چونکہ Np اور Ns میں متضاد قطبیتیں ہیں، ڈایڈڈ D اس وقت الٹا متعصب اور منقطع ہے، اور لوڈ میں کوئی توانائی منتقل نہیں ہوتی ہے۔ لینز کے قانون کے مطابق، ٹراف کو سوئچ کرتے وقت: (e=-N△Φ/△T)، ٹرانسفارمر کی بنیادی وائنڈنگ ریورس پوٹینشل پیدا کرے گی۔ اس وقت، ڈایڈڈ D آگے چل رہا ہے، اور بوجھ میں موجودہ IL بہہ رہا ہے۔ فلائی بیک کنورٹر کی سٹیڈی ویوفارم

کنڈکشن ٹائم ٹن کا سائز Ip اور Vce کے طول و عرض کا تعین کرے گا:

Vcemax٪7b٪7b0٪7d٪7dVIN٪2f٪7b٪7b1٪7d٪7dDmax

VIN: ان پٹ DC وولٹیج؛ Dmax: زیادہ سے زیادہ ورکنگ سائیکل

Dmax=ٹن/T

یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ کم کلکٹر وولٹیج حاصل کرنے کے لیے Dmax کو کم رکھا جانا چاہیے، یعنی Dmax<0.5. In practical applications, Dmax=0.4 is usually taken to limit Vcemax≦2.2VIN.

ٹیوب ٹرون کو سوئچ کرتے وقت کلیکٹر آپریٹنگ کرنٹ یعنی Ie کو چلاتا ہے، یعنی بنیادی چوٹی کرنٹ Ip ہے: Ic=Ip=IL/n۔ کیونکہ IL=Io، جب Io مستقل ہوتا ہے، موڑ کے تناسب کا سائز n Ic کے سائز کا تعین کرتا ہے، مندرجہ بالا فارمولہ پاور کنزرویشن کے اصول کی بنیاد پر اخذ کیا گیا ہے اور پرائمری اور سیکنڈری ایمپیئر موڑ کی تعداد برابر ہے۔ NpIp=NsIs میں۔ آئی پی کا اظہار درج ذیل طریقہ سے بھی کیا جا سکتا ہے۔

Ic=Ip=2po/(η*VIN*Dmax)η: کنورٹر کی کارکردگی

فارمولا مندرجہ ذیل اخذ کیا گیا ہے:

آؤٹ پٹ پاور:po{{0}LIp2η/2T

ان پٹ وولٹیج: VIN=Ldi/dt، فرض کرتے ہوئے di=Ip، اور 1/dt=f/Dmax، پھر:

VIN=LIpf/Dmax یا Lp=VIN*Dmax/Ipf

پھر پو کا اظہار اس طرح کیا جا سکتا ہے:

po٪7b٪7b0٪7d٪7d٪ce٪b7VINFDmaxIp2٪2f2fIp٪7b٪7b3٪7d٪7d٪2f2٪ ce٪b7VINDmaxIp

٪e2٪88٪b4Ip٪7b٪7b0٪7d٪7dpo٪2f٪ce٪b7VINDmax

مندرجہ بالا فارمولے میں:

VIN: کم از کم DC ان پٹ وولٹیج (V)

Dmax: زیادہ سے زیادہ ترسیل ڈیوٹی سائیکل

Lp: ٹرانسفارمر پرائمری انڈکٹنس (mH)

آئی پی: ٹرانسفارمر پرائمری سائیڈ پیک کرنٹ (A)

f: تبادلوں کی فریکوئنسی (KHZ)

کام کرنے کا طریقہ

فلائی بیک ٹرانسفارمرز عام طور پر دو طریقوں میں کام کرتے ہیں:
1. انڈکٹر کرنٹ منقطع موڈ DCM (DiscontinuousInductorCurrentMode) یا "مکمل توانائی کی تبدیلی": ٹن پر ٹرانسفارمر میں ذخیرہ شدہ تمام توانائی فلائی بیک پیریڈ (ٹاف) کے دوران آؤٹ پٹ میں منتقل ہو جاتی ہے۔

2. انڈکٹر کرنٹ کنٹینٹ موڈ CCM (ContinuousInductorCurrentMode) یا "نامکمل انرجی کنورژن": ٹرانسفارمر میں ذخیرہ شدہ انرجی کا کچھ حصہ ٹاف کے آخر میں اگلے ٹن سائیکل کے آغاز تک برقرار رکھا جاتا ہے۔

DCM اور CCM چھوٹے سگنل کی منتقلی کے افعال کے لحاظ سے بہت مختلف ہیں۔ ان کے ویوفارمز کو شکل 3 میں دکھایا گیا ہے۔ درحقیقت، جب کنورٹر ان پٹ وولٹیج VIN ایک بڑی رینج کے اندر تبدیل ہوتا ہے، یا لوڈ کرنٹ IL ایک بڑی رینج کے اندر تبدیل ہوتا ہے جب، اسے دو کام کرنے کے طریقوں پر محیط ہونا چاہیے۔ لہذا، فلائی بیک کنورٹر کو DCM/CCM میں مستحکم طریقے سے کام کرنے کی ضرورت ہے۔ لیکن ڈیزائن کرنا زیادہ مشکل ہے۔ عام طور پر ہم DCM/CCM نازک حالت کو ڈیزائن کی بنیاد کے طور پر استعمال کر سکتے ہیں۔ موجودہ موڈ کنٹرول پی ڈبلیو ایم کے ساتھ مل کر۔ یہ طریقہ DCM میں مختلف مسائل کو مؤثر طریقے سے حل کر سکتا ہے، لیکن یہ CCM میں سرکٹ کی موروثی عدم استحکام کے مسئلے کو ختم نہیں کرتا ہے۔ کم فریکوئنسی بینڈ کو الگ کرنے اور عارضی ردعمل کی رفتار کو کم کرنے کے لیے کنٹرول لوپ گین کو ایڈجسٹ کرکے CCM کو حل کیا جا سکتا ہے۔ عدم استحکام ٹرانسفر فنکشن کے "دائیں آدھے جہاز کے صفر" کی وجہ سے ہوتا ہے۔

DCM اور CCM چھوٹے سگنل کی منتقلی کے افعال کے لحاظ سے بہت مختلف ہیں۔

DCM/CCM پرائمری اور سیکنڈری کرنٹ ویوفارم ڈایاگرام

درحقیقت، جب کنورٹر ان پٹ وولٹیج VIN ایک بڑی رینج کے اندر تبدیل ہوتا ہے، یا لوڈ کرنٹ IL ایک بڑی رینج کے اندر تبدیل ہوتا ہے، تو اسے دو آپریٹنگ طریقوں پر محیط ہونا چاہیے۔ لہذا، فلائی بیک کنورٹر کے لیے DCM/CCM کی ضرورت ہوتی ہے دونوں مستحکم طریقے سے کام کر سکتے ہیں۔ لیکن ڈیزائن کرنا زیادہ مشکل ہے۔ عام طور پر ہم DCM/CCM نازک حالت کو ڈیزائن کی بنیاد کے طور پر استعمال کر سکتے ہیں، اور کرنٹ موڈ کنٹرول pWM استعمال کر سکتے ہیں۔ یہ طریقہ DCM میں مختلف مسائل کو مؤثر طریقے سے حل کر سکتا ہے، لیکن CCM کے دوران سرکٹ میں عدم استحکام کا کوئی موروثی مسئلہ نہیں ہے۔ CCM میں ٹرانسفر فنکشن کے "دائیں ہاف پلین زیرو پوائنٹ" کی وجہ سے پیدا ہونے والی عدم استحکام کو کنٹرول لوپ گین کو ایڈجسٹ کرکے کم فریکوئنسی بینڈ کو الگ کرکے اور عارضی ردعمل کی رفتار کو کم کرکے حل کیا جاسکتا ہے۔

ایک مستحکم حالت میں، ٹن میں مقناطیسی بہاؤ میں اضافہ ΔΦ میں تبدیلی "ٹاف" پر ہونے والی تبدیلی کے برابر ہونی چاہیے، ورنہ مقناطیسی کور سیر ہو جائے گا۔

لہذا،

ΔΦ{{0}VINton/Np=بمقابلہ*toff/Ns

یعنی، ٹرانسفارمر کے پرائمری وائنڈنگ کے ہر موڑ کی وولٹ/سیکنڈ ویلیو سیکنڈری وائنڈنگ کے ہر موڑ کے وولٹ/سیکنڈ ویلیو کے برابر ہونی چاہیے۔

شکل 3 میں ڈی سی ایم اور سی سی ایم کی موجودہ موجوں کا موازنہ کرتے ہوئے، ہم جان سکتے ہیں کہ ڈی سی ایم ریاست میں ٹرٹن کی مدت کے دوران، پوری توانائی کی منتقلی ویوفارم میں اعلی بنیادی چوٹی کرنٹ ہوتا ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ بنیادی انڈکٹنس ویلیو Lp نسبتاً کم ہے، جس سے Ip تیزی سے بڑھتا ہے اس اضافے کی وجہ سے ہونے والا منفی اثر وائنڈنگ نقصان (وائنڈنگ نقصان) اور ان پٹ فلٹر کیپسیٹر کے ریپل کرنٹ میں اضافہ ہوتا ہے، جس کے لیے سوئچنگ ٹرانزسٹر کی ضرورت ہوتی ہے۔ محفوظ طریقے سے کام کرنے کے لئے اعلی موجودہ لے جانے کی صلاحیت.

CCM ریاست میں، بنیادی سائیڈ کا چوٹی کرنٹ کم ہے، لیکن سوئچنگ کرسٹل کی ٹن حالت میں کلیکٹر کرنٹ کی قدر زیادہ ہوتی ہے۔ اس کے نتیجے میں سوئچنگ کرسٹل کی زیادہ بجلی کی کھپت ہوتی ہے۔ ایک ہی وقت میں، سی سی ایم حاصل کرنے کے لیے، ٹرانسفارمر کی اعلیٰ بنیادی وولٹیج کی ضرورت ہوتی ہے۔ سائیڈ انڈکٹینس ویلیو Lp اور ٹرانسفارمر کور میں ذخیرہ شدہ بقایا توانائی کے لیے ٹرانسفارمر کا حجم DCM سے بڑا ہونا ضروری ہے، جبکہ دیگر گتانک برابر ہیں۔

خلاصہ یہ ہے کہ DCM اور CCM ٹرانسفارمرز کا ڈیزائن بنیادی طور پر ایک جیسا ہے، سوائے پرائمری سائیڈ پیک کرنٹ کی تعریف کے (CCM میں Ip=Imax-Imin)۔