لہر کا عنصر اور بجلی کی فراہمی

لہر کا عنصر اور بجلی کی فراہمی

پاور سپلائی کا بنیادی کام الیکٹرانک مصنوعات کے لیے برقی توانائی فراہم کرنا ہے، لیکن یہ بجلی کی فراہمی کے دوران لامحالہ لہریں، شور وغیرہ متعارف کرائے گا، جس سے الیکٹرانک نظام اور حتیٰ کہ پوری مصنوعات کی استحکام اور وشوسنییتا کم ہو جائے گی۔

وولٹیج کی لہر بجلی کی فراہمی کے مختلف سرکٹس کو بہت زیادہ متاثر کر سکتی ہے، جیسے A/D کنورژن سرکٹ، آپریشنل ایمپلیفائر سرکٹ، ریکٹیفائر فلٹر سرکٹ وغیرہ۔ عام ایپلی کیشنز میں درج ذیل خطرات ہوتے ہیں:

اوور وولٹیج یا اوور کرنٹ کی وجہ سے حادثات کا سبب بننے کے لیے غیر متوقع ہارمونکس پیدا ہوتے ہیں۔ اضافی نقصان میں اضافہ اور برقی آلات کی کارکردگی اور استعمال کو کم کرنا؛

سامان کو غیر معمولی طور پر چلائیں، عمر بڑھنے کو تیز کریں، اور سروس کی زندگی کو کم کریں۔ ریلے پروٹیکشن، خودکار آلات، کمپیوٹر سسٹم اور دیگر آلات کو غیر معمولی طور پر چلانے یا عام طور پر کام کرنے میں ناکام بنانا؛

پیمائش اور پیمائش کے آلات کو انحراف بنائیں؛ مواصلاتی نظام میں مداخلت، سگنل ٹرانسمیشن کے معیار کو کم کرنا، اور یہاں تک کہ مواصلاتی آلات کو نقصان پہنچانا۔

لہذا، الیکٹرانک مصنوعات کو ڈیزائن کرتے وقت، یہ ضروری ہے کہ لہر کی درست پیمائش کی جائے اور ایک خاص حد کے اندر لہر کو دبایا جائے۔

1 پاور سپلائی ریپل اور ریپل فیکٹر

سخت الفاظ میں، مستحکم بجلی کی فراہمی میں چار حصے شامل ہیں: پاور ٹرانسفارمر، ریکٹیفائر سرکٹ، فلٹر سرکٹ اور وولٹیج سٹیبلائزر سرکٹ۔ چونکہ DC-DC کو مستحکم بجلی کی فراہمی کے طور پر بھی شمار کیا جا سکتا ہے، اس لیے ریکٹیفائر سرکٹ، فلٹر سرکٹ اور اسٹیبلائزڈ وولٹیج سرکٹ کو مستحکم بجلی کی فراہمی کے ضروری تین حصوں کے طور پر شمار کیا جاتا ہے [1]۔

ریکٹیفائر سرکٹ الٹرنیٹنگ کرنٹ کو پلسیٹنگ ڈائریکٹ کرنٹ میں تبدیل کرنے کے لیے یک سمت کنڈکٹیو ڈیوائسز کا استعمال کرتا ہے۔ پلسٹنگ ڈائریکٹ کرنٹ ہموار نہیں ہے اور اس میں بڑی مقدار میں الٹرنیٹنگ کرنٹ ہوتا ہے۔

فلٹر سرکٹ pulsating ڈائریکٹ کرنٹ کو نسبتاً فلیٹ ڈائریکٹ کرنٹ میں تبدیل کرنے کے لیے انرجی سٹوریج عنصر کا استعمال کرتا ہے۔ فلٹر سرکٹ کی مختلف کارکردگی کی وجہ سے، اگرچہ زیادہ تر متبادل موجودہ اجزاء کو فلٹر کیا جا سکتا ہے، لیکن انہیں مکمل طور پر فلٹر نہیں کیا جا سکتا۔

اصلاح اور فلٹرنگ کے بعد وولٹیج اسٹیبلائزنگ سرکٹ آؤٹ پٹ وولٹیج کو مستحکم کرنے اور AC جزو کو کم سے کم کرنے کے لیے سرکٹ کے ایڈجسٹمنٹ فنکشن کا استعمال کرتا ہے۔ یہ AC جزو جس کو مستحکم وولٹیج آؤٹ پٹ کے ساتھ مکمل طور پر فلٹر نہیں کیا جا سکتا اسے ریپل وولٹیج کہتے ہیں۔

ڈی سی ریگولیٹڈ پاور سپلائی کی فلٹر کارکردگی کو نمایاں کرنے کے لیے، ریپل کوفیشینٹ کا تصور متعارف کرایا گیا ہے [2-3]۔ ریپل کوفیشینٹ ψ کو ریپل وولٹیج کی موثر ویلیو Vr اور DC آؤٹ پٹ وولٹیج Vo کی فیصد ویلیو کے طور پر بیان کریں، یعنی:

DC پاور سپلائی کے مستحکم اور خالص آؤٹ پٹ کا اندازہ لگانے کے لیے ریپل کوفیشینٹ ایک اہم انڈیکس ہے۔ مندرجہ بالا فارمولے کے مطابق، یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ لہر کی گتانک کو تلاش کرنے کے لیے ریپل وولٹیج کی پیمائش کرنے کی ضرورت ہے۔

2 بجلی کی فراہمی کی لہر کی پیمائش

بجلی کی فراہمی کی لہر کی درست پیمائش کے لیے عام طور پر دو آلات کی ضرورت ہوتی ہے، یعنی الیکٹرانک لوڈ (الیکٹرانک لوڈ) اور ڈیجیٹل اسٹوریج آسیلوسکوپ (ڈیجیٹل اسٹوریج آسیلوسکوپ، ڈی ایس او)۔

الیکٹرانک لوڈ کرنٹ کو ایڈجسٹ کرنے کے لیے آسان ہے، اور یہ عام طور پر مستقل مزاحمتی موڈ (CR) میں سیٹ کیا جاتا ہے۔ ڈیجیٹل سٹوریج آسیلوسکوپ براہ راست پوری لہر کی لہر کو پکڑ سکتا ہے، اسے ذخیرہ اور بڑھا سکتا ہے، اور لہر کی قدر کو پڑھ سکتا ہے۔ رپل فیکٹر حاصل کرنے کے لیے فارمولے میں اوسیلوسکوپ ریڈنگ کو تبدیل کریں۔

پیمائش کرتے وقت، آپ کو درج ذیل دو نکات پر توجہ دینی چاہیے (یہ دو نکات پیمائش کے نتائج کی درستگی کے لیے خاص طور پر اہم ہیں):

(1) ڈیجیٹل سٹوریج آسیلوسکوپ کے پروب گراؤنڈ وائر کو ان پلگ کیا جانا چاہیے اور پروب اسمبلی میں گراؤنڈ اسپرنگ پن سے تبدیل کیا جانا چاہیے۔ یہ EMI شور میں گراؤنڈ لوپ کپلنگ کو روک سکتا ہے اور پیمائش کے نتیجے کو غلط بنا سکتا ہے۔

پروب کا زمینی تار بہت لمبا ہے اور لوپ ایریا بہت بڑا ہے، جس سے ایک وصول کرنے والا اینٹینا بنتا ہے، ہائی فریکوینسی کلٹر یا EMI شور کو ناپے ہوئے سگنل میں جوڑا جائے گا۔

(2) ڈیجیٹل سٹوریج آسیلوسکوپ کو خود ہی ترتیبات کو ایڈجسٹ کرنے کی ضرورت ہے۔

ڈیجیٹل سٹوریج آسیلوسکوپ کو بجلی کی فراہمی سے شامل ہونے والے بے ترتیبی کو مزید فلٹر کرنے کے لیے اچھی گراؤنڈنگ کی ضرورت ہے۔ DC کو بلاک کرنے کے لیے ڈیجیٹل سٹوریج آسیلوسکوپ کے AC کپلنگ کا استعمال کریں، جس سے ریپل ٹیسٹ زیادہ بدیہی اور درست ہو؛

عام ریپل ٹیسٹ کے لیے فریکوئنسی کو 20MHz سے کم رکھنے کی ضرورت ہوتی ہے، لہذا ڈیجیٹل اسٹوریج آسیلوسکوپ کو ہائی فریکوئنسی شور کو الگ کرنے کے لیے 20MHz بینڈوتھ کی حد کو کھولنا چاہیے۔

بجلی کی فراہمی کی لہر کو دبانے کے 3 طریقے

ریگولیٹڈ پاور سپلائی کے آؤٹ پٹ وولٹیج کی لہر کو دبانے کے لیے، عام طور پر درج ذیل چار طریقے اپنائے جاتے ہیں: RLC فلٹرنگ کا طریقہ، عام موڈ فلٹرنگ کا طریقہ، فیرائٹ میگنیٹک رِنگ فلٹرنگ کا طریقہ اور تین طریقوں کا مجموعہ۔

DC-DC پاور سپلائی کی لہر کو دبانے کے لیے فلٹر سرکٹ کو تجرباتی تصدیق کے ذریعے ظاہر کیا جاتا ہے۔ تصدیقی تجربے میں، 48V ان پٹ اور 5V آؤٹ پٹ کے ساتھ 100W DC-DC پاور سپلائی کو منتخب کیا گیا ہے، اور ماڈل Meanwell کا SD-100C-5 ہے۔

ڈیجیٹل اسٹوریج آسیلوسکوپ GWINSTEK کے GDS-1072B کا انتخاب کرتا ہے، بینڈوتھ 70MHz ہے، نمونے لینے کی شرح 1GSa/s ہے، اور ہر چینل کی اسٹوریج کی گہرائی 10M ہے۔

GWINSTEK سے الیکٹرانک لوڈ PEL{{0}} ہے، وولٹیج کی حد 1.5V~150V ہے، موجودہ رینج 0~35A ہے، اور پاور 175W ہے۔

اس حساب کے مطابق، سرکٹ میں کرنٹ 20A ہے۔ شکل 3 پاور ریپل ٹیسٹ کا کنکشن بلاک ڈایاگرام ہے۔

پاور سپلائی کی لہر کو دبانے کے اثر کو مزید بدیہی اور واضح بنانے کے لیے، SD-100C-5 کا فلٹر سرکٹ پہلے شارٹ سرکٹ ہوتا ہے، اور اس کے آؤٹ پٹ وولٹیج کی لہر کی پیمائش کی جاتی ہے۔ یہ حاصل کیا جا سکتا ہے کہ بجلی کی فراہمی کی لہر تقریباً 85.6mVpp ہے، اور مؤثر قدر 48.2mVrms ہے۔