ڈیجیٹل آسیلوسکوپ کے ساتھ سوئچنگ پاور سپلائی کی پیمائش کا طریقہ
روایتی اینالاگ پاور سپلائیز سے لے کر موثر سوئچنگ پاور سپلائیز تک، پاور سپلائیز کی اقسام اور سائز بہت مختلف ہوتے ہیں۔ ان سب کو کام کے پیچیدہ اور متحرک ماحول کا سامنا ہے۔ سامان کا بوجھ اور طلب ایک لمحے میں اہم تبدیلیوں سے گزر سکتی ہے۔ یہاں تک کہ ایک "روزانہ" سوئچنگ پاور سپلائی کو فوری طور پر چوٹیوں کو برداشت کرنے کے قابل ہونا چاہئے جو اس کی اوسط آپریٹنگ سطح سے کہیں زیادہ ہے۔ انجینئرز جو پاور سپلائیز یا سسٹمز کو پاور سپلائیز استعمال کرنے کے لیے ڈیزائن کرتے ہیں انہیں جامد اور بدترین حالات میں پاور سپلائی کے کام کے حالات کو سمجھنے کی ضرورت ہوتی ہے۔
ماضی میں، طاقت کے ذرائع کی طرز عمل کی خصوصیات کو بیان کرنے کا مطلب تھا جامد کرنٹ اور وولٹیج کی پیمائش کے لیے ڈیجیٹل ملٹی میٹر کا استعمال، اور کیلکولیٹر یا پی سی کا استعمال کرتے ہوئے مشکل حسابات کرنا۔ آج، زیادہ تر انجینئر اپنے ترجیحی طاقت کی پیمائش کے پلیٹ فارم کے طور پر آسیلوسکوپس کا رخ کرتے ہیں۔ جدید آسیلوسکوپس مربوط طاقت کی پیمائش اور تجزیہ سافٹ ویئر سے لیس ہوسکتے ہیں، سیٹ اپ کو آسان بناتے ہیں اور متحرک پیمائش کو آسان بناتے ہیں۔ صارف صرف خام ڈیٹا کی بجائے کلیدی پیرامیٹرز کو اپنی مرضی کے مطابق بنا سکتے ہیں، خود بخود حساب لگا سکتے ہیں اور سیکنڈوں میں نتائج دیکھ سکتے ہیں۔
بجلی کی فراہمی کے ڈیزائن کے مسائل اور پیمائش کی ضروریات
مثالی طور پر، ہر پاور سپلائی کو اس کے لیے بنائے گئے ریاضیاتی ماڈل کی طرح کام کرنا چاہیے۔ لیکن حقیقی دنیا میں، اجزاء ناقص ہیں، بوجھ تبدیل ہو سکتا ہے، بجلی کی سپلائی خراب ہو سکتی ہے، اور ماحولیاتی تبدیلیاں کارکردگی کو بدل سکتی ہیں۔ مزید برآں، مسلسل بدلتی کارکردگی اور لاگت کی ضروریات بھی بجلی کی فراہمی کے ڈیزائن کو مزید پیچیدہ بناتی ہیں۔ ان مسائل پر غور کریں:
پاور سپلائی اپنی ریٹیڈ پاور سے زیادہ کتنے واٹ پاور برقرار رکھ سکتی ہے؟ یہ کب تک چل سکتا ہے؟ بجلی کی فراہمی کتنی حرارت خارج کرتی ہے؟ جب یہ زیادہ گرم ہوتا ہے تو کیا ہوتا ہے؟ کتنی ٹھنڈک ہوا کے بہاؤ کی ضرورت ہے؟ جب لوڈ کرنٹ نمایاں طور پر بڑھتا ہے تو کیا ہوتا ہے؟ کیا ڈیوائس اپنی ریٹیڈ آؤٹ پٹ وولٹیج کو برقرار رکھ سکتی ہے؟ آؤٹ پٹ کے اختتام پر بجلی کی فراہمی مکمل شارٹ سرکٹ کا جواب کیسے دیتی ہے؟ جب بجلی کی فراہمی کا ان پٹ وولٹیج تبدیل ہوتا ہے تو کیا ہوتا ہے؟
ڈیزائنرز کو بجلی کی فراہمی تیار کرنے کی ضرورت ہے جو کم جگہ لے، گرمی کو کم کرے، مینوفیکچرنگ لاگت کو کم کرے، اور سخت EMI/EMC معیارات پر پورا اترے۔ صرف ایک سخت پیمائش کا نظام ہی انجینئرز کو ان مقاصد کو حاصل کرنے کے قابل بنا سکتا ہے۔
آسیلوسکوپ اور بجلی کی فراہمی کی پیمائش
اعلی بینڈوڈتھ کی پیمائش کے لیے آسیلوسکوپ استعمال کرنے کے عادی افراد کے لیے، طاقت کی پیمائش آسان ہو سکتی ہے کیونکہ اس کی تعدد نسبتاً کم ہے۔ درحقیقت، بہت سے چیلنجز بھی ہیں جن کا ہائی سپیڈ سرکٹ ڈیزائنرز کو طاقت کی پیمائش میں کبھی سامنا نہیں کرنا پڑتا۔
پورے سوئچ گیئر کا وولٹیج زیادہ اور تیرتا ہوا ہو سکتا ہے، یعنی یہ گراؤنڈ نہیں ہے۔ نبض کی چوڑائی، مدت، فریکوئنسی، اور سگنل کی ڈیوٹی سائیکل سب مختلف ہوں گے۔ ویوفارم کو سچائی سے پکڑنا اور اس کا تجزیہ کرنا اور ویوفارم میں کسی بھی اسامانیتا کا پتہ لگانا ضروری ہے۔ oscilloscopes کے لئے ضروریات کا مطالبہ کر رہے ہیں. ایک سے زیادہ تحقیقات - بیک وقت واحد ختم شدہ تحقیقات، تفریق تحقیقات، اور موجودہ تحقیقات کی ضرورت ہوتی ہے۔ طویل مدتی کم تعدد کے حصول کے نتائج کے لیے ریکارڈنگ کی جگہ فراہم کرنے کے لیے آلے میں بڑی میموری ہونی چاہیے۔ اور اس کے لیے ایک حصول میں اہم طول و عرض کے فرق کے ساتھ مختلف سگنلز کی گرفت کی ضرورت پڑ سکتی ہے۔
سوئچنگ پاور سپلائی کے بنیادی اصول
زیادہ تر جدید نظاموں میں مین اسٹریم DC پاور سپلائی کا فن تعمیر ایک سوئچنگ پاور سپلائی (SMPS) ہے، جو بدلتے ہوئے بوجھ سے مؤثر طریقے سے نمٹنے کی صلاحیت کے لیے مشہور ہے۔ ایک عام سوئچنگ پاور سپلائی کے برقی سگنل کے راستے میں غیر فعال اجزاء، فعال اجزاء، اور مقناطیسی اجزاء شامل ہوتے ہیں۔ سوئچنگ پاور سپلائیز کو نقصان دہ اجزاء جیسے ریزسٹرس اور لکیری ٹرانجسٹرز کے استعمال کو کم سے کم کرنا چاہیے، اور بنیادی طور پر (مثالی طور پر) نقصان دہ اجزاء جیسے سوئچنگ ٹرانجسٹر، کیپسیٹرز، اور مقناطیسی اجزاء کا استعمال کرنا چاہیے۔
سوئچنگ پاور سپلائی ڈیوائس میں ایک کنٹرول پارٹ بھی ہوتا ہے، جس میں پلس چوڑائی ماڈیولیشن ریگولیٹر، پلس فریکوئنسی ماڈیولیشن ریگولیٹر، اور فیڈ بیک لوپ 1 جیسے اجزاء شامل ہوتے ہیں۔ کنٹرول سیکشن کی اپنی پاور سپلائی ہو سکتی ہے۔ شکل 1 ایک سوئچنگ پاور سپلائی کا ایک آسان اسکیمیٹک خاکہ ہے، جو پاور کنورژن حصہ کو ظاہر کرتا ہے، بشمول فعال آلات، غیر فعال آلات، اور مقناطیسی اجزاء۔
سوئچنگ پاور سپلائی ٹیکنالوجی پاور سیمی کنڈکٹر سوئچنگ ڈیوائسز کا استعمال کرتی ہے جیسے میٹل آکسائیڈ فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹرز (MOSFETs) اور انسولیٹڈ گیٹ بائی پولر ٹرانزسٹرز (IGBTs)۔ ان آلات میں سوئچنگ کا وقت کم ہوتا ہے اور یہ غیر مستحکم وولٹیج کی بڑھتی ہوئی وارداتوں کو برداشت کر سکتے ہیں۔ اتنا ہی اہم، وہ کھلی اور بند دونوں حالتوں میں بہت کم توانائی استعمال کرتے ہیں، اعلی کارکردگی اور کم گرمی پیدا کرنے کے ساتھ۔ سوئچنگ ڈیوائسز بڑی حد تک سوئچنگ پاور سپلائیز کی مجموعی کارکردگی کا تعین کرتی ہیں۔ سوئچنگ ڈیوائسز کی اہم پیمائشوں میں شامل ہیں: سوئچنگ نقصان، بجلی کا اوسط نقصان، محفوظ کام کرنے کا علاقہ، اور دیگر۔
