لکیری پاور سپلائی اور سوئچنگ پاور سپلائی کے درمیان فرق

لکیری پاور سپلائی اور سوئچنگ پاور سپلائی کے درمیان فرق

تبادلوں کے اصول کے مطابق، پاور سپلائی کو لکیری پاور سپلائیز اور سوئچنگ پاور سپلائیز میں درجہ بندی کیا جا سکتا ہے۔ جب ہم لکیری پاور سپلائیز اور سوئچنگ پاور سپلائیز کی درجہ بندی کرتے ہیں تو ہمیں حقیقت میں یہ واضح کرنے کی ضرورت ہوتی ہے کہ آیا یہ AC/DC ہے یا DC/DC۔ اگرچہ اس درجہ بندی کا مقصد تبدیلی کے اصولوں کو الگ کرنا ہے۔ لیکن کیا لکیری پاور سپلائیز اور سوئچنگ پاور سپلائیز ہیں جو AC/DC کو حاصل کرتے ہیں AC کو DC میں تبدیل کرنے کا ایک مکمل عمل، اور کچھ سرکٹس DC/DC پر مشتمل ہوتے ہیں۔

AC/DC کے لیے لکیری پاور سپلائی اور سوئچنگ پاور سپلائی
بہت ساری نصابی کتابیں، کتابیں اور مضامین ہیں جو براہ راست لکیری طاقت کے ذرائع کو "AC/DC کے لیے لکیری طاقت کے ذرائع" کے طور پر حوالہ دیتے ہیں۔ لکیری طاقت کا ذریعہ کیا ہے؟ لکیری پاور سپلائی سب سے پہلے ایک ٹرانسفارمر کے ذریعے AC پاور کے وولٹیج کے طول و عرض کو کم کرتی ہے، پھر اسے pulsed DC پاور حاصل کرنے کے لیے ایک rectifier سرکٹ کے ذریعے درست کرتی ہے، اور پھر اسے چھوٹے ریپل وولٹیج کے ساتھ DC وولٹیج حاصل کرنے کے لیے فلٹر کرتی ہے۔

AC/DC لکیری پاور سپلائی اور سوئچنگ پاور سپلائی کی خصوصیات درج ذیل ہیں:
AC/DC کی لکیری پاور سپلائی کو پاور فریکوئنسی ٹرانسفارمر کا استعمال کرتے ہوئے AC وولٹیج سے پہلے کم کیا جاتا ہے، اور پھر اسے درست کیا جاتا ہے۔ ٹرانسفارمر کے ذریعے وولٹیج میں کمی کے بعد، وولٹیج نسبتاً کم ہو گیا ہے، اور پاور چپس جیسے کہ تھری ٹرمینل وولٹیج ریگولیٹر کو وولٹیج کے استحکام کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ لکیری پاور سپلائی کی ایڈجسٹمنٹ ٹیوب ایک بڑھی ہوئی حالت میں چلتی ہے، جس کے نتیجے میں زیادہ گرمی پیدا ہوتی ہے اور کم کارکردگی ہوتی ہے (وولٹیج ڈراپ سے متعلق)، جس کے لیے بھاری گرمی کے سنک کے اضافے کی ضرورت ہوتی ہے۔ پاور فریکوئنسی ٹرانسفارمرز کا حجم بھی نسبتاً بڑا ہے، اور جب وولٹیج آؤٹ پٹس کے متعدد سیٹ تیار کرتے ہیں، تو ٹرانسفارمر کا حجم بڑا ہوگا۔
AC/DC سوئچنگ پاور سپلائی کی ایڈجسٹمنٹ ٹیوب سنترپتی اور کٹ آف حالتوں میں کام کرتی ہے، جس کے نتیجے میں حرارت کم ہوتی ہے اور اعلی کارکردگی ہوتی ہے۔ AC/DC سوئچنگ پاور سپلائی بھاری پاور فریکوئنسی ٹرانسفارمرز کی ضرورت کو ختم کرتی ہے۔ تاہم، AC/DC سوئچنگ پاور سپلائی کے DC آؤٹ پٹ میں بڑی لہریں ہوں گی، جنہیں آؤٹ پٹ کے آخر میں وولٹیج ریگولیٹر ڈائیوڈ کو جوڑنے سے بہتر کیا جا سکتا ہے۔ اس کے علاوہ، سوئچ ٹیوب کے آپریشن کے دوران پیدا ہونے والی اعلی چوٹی پلس مداخلت کی وجہ سے، مقناطیسی موتیوں کو بہتر بنانے کے لیے سرکٹ میں سیریز میں جڑنے کی ضرورت ہے۔ نسبتاً، لکیری پاور سپلائی کی لہر کو بہت چھوٹا بنایا جا سکتا ہے۔ سوئچنگ پاور سپلائی مختلف ٹاپولوجیکل ڈھانچے کے ذریعے حاصل کی جا سکتی ہے، جیسے وولٹیج میں کمی، فروغ، اور فروغ، جبکہ لکیری بجلی کی فراہمی صرف وولٹیج کی کمی کو حاصل کر سکتی ہے۔

بہت سے ابتدائی پاور اڈاپٹر نسبتاً بھاری تھے، اور ان کے تبادلوں کا اصول AC/DC لکیری پاور سپلائی تھا، جو اندرونی طور پر پاور فریکوئنسی ٹرانسفارمر استعمال کرتا تھا۔ AC/DC لکیری پاور سپلائی AC وولٹیج کو کم کرنے کے لیے پہلے ٹرانسفارمر کا استعمال کرتی ہے۔ اس قسم کا ٹرانسفارمر، جو براہ راست مینز میں وولٹیج کو کم کرتا ہے، پاور فریکوئنسی ٹرانسفارمر کہلاتا ہے، جیسا کہ شکل 1.9 میں دکھایا گیا ہے۔ پاور فریکوئنسی ٹرانسفارمرز، جنہیں کم فریکوئنسی ٹرانسفارمرز بھی کہا جاتا ہے، انہیں پاور سپلائی کو سوئچ کرنے میں استعمال ہونے والے ہائی فریکوئنسی ٹرانسفارمرز سے ممتاز کرتے ہیں۔ پاور فریکوئنسی ٹرانسفارمرز ماضی میں روایتی پاور ذرائع میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے تھے۔ پاور انڈسٹری میں مینز پاور کی معیاری فریکوئنسی، جسے مینز پاور بھی کہا جاتا ہے ("مینز پاور" سے مراد بنیادی طور پر شہروں میں رہنے والے بجلی کی فراہمی ہے)، چین میں 50Hz اور دوسرے ممالک میں 60Hz ہے۔ ایک ٹرانسفارمر جو اس فریکوئنسی پر الٹرنیٹنگ کرنٹ کے وولٹیج کو تبدیل کر سکتا ہے اسے پاور فریکوئنسی ٹرانسفارمر کہا جاتا ہے۔ پاور فریکوئنسی ٹرانسفارمرز عام طور پر ہائی فریکوئنسی ٹرانسفارمرز کے مقابلے سائز میں بڑے ہوتے ہیں۔ لہذا پاور فریکوئنسی ٹرانسفارمرز کے ساتھ لاگو AC/DC لکیری پاور سپلائی کا حجم نسبتاً بڑا ہے۔

AC/DC سوئچنگ پاور سپلائی کے لیے پہلے AC پاور سپلائی کو درست کرنے اور فلٹر کرنے کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ ایک تخمینی ڈی سی ہائی وولٹیج بنایا جا سکے، اور پھر ہائی فریکوئنسی دالیں پیدا کرنے کے لیے سوئچ کو کنٹرول کرنا، جو ٹرانسفارمر کے ذریعے تبدیل ہوتی ہیں۔ AC/DC سوئچنگ پاور سپلائی میں اعلی کارکردگی اور چھوٹا سائز ہے۔ اس کے چھوٹے سائز کی ایک اہم وجہ یہ ہے کہ ہائی فریکوئنسی ٹرانسفارمرز پاور فریکوئنسی ٹرانسفارمرز سے بہت چھوٹے ہوتے ہیں۔ فریکوئنسی جتنی زیادہ ہے، ٹرانسفارمر کا حجم اتنا ہی چھوٹا کیوں ہے؟

ٹرانسفارمر بنیادی مواد میں سنترپتی کی حد ہوتی ہے، لہذا چوٹی کے مقناطیسی میدان کی طاقت کی حد ہوتی ہے۔ کرنٹ، مقناطیسی فیلڈ کی طاقت، اور متبادل کرنٹ کا مقناطیسی بہاؤ سبھی سائنوسائیڈل سگنلز ہیں۔ ہم جانتے ہیں کہ ایک ہی طول و عرض کے سائن سگنلز کے لیے، فریکوئنسی جتنی زیادہ ہوگی، سگنل کی "شرح تبدیلی" کی چوٹی اتنی ہی زیادہ ہوگی (جس لمحے سائن سگنل صفر کو عبور کرتا ہے وہ "شرح تبدیلی" کی چوٹی ہے، جبکہ شرح سگنل کی چوٹی پر تبدیلی ہے 0)۔ دریں اثنا، حوصلہ افزائی وولٹیج کا تعین مقناطیسی بہاؤ کی تبدیلی کی شرح سے ہوتا ہے۔ لہذا، ایک ہی وولٹیج فی موڑ کے لیے، فریکوئنسی جتنی زیادہ ہوگی، چوٹی کے مقناطیسی بہاؤ کی ضرورت اتنی ہی کم ہوگی۔ لیکن جیسا کہ اوپر بتایا گیا ہے، مقناطیسی میدان کی شدت کی چوٹی کی قدر محدود ہے۔ لہذا، اگر مقناطیسی بہاؤ کی ضرورت کو کم کیا جائے تو، آئرن کور کے کراس سیکشنل ایریا کو کم کیا جا سکتا ہے۔ مندرجہ بالا تجزیہ فی موڑ ایک ہی وولٹیج فرض کرتا ہے. اور وولٹیج فی موڑ پاور سے متعلق ہے۔ لہذا، ایک ہی طاقت کو سنبھالنے. اگر طاقت چھوٹی ہے، تو کرنٹ بھی چھوٹا ہے، اور اجازت شدہ تار پتلی ہے، اور مزاحمت قدرے زیادہ ہے، اسے موڑ کی تعداد بڑھانے کی اجازت ہے۔ اس طرح، فی موڑ وولٹیج بھی کم ہو جاتا ہے، جو مقناطیسی بہاؤ کی ضرورت کو بھی کم کر سکتا ہے۔ پھر حجم کم کریں۔ نیز، مندرجہ بالا تجزیہ یہ مانتا ہے کہ مواد مستقل ہے، یعنی سنترپتی مقناطیسی میدان کی طاقت مستقل ہے۔ بلاشبہ، اگر زیادہ سنترپتی مقناطیسی فیلڈ کی طاقت کے ساتھ مواد استعمال کیا جاتا ہے، تو حجم بھی کم کیا جا سکتا ہے. ہم جانتے ہیں کہ دہائیوں پہلے اسی سائز کے ٹرانسفارمرز کے مقابلے میں، آج کل ٹرانسفارمرز کی حجم بہت کم ہے کیونکہ وہ اب نئے آئرن کور میٹریل استعمال کرتے ہیں۔

میکسویل کی مساوات کے مطابق، ٹرانسفارمر کوائل میں الیکٹرو موٹیو قوت E ہے

یعنی، وقت کے ساتھ ساتھ مقناطیسی بہاؤ کی کثافت B کی تبدیلی کی شرح کا اٹوٹ N تار میں Ac کے رقبہ کے ساتھ بدل جاتا ہے۔

ٹرانسفارمرز کے لیے، ٹرانسفارمر کے پرائمری سائیڈ پر الیکٹرو موٹیو فورس E اور ان پٹ سائیڈ پر لگائی جانے والی وولٹیج U کو ایک لکیری تعلق سمجھا جا سکتا ہے۔ اس بنیاد پر کہ ٹرانسفارمر کے ان پٹ سائیڈ پر U کا طول و عرض غیر تبدیل شدہ رہتا ہے، یہ سمجھا جا سکتا ہے کہ E کا طول و عرض بھی بدستور برقرار ہے۔

اس کے علاوہ، ہر قسم کے مقناطیسی کور کے مقناطیسی بہاؤ کثافت B کے لیے ایک اوپری حد ہوتی ہے۔ ہائی فریکوئنسی ایپلی کیشنز کے لیے استعمال ہونے والا فیرائٹ ٹیسلا کے چند دسویں حصے کے قریب ہوتا ہے، جب کہ پاور فریکوئنسی ایپلی کیشنز کے لیے استعمال ہونے والا آئرن کور تھوڑا سا فرق کے ساتھ، ایک سے قدرے زیادہ ہوتا ہے۔

لہذا، جب تعدد میں اضافہ ہوتا ہے، ہر سائیکل کے دوران مقناطیسی بہاؤ کثافت dB/dt میں تبدیلی کی شرح نمایاں طور پر بڑھ جاتی ہے، بشرطیکہ مقناطیسی بہاؤ کثافت B میں چوٹی کی تبدیلی اہم نہ ہو۔ لہذا، چھوٹے Ac یا N کو اسی حوصلہ افزائی الیکٹرو موٹیو قوت E حاصل کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ Ac میں کمی کا مطلب مقناطیسی کور کے کراس سیکشنل ایریا میں کمی ہے۔ N میں کمی کا مطلب یہ ہے کہ مقناطیسی کور کی خالی کھڑکی کا رقبہ کم کیا جا سکتا ہے، یہ دونوں مقناطیسی کور کے چھوٹے حجم کو حاصل کرنے میں مدد کر سکتے ہیں۔ ہائی فریکوئنسی ٹرانسفارمر کا کراس سیکشنل ایریا چھوٹا ہوتا ہے، اور کوائل میں موڑ کی تعداد کم ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں حجم چھوٹا ہوتا ہے۔

سوئچنگ پاور سپلائی کی ایڈجسٹمنٹ ٹیوب سنترپتی اور کٹ آف حالتوں میں کام کرتی ہے، جس کے نتیجے میں حرارت کم ہوتی ہے اور اعلی کارکردگی ہوتی ہے۔ AC/DC سوئچنگ پاور سپلائیز کو بڑے پاور فریکوئنسی ٹرانسفارمرز کے استعمال کی ضرورت نہیں ہے۔ تاہم، سوئچنگ پاور سپلائی کے DC آؤٹ پٹ پر اس پر بڑی لہریں لگائی جائیں گی۔ اس کے علاوہ، سوئچنگ ٹرانزسٹر کے آپریشن کے دوران پیدا ہونے والی بڑی چوٹی پلس مداخلت کی وجہ سے، بجلی کی فراہمی کے معیار کو بہتر بنانے کے لیے سرکٹ میں بجلی کی فراہمی کو فلٹر کرنا بھی ضروری ہے۔ نسبتاً، لکیری طاقت کے ذرائع میں مندرجہ بالا نقائص نہیں ہیں، اور ان کی لہر بہت چھوٹی ہو سکتی ہے۔