వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్లను మార్చడం

పల్స్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్‌లలో (కన్వర్టర్‌లు), క్రియాశీల మూలకం (సాధారణంగా ఫీల్డ్-ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్) పల్స్ మోడ్‌లో పనిచేస్తుంది: కంట్రోల్ స్విచ్ ప్రత్యామ్నాయంగా తెరుచుకుంటుంది మరియు మూసివేయబడుతుంది, సరఫరా వోల్టేజ్‌ను పప్పులతో శక్తి సంచిత మూలకానికి సరఫరా చేస్తుంది. ఫలితంగా, ప్రస్తుత పప్పులు చౌక్ ద్వారా (లేదా ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ ద్వారా, నిర్దిష్ట స్విచ్చింగ్ రెగ్యులేటర్ యొక్క టోపోలాజీని బట్టి) అందించబడతాయి, ఇది తరచుగా లోడ్ సర్క్యూట్‌లో శక్తిని కూడబెట్టే, మార్చే మరియు విడుదల చేసే మూలకం వలె పనిచేస్తుంది.

పప్పులు నిర్దిష్ట సమయ పారామితులను కలిగి ఉంటాయి: అవి నిర్దిష్ట పౌనఃపున్యంతో అనుసరిస్తాయి మరియు నిర్దిష్ట వ్యవధిని కలిగి ఉంటాయి. ఈ పారామితులు ప్రస్తుతం స్టెబిలైజర్ ద్వారా సరఫరా చేయబడిన లోడ్ పరిమాణంపై ఆధారపడి ఉంటాయి, ఎందుకంటే ఇది అవుట్‌పుట్ కెపాసిటర్‌ను ఛార్జ్ చేసే సగటు ఇండక్టర్ కరెంట్ మరియు వాస్తవానికి దానికి కనెక్ట్ చేయబడిన లోడ్‌కు శక్తినిస్తుంది.

పల్స్ స్టెబిలైజర్ నిర్మాణంలో, మూడు ప్రధాన ఫంక్షనల్ యూనిట్లను వేరు చేయవచ్చు: స్విచ్, శక్తి నిల్వ పరికరం మరియు నియంత్రణ సర్క్యూట్.మొదటి రెండు నోడ్‌లు పవర్ సెక్షన్‌ను ఏర్పరుస్తాయి, ఇది మూడవదానితో కలిసి పూర్తి వోల్టేజ్ కన్వర్షన్ సర్క్యూట్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. కొన్నిసార్లు స్విచ్ కంట్రోల్ సర్క్యూట్ వలె అదే గృహంలో తయారు చేయబడుతుంది.

కాబట్టి పల్స్ కన్వర్టర్ యొక్క పని మూసివేయడం మరియు తెరవడం వలన జరుగుతుంది ఎలక్ట్రానిక్ కీ… స్విచ్ మూసివేయబడినప్పుడు, శక్తి నిల్వ పరికరం (చౌక్) పవర్ సోర్స్‌కి కనెక్ట్ చేయబడింది మరియు శక్తిని నిల్వ చేస్తుంది మరియు అది తెరిచినప్పుడు, నిల్వ పరికరం మూలం నుండి డిస్‌కనెక్ట్ చేయబడుతుంది మరియు వెంటనే లోడ్ సర్క్యూట్‌కు కనెక్ట్ చేయబడుతుంది, దాని తర్వాత శక్తి ఫిల్టర్ కెపాసిటర్‌కు మరియు లోడ్‌కు బదిలీ చేయబడుతుంది.

ఫలితంగా, వోల్టేజ్ యొక్క నిర్దిష్ట సగటు విలువ లోడ్పై పనిచేస్తుంది, ఇది నియంత్రణ పప్పుల పునరావృత వ్యవధి మరియు ఫ్రీక్వెన్సీపై ఆధారపడి ఉంటుంది. కరెంట్ లోడ్‌పై ఆధారపడి ఉంటుంది, దీని విలువ ఈ కన్వర్టర్‌కు అనుమతించదగిన పరిమితిని మించకూడదు.

PWM మరియు PWM

పల్స్ కన్వర్టర్ యొక్క అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ యొక్క స్థిరీకరణ సూత్రం రిఫరెన్స్ వోల్టేజ్తో అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ యొక్క నిరంతర పోలికపై ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు ఈ వోల్టేజ్ల వ్యత్యాసాన్ని బట్టి, కంట్రోల్ సర్క్యూట్ స్వయంచాలకంగా ఓపెన్ మరియు వ్యవధి యొక్క నిష్పత్తిని పునరుద్ధరిస్తుంది. స్విచ్ యొక్క క్లోజ్డ్ స్టేట్స్ (ఇది నియంత్రణ పప్పుల వెడల్పును మారుస్తుంది పల్స్ వెడల్పు మాడ్యులేషన్ - PWM) లేదా ఈ పప్పుల పునరావృత రేటును మారుస్తుంది, వాటి వ్యవధిని స్థిరంగా ఉంచుతుంది (పల్స్ ఫ్రీక్వెన్సీ మాడ్యులేషన్ ద్వారా — PFM). అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్ సాధారణంగా రెసిస్టివ్ డివైడర్‌తో కొలుస్తారు.

ఏదో ఒక సమయంలో లోడ్ కింద అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్ తగ్గుతుంది, నామమాత్రం కంటే తక్కువగా మారుతుంది.ఈ సందర్భంలో, PWM కంట్రోలర్ స్వయంచాలకంగా పల్స్ వెడల్పును పెంచుతుంది, అనగా, చౌక్‌లోని శక్తి నిల్వ ప్రక్రియలు ఎక్కువ కాలం మారతాయి మరియు తదనుగుణంగా, ఎక్కువ శక్తి లోడ్‌కు బదిలీ చేయబడుతుంది. ఫలితంగా, అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ నామమాత్రానికి తిరిగి వస్తుంది.

PFM సూత్రం ప్రకారం స్థిరీకరణ పనిచేస్తే, లోడ్ కింద అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ తగ్గడంతో, పల్స్ పునరావృత రేటు పెరుగుతుంది. ఫలితంగా, శక్తి యొక్క ఎక్కువ భాగాలు లోడ్‌కు బదిలీ చేయబడతాయి మరియు వోల్టేజ్ అవసరమైన రేటింగ్‌కు సమానంగా ఉంటుంది. స్విచ్ యొక్క క్లోజ్డ్ స్టేట్ వ్యవధి దాని క్లోజ్డ్ మరియు ఓపెన్ స్టేట్‌ల వ్యవధి మొత్తానికి ఉన్న నిష్పత్తిని డ్యూటీ సైకిల్ DC అని పిలవబడేది అని ఇక్కడ చెప్పడం సముచితంగా ఉంటుంది.

సాధారణంగా, పల్స్ కన్వర్టర్‌లు గాల్వానిక్ ఐసోలేషన్‌తో మరియు లేకుండా అందుబాటులో ఉంటాయి.ఈ ఆర్టికల్‌లో, మేము గాల్వానిక్ ఐసోలేషన్ లేకుండా ప్రాథమిక సర్క్యూట్‌లను పరిశీలిస్తాము: బూస్ట్, బక్ మరియు ఇన్వర్టింగ్ కన్వర్టర్లు. సూత్రాలలో, Vin అనేది ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్, Vout అనేది అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్ మరియు DC అనేది డ్యూటీ సైకిల్.

నాన్-గాల్వానికల్ ఐసోలేటెడ్ బక్ కన్వర్టర్-బక్ కన్వర్టర్ లేదా స్టెప్-డౌన్ కన్వర్టర్

కీ T మూసివేయబడుతుంది. స్విచ్ మూసివేయబడినప్పుడు, డయోడ్ D లాక్ చేయబడింది, కరెంట్ ప్రవహిస్తుంది థొరెటల్ L మరియు లోడ్ అంతటా R పెరగడం ప్రారంభమవుతుంది. కీ తెరుచుకుంటుంది. స్విచ్ తెరిచినప్పుడు, చౌక్ ద్వారా మరియు లోడ్ ద్వారా కరెంట్, అది తగ్గినప్పటికీ, ప్రవాహం కొనసాగుతుంది, ఎందుకంటే అది తక్షణమే అదృశ్యం కాదు, ఇప్పుడు మాత్రమే సర్క్యూట్ స్విచ్ ద్వారా కాదు, కానీ తెరిచిన డయోడ్ ద్వారా మూసివేయబడుతుంది.

స్విచ్ మళ్లీ మూసివేయబడుతుంది.స్విచ్ తెరిచిన సమయంలో, చౌక్ ద్వారా కరెంట్ సున్నాకి పడిపోవడానికి సమయం లేకపోతే, ఇప్పుడు అది మళ్లీ పెరుగుతుంది, కాబట్టి, చౌక్ ద్వారా మరియు లోడ్ ద్వారా, ఇది అన్ని సమయాలలో పనిచేస్తుంది. పల్సేటింగ్ కరెంట్ (కెపాసిటర్ లేనట్లయితే). కెపాసిటర్ అలలను సున్నితంగా చేస్తుంది, తద్వారా లోడ్ కరెంట్ దాదాపు స్థిరంగా ఉంటుంది.

ఈ రకమైన కన్వర్టర్‌లోని అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్ ఎల్లప్పుడూ ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్ కంటే తక్కువగా ఉంటుంది, ఇక్కడ ఆచరణాత్మకంగా చౌక్ మరియు లోడ్ మధ్య విభజించబడింది. దాని సైద్ధాంతిక విలువ (ఆదర్శ కన్వర్టర్ కోసం-స్విచ్ మరియు డయోడ్ నష్టాలను విస్మరించడం) క్రింది సూత్రాన్ని ఉపయోగించి కనుగొనవచ్చు:

గాల్వానిక్ ఐసోలేషన్ లేకుండా బూస్ట్ కన్వర్టర్ - బూస్ట్ కన్వర్టర్

స్విచ్ T మూసివేయబడింది. స్విచ్ మూసివేయబడినప్పుడు, డయోడ్ D మూసివేయబడుతుంది, ఇండక్టర్ L ద్వారా కరెంట్ పెరగడం ప్రారంభమవుతుంది. కీ తెరుచుకుంటుంది. కరెంట్ ఇండక్టర్ ద్వారా ప్రవహించడం కొనసాగుతుంది, కానీ ఇప్పుడు ఓపెన్ డయోడ్ ద్వారా మరియు ఇండక్టర్‌లోని వోల్టేజ్ సోర్స్ వోల్టేజ్‌కి జోడించబడుతుంది. లోడ్ R అంతటా స్థిరమైన వోల్టేజ్ కెపాసిటర్ C ద్వారా నిర్వహించబడుతుంది.

స్విచ్ మూసివేయబడుతుంది, చౌక్ కరెంట్ మళ్లీ పెరుగుతుంది. ఈ రకమైన కన్వర్టర్ యొక్క అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్ ఎల్లప్పుడూ ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్ కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది, ఎందుకంటే ఇండక్టర్‌లోని వోల్టేజ్ సోర్స్ వోల్టేజ్‌కి జోడించబడుతుంది. అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్ యొక్క సైద్ధాంతిక విలువ (ఆదర్శ కన్వర్టర్ కోసం) సూత్రాన్ని ఉపయోగించి కనుగొనవచ్చు:

గాల్వానిక్ ఐసోలేషన్-బక్-బూస్ట్-కన్వర్టర్ లేకుండా ఇన్వర్టింగ్ కన్వర్టర్

స్విచ్ T మూసివేయబడింది. చోక్ L శక్తిని నిల్వ చేస్తుంది, డయోడ్ D మూసివేయబడింది. స్విచ్ తెరిచి ఉంది-చౌక్ కెపాసిటర్ C మరియు లోడ్ R ని శక్తివంతం చేస్తుంది. ఇక్కడ అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్ ప్రతికూల ధ్రువణతను కలిగి ఉంటుంది.దీని విలువను ఫార్ములా ద్వారా కనుగొనవచ్చు (ఆదర్శ సందర్భం కోసం):

లీనియర్ స్టెబిలైజర్ల వలె కాకుండా, స్విచ్చింగ్ స్టెబిలైజర్లు క్రియాశీల మూలకాల యొక్క తక్కువ వేడి కారణంగా అధిక సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు అందువల్ల చిన్న రేడియేటర్ ప్రాంతం అవసరం. స్విచ్చింగ్ స్టెబిలైజర్‌ల యొక్క సాధారణ ప్రతికూలతలు అవుట్‌పుట్ మరియు ఇన్‌పుట్ సర్క్యూట్‌లలో ఇంపల్స్ శబ్దం, అలాగే పొడవైన ట్రాన్సియెంట్‌లు.