एक हिरन कनवर्टर कैसे काम करता है?

- May 29, 2018-


बक कन्वर्टर


बक कनवर्टर (जिसे बक कनवर्टर भी कहा जाता है), जिसे बक चॉपर भी कहा जाता है, एक डीसी-डीसी कनवर्टर है जो वोल्टेज को कम करता है, और आउटपुट (लोड) पर वोल्टेज इनपुट से अधिक होता है (बिजली की आपूर्ति कम होती है, लेकिन इसकी आउटपुट वर्तमान इनपुट इनपुट से अधिक है। हिरन कनवर्टर एक स्विचिंग बिजली की आपूर्ति है। आम तौर पर, कम से कम दो अर्धचालक उपकरण (डायोड और ट्रांजिस्टर होते हैं, लेकिन एक नया हिरन कनवर्टर ट्रांजिस्टर का उपयोग डायोड के बजाय सिंक्रोनस रेक्टिफायर से मेल खाने के लिए कर सकता है) और कम से कम एक ऊर्जा भंडारण उपकरण (संधारित्र, प्रेरक, या दोनों हैं)। कैपेसिटर-आधारित फ़िल्टर (कभी-कभी इंडक्टर्स के साथ संयुक्त) वोल्टेज लहर [1] को कम करने के लिए आउटपुट और इनपुट टर्मिनल पर भी आमतौर पर उपयोग किया जाता है।

buck converter circuit.png



बंक कन्वर्टर्स जैसे बिजली की आपूर्ति स्विचिंग रैखिक वोल्टेज नियामकों की तुलना में अधिक कुशल हैं। रैखिक नियामकों के पास एक सरल सर्किट होता है जो वोल्टेज को कम करता है और आउटपुट वोल्टेज लहर एक हिरन कनवर्टर से बहुत छोटी है। हालांकि, अवांछित ऊर्जा गर्म तरीके से जारी की जाती है, और यह वर्तमान [2] में वृद्धि नहीं करती है।

हिरन कनवर्टर की दक्षता आमतौर पर 9 0% से अधिक होती है, इसलिए इसे अक्सर यूएसबी, डीआरएएम और सीपीयू द्वारा आवश्यक बिजली आपूर्ति (1.8 वी या निचला) में कंप्यूटर (मुख्य रूप से 12 वी) में मुख्य बिजली की आपूर्ति को कम करने के लिए उपयोग किया जाता है।


संचालन का सिद्धांत

 

हिरन कनवर्टर का ऑपरेटिंग सिद्धांत यह है कि इसके प्रारंभकर्ता पर वर्तमान दो स्विच (ज्यादातर ट्रांजिस्टर और डायोड) द्वारा नियंत्रित होता है। आदर्श हिरन कनवर्टर यह मान लेगा कि उसके सभी घटक आदर्श हैं। स्विच और डायोड में वोल्टेज ड्रॉप नहीं होता है, जब वे संचालन नहीं कर रहे होते हैं तो कोई रिसाव चालू नहीं होता है, और शुरुआत में कोई समकक्ष श्रृंखला प्रतिरोध नहीं होता है। और उसी चक्र में, मान लें कि इनपुट वोल्टेज और आउटपुट वोल्टेज नहीं बदलेगा (इसलिए मान लें कि आउटपुट कैपेसिटेंस अनंत है)



संकल्पना

एक हिरन कनवर्टर की अवधारणा को वोल्टेज और प्रेरक के प्रवाह के बीच संबंधों द्वारा वर्णित किया जा सकता है।


स्विच प्रारंभ में गैर-प्रवाहकीय है और सर्किट में वर्तमान शून्य है। जब पहली बार स्विच चालू हो जाता है, तो इसकी वर्तमान वृद्धि होगी, और रिएक्टर के दोनों सिरों में वर्तमान की वृद्धि के कारण वोल्टेज उत्पन्न होगा और वर्तमान की वृद्धि का प्रतिरोध होगा। यह वोल्टेज कुछ बिजली आपूर्ति वोल्टेज को रद्द कर देगा, इसलिए लोड साइड वोल्टेज बिजली आपूर्ति पक्ष से कम होगा। जैसे-जैसे समय बढ़ता है, वर्तमान में परिवर्तन की दर कम हो जाती है, इसलिए प्रेरक का टर्मिनल वोल्टेज भी छोटा हो जाता है, ताकि लोड टर्मिनल का वोल्टेज धीरे-धीरे बढ़ता जा सके, और इस समय, प्रेरक एक चुंबकीय क्षेत्र में ऊर्जा संग्रहित करेगा तौर तरीका।


यदि स्विच फिर से बंद हो जाता है, तो बिजली आपूर्ति पक्ष पर वोल्टेज सर्किट से अलग होता है, इसलिए वर्तमान गिर जाएगी। वर्तमान बूंदों के रूप में, वर्तमान में ड्रॉप को रोकने के लिए, शुरुआत में एक वोल्टेज भी उत्पन्न होता है, जिस बिंदु पर प्रेरक को वोल्टेज स्रोत के रूप में माना जा सकता है। इंडिकेटर्स लोड के प्रवाह के प्रवाह के कारण चुंबकीय क्षेत्र में संग्रहीत ऊर्जा का उपयोग करते हैं। इस मामले में, प्रेरक सर्किट में अन्य घटकों को शक्ति प्रदान करता है। अगर शुरुआतकर्ता को पूरी तरह से छुट्टी देने से पहले स्विच चालू हो जाता है, तो लोड टर्मिनल पर वोल्टेज हमेशा शून्य से अधिक होगा।



निरंतर मोड

जब हिरन कनवर्टर ऑपरेशन में होता है, तो प्रेरक वर्तमान I (एल) हमेशा शून्य से अधिक होता है, और हिरन कनवर्टर निरंतर मोड में काम करता है।

buck converter - on state and off state.png




buck converter component name.png



连续导电下,理想降压器变换器各元件的电压电流变化.png



असंतुलित मोड



कभी-कभी भार प्रवाह बहुत छोटा होता है, इसलिए स्विचिंग चक्र में, प्रेरक वर्तमान में कभी-कभी 0 तक गिर जाता है। इस स्थिति को असंतुलित मोड कहा जाता है।


bulianxu.png


निरंतर मोड और असंतुलित मोड सीमाएं


जब लोड वर्तमान छोटा होता है तो एक हिरन कनवर्टर असंतुलित मोड में काम करता है, और लोड चालू होने पर निरंतर मोड में काम करता है। जब स्विचिंग अवधि खत्म हो जाती है, तो प्रेरक प्रवाह केवल शून्य वर्तमान तक घटा दिया जाता है, जो निरंतर मोड और असंतुलित मोड की सीमा है।


正规电压和正规电流之间的关系.png


आदर्श सर्किट स्थितियों के तहत


आउटपुट कैपेसिटर काफी बड़ा है ताकि पूरी तरह से प्रतिरोधी लोड चलाते समय इसकी वोल्टेज महत्वपूर्ण रूप से परिवर्तित न हो।

डायोड की आगे वोल्टेज ड्रॉप शून्य है।

स्विच और डायोड में कोई स्विचिंग नुकसान नहीं है।

उपर्युक्त मान्यताओं वास्तविक स्थिति के साथ असंगत हैं। इन घटकों या सर्किटों पर असंतोषजनक स्थितियों का कनवर्टर के संचालन पर नकारात्मक प्रभाव पड़ेगा।


आउटपुट वोल्टेज काटना

आउटपुट वोल्टेज चॉपिंग इस घटना को संदर्भित करता है कि स्विच की अवधि के दौरान आउटपुट वोल्टेज बढ़ता है और स्विच खुला होने पर गिर जाता है। आउटपुट वोल्टेज चॉपिंग के कारण मुख्य रूप से सर्किट में स्विचिंग आवृत्ति, आउटपुट कैपेसिटेंस, अधिष्ठापन, भार, और वर्तमान सीमित घटकों को शामिल करते हैं। सबसे बुनियादी घटना पर विचार करते समय, उत्पादन वोल्टेज लहर उत्पादन आउटपुट संधारित्र के चार्जिंग और निर्वहन के कारण होती है

降压变换器在电流杂散电阻上升时,其输出电压和占空间的关系.png




विशेष संरचना

तुल्यकालिक सुधार


सिंक्रोनस हिरन कनवर्टर भी एक प्रकार का हिरन कनवर्टर है लेकिन इसमें डायोड डी नहीं है और इसके बजाय दूसरा स्विच एस 2 है। मूल हिरन कनवर्टर में, डायोड केवल तभी पक्षपातपूर्ण होता है जब स्विच खुला होता है, इसलिए डायोड के बजाय स्विच एस 2 की समान विशेषताएं होती हैं। जब स्विच एस 1 चालू होता है, स्विच एस 2 खोला जाता है, और जब स्विच एस 1 खुला होता है, स्विच एस 2 चालू होता है। दो स्विच एक ही समय में चालू नहीं होंगे। यह संरचना दक्षता में वृद्धि करेगी, लेकिन इससे लागत भी बढ़ेगी। इसलिए, दोनों के बीच एक व्यापार बंद है।


एक मानक हिरन कनवर्टर में, डायोड डी एक फ्लाईव्हील डायोड है, और डायोड डी स्विच होने के बाद थोड़े समय के लिए स्वयं-आयोजित होता है और डायोड के दो टर्मिनलों में वोल्टेज बढ़ता है।


二极管.PNG



मल्टीफेस हिरन कनवर्टर



तीन अंगूठी के आकार वाले इंडक्टर्स हैं जो इंगित करते हैं कि बिजली की आपूर्ति में तीन चरण हैं, और गर्मी सिंक के बगल में छोटी अंगूठी प्रेरक इनपुट फ़िल्टर का हिस्सा है

एक बहु-चरण हिरन कनवर्टर इनपुट और लोड के बीच कई मूल हिरन कन्वर्टर्स का समानांतर कनेक्शन है। स्विचिंग अवधि के दौरान, प्रत्येक चरण के हिरण कन्वर्टर्स अलग-अलग समय पर चालू और बंद होते हैं, और प्रत्येक चरण के अधिकांश हिरण परिवर्तक सिंक्रोनस सुधार तकनीक का उपयोग करेंगे।


चूंकि चरण स्विचिंग समय घिरा हुआ है, लोड के लिए एन-चरण हिरन कनवर्टर की प्रतिक्रिया गति मूल हिरन कनवर्टर की एन गुना होगी, लेकिन स्विचिंग आवृत्ति के एन गुना के कारण कोई स्विचिंग नुकसान नहीं होगा, इसलिए यह तेजी से बदला जा सकता है। लोड (उदाहरण के लिए, वर्तमान सीपीयू) कर्तव्य चक्र समायोजित करता है।


हिरण कनवर्टर में स्विचिंग रिपल में भी एक महत्वपूर्ण गिरावट है, एक तरीका यह है कि आउटपुट समतुल्य स्विचिंग आवृत्ति (एन बार स्विचिंग फ्रीक्वेंसी) में वृद्धि करता है [3], और यदि कर्तव्य चक्र एन बार बिल्कुल एक पूर्णांक है जिसका स्विचिंग लहर 0 हो जाएगा। एक निश्चित चरण के प्रारंभकर्ता प्रवाह में वृद्धि अन्य चरणों के प्रारंभिक प्रवाह की कमी को ऑफसेट करती है, इसलिए चॉपिंग का कोई स्विचिंग नहीं होता है।


एक और फायदा यह है कि एन-चरण हिरन कनवर्टर में, लोड वर्तमान एन एन कन्वर्टर्स द्वारा अलग से संसाधित किया जाता है, जिसका अर्थ है कि स्विच की गर्मी एक बड़े क्षेत्र में फैल सकती है और गर्मी का अपव्यय अधिक सुविधाजनक हो सकता है।


यह सर्किट आर्किटेक्चर कंप्यूटर के मदरबोर्ड में स्विचिंग पावर सप्लाई द्वारा निचले (उदाहरण के लिए, 1 वी) वोल्टेज को प्रदान किए गए 12 वीडीसी वोल्टेज को परिवर्तित करने के लिए किया गया है जो सीपीयू की आवश्यकताओं को पूरा करता है। वर्तमान सीपीयू बिजली की मांग 200W से अधिक हो सकती है [4], बिजली परिवर्तन बहुत तेज़ है, और हेलिकॉप्टर वोल्टेज 10 एमवी से कम होना चाहिए। विशिष्ट मदरबोर्ड बिजली की आपूर्ति तीन चरण या चार चरण बकाया कनवर्टर्स का उपयोग करती है।


बहु-चरण बकाया कनवर्टर्स में निहित मुख्य समस्या यह सुनिश्चित करने के लिए है कि प्रत्येक चरण का प्रवाह संतुलित रूप से वितरित किया जाता है। वर्तमान संतुलन कई तरीकों से हासिल किया जा सकता है। प्रत्येक चरण के प्रवाह को प्रेरक के प्रत्येक चरण या निचले स्विच (सुधार स्विच) (जब निचला स्विच चालू होता है) में वोल्टेज को मापकर "लापरवाही से" तरीके से मापा जा सकता है। कारण यह है कि इस विधि को "कोई नुकसान नहीं" कहा जाता है, यह मुख्य रूप से उत्प्रेरक (या निचले स्विच के प्रतिरोध पर) श्रृंखला के प्रतिरोध पर निर्भर करता है, और कोई अतिरिक्त प्रतिरोधी की आवश्यकता नहीं होती है। सर्किट में श्रृंखला में प्रतिरोध को जोड़ने और क्रॉस वोल्टेज को मापने का हर तरीका है। यह विधि समायोजित करने के लिए अधिक सटीक और आसान है, लेकिन यह मात्रा, दक्षता और लागत के मामले में अच्छा नहीं है।


वर्तमान इनपुट इनपुट द्वारा भी मापा जा सकता है। हानि रहित माप प्रत्येक चरण के ऊपरी स्विच के माध्यम से किया जा सकता है, या एक प्रतिरोध माप सीधे इनपुट में श्रृंखला में जोड़ा जा सकता है। उत्तरार्द्ध अधिक चुनौतीपूर्ण है क्योंकि स्विचिंग नुकसान आसानी से फ़िल्टर नहीं किया जाता है, लेकिन प्रत्येक एक प्रतिरोधी जोड़ने से मूल्य सस्ता है


n相降压变换器的架构图.PNG


दक्षता को प्रभावित करने वाले कारक

संचालन हानि (भार से संबंधित):


बदले में ट्रांजिस्टर या एमओएसएफईटी प्रतिरोध।

डायोड की अगली बूंद (स्कॉटकी डायोड के मामले में, लगभग 0.4 वी से 0.7 वी)।

अधिष्ठापन घुमावदार प्रतिरोध

एक संधारित्र की समतुल्य श्रृंखला प्रतिरोध

स्विचिंग हानि:


वोल्टेज-वर्तमान ओवरलैप नुकसान

स्विचिंग आवृत्ति * सीवी 2 नुकसान

रिवर्स देरी नुकसान

एमओएसएफईटी गेट और नियंत्रक को चलाकर उत्पन्न बिजली की हानि के कारण।

ट्रांजिस्टर रिसाव वर्तमान नुकसान, और नियंत्रक स्टैंडबाय शक्ति


AMD Socket.jpg



प्रतिबाधा मिलान

अधिकतम पावर ट्रांसफर प्रमेय को पूरा करने के लिए प्रतिबाधा मिलान के लिए हिरन कनवर्टर का उपयोग किया जा सकता है। फोटोवोल्टिक सिस्टम में उपयोग की जाने वाली अधिकतम पावर प्वाइंट ट्रैकिंग (एमपीपीटी) को एक हिरण कनवर्टर के साथ जोड़ा जा सकता है




चीन-कश्मीर मुख्य उत्पादों में जलरोधक डीसी-डीसी बूस्ट-बक कनवर्टर, उच्च आवृत्ति स्विचिंग पावर सप्लाई, डीसी-एसी पावर इन्वर्टर, ऑन / ऑफ-ग्रिड इन्वर्टर और सार्वजनिक स्वास्थ्य श्रृंखला उत्पादों, व्यापक रूप से ऑटोमोबाइल, जहाजों, दूरसंचार, सौर प्रणाली, सैन्य और एयरोस्पेस, चिकित्सा और अन्य औद्योगिक उपकरणों। सिनो-के ने आईएसओ 9 001 गुणवत्ता प्रबंधन प्रणाली प्रमाणीकरण पारित किया है, सीई, आरओएचएस प्रमाण पत्र के साथ कुछ उत्पाद। उत्पादों को दुनिया के 100 से अधिक देशों और क्षेत्रों में बेचा जाता है, और कई वितरकों के साथ दीर्घकालिक सहयोग स्थापित किया जाता है। सिनो-के मुख्य उत्पादों में जलरोधक डीसी-डीसी बूस्ट-बक कनवर्टर, उच्च आवृत्ति स्विचिंग पावर सप्लाई, डीसी-एसी पावर इन्वर्टर, ऑन / ऑफ-ग्रिड इन्वर्टर और सार्वजनिक स्वास्थ्य श्रृंखला उत्पादों, व्यापक रूप से ऑटोमोबाइल, जहाजों, दूरसंचार, सौर प्रणाली, सैन्य और एयरोस्पेस, चिकित्सा और अन्य औद्योगिक उपकरणों। सिनो-के ने आईएसओ 9 001 गुणवत्ता प्रबंधन प्रणाली प्रमाणीकरण पारित किया है, सीई, आरओएचएस प्रमाण पत्र के साथ कुछ उत्पाद। उत्पादों को दुनिया के 100 से अधिक देशों और क्षेत्रों में बेचा जाता है, और कई वितरकों के साथ दीर्घकालिक सहयोग स्थापित किया जाता है।




























की एक जोड़ी:हार्मोनिक का नुकसान अगले:पृथक डीसी / डीसी कनवर्टर वोल्टेज विनियमन को समझना