फ्लाईबैक कन्वर्टर: Difference between revisions
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== संरचना और सिद्धांत == | == संरचना और सिद्धांत == | ||
[[Image:Flyback operating.svg|thumb|250px|चित्र 2: | [[Image:Flyback operating.svg|thumb|250px|चित्र 2: प्रतिघाव परिवर्तित्र के संचालन में दो विन्यास: ऑन-स्टेट में ऊर्जा को निविष्टि वोल्टेज स्रोत से ट्रांसफार्मर में स्थानांतरित किया जाता है (उत्पादन संधारित्र उत्पादन विद्युत् भार को ऊर्जा की आपूर्ति करता है)। ऑफ-स्टेट में, ऊर्जा को ट्रांसफार्मर से आउटपुट विद्युत् भार (और उत्पादन संधारित्र) में स्थानांतरित किया जाता है।]] | ||
[[Image:Flyback converter PSS kneepoint trace.png|250px|thumb|चित्र 3: | [[Image:Flyback converter PSS kneepoint trace.png|250px|thumb|चित्र 3: तरंगरूप - प्राथमिक-पक्ष संवेदन तकनीकों का उपयोग करते हुए - 'नी बिंदु' को दिखा रहा है।]]प्रतिघाव परिवर्तित्र का आरेख चित्र 1 में देखा जा सकता है। यह ट्रांसफॉर्मर बनाने के लिए प्रेरित्र विभाजन के साथ बक-बूस्ट कन्वर्टर के समतुल्य है।<ref>[http://ecee.colorado.edu/~ecen4517/materials/flyback.pdf The Flyback Converter] - Lecture notes - ECEN4517 - Department of Electrical and Computer Engineering - University of Colorado, Boulder.</ref> इसलिए, दोनों परिवर्तित्र के प्रचालन सिद्धांत अधिक समान है: | ||
* जब स्विच बंद हो जाता है (चित्र 2 के ऊपर), ट्रांसफार्मर का प्राथमिक संसाधन प्रत्यक्ष रूप से निविष्ट वोल्टता स्रोत से संबद्ध होता है। ट्रांसफॉर्मर में प्रारम्भिक विद्युत प्रवाह और चुम्बकीय अभिवाह ट्रांसफॉर्मर में संग्रहण ऊर्जा में वृद्धि करता है। द्वितीयक कुंडली में प्रेरित वोल्टेज ऋणात्मक है, इसलिए विपरीत अभिनत डायोड (अर्थात अवरुद्ध) होता है। | * जब स्विच बंद हो जाता है (चित्र 2 के ऊपर), ट्रांसफार्मर का प्राथमिक संसाधन प्रत्यक्ष रूप से निविष्ट वोल्टता स्रोत से संबद्ध होता है। ट्रांसफॉर्मर में प्रारम्भिक विद्युत प्रवाह और चुम्बकीय अभिवाह ट्रांसफॉर्मर में संग्रहण ऊर्जा में वृद्धि करता है। द्वितीयक कुंडली में प्रेरित वोल्टेज ऋणात्मक है, इसलिए विपरीत अभिनत डायोड (अर्थात अवरुद्ध) होता है। उत्पादन संधारित्र उत्पादन विद्युत् भार की ऊर्जा की आपूर्ति करता है। | ||
* जब स्विच | * जब स्विच खोला जाता है (चित्र 2 के नीचे), प्राथमिक वर्तमान और चुंबकीय प्रवाह कम हो जाता है। द्वितीयक वोल्टता सकारात्मक अग्र अभिनत डायोड है जो विद्युत प्रवाह को ट्रांसफॉर्मर से प्रवाहित करने की अनुमति देता है। ट्रांसफॉर्मर केंद्रीय भाग से ऊर्जा संधारित्र को पुनर्भरण करती है और विद्युत भार की आपूर्ति करती है। | ||
परिवर्तित्र के उत्पादन में स्थानांतरित करने से पहले ट्रांसफॉर्मर में ऊर्जा भंडारण का संचालन टोपोलॉजी को सरलता से कुछ अतिरिक्त विद्युत् परिपथ तंत्र के साथ कई निष्पाद उत्पन्न करने की अनुमति देता है, हालांकि उत्पादन वोल्टता को घुमाव अनुपात के माध्यम से एक दूसरे से सुमेलन में सक्षम होना पड़ता है। इसके अतिरिक्त एक नियंत्रित रेल की आवश्यकता होती है जिसे अनियंत्रित रेलों पर भारण करने से पहले भारण करना पड़ता है, यह पीडब्लूएम को प्रारंभ करने और ट्रांसफॉर्मर को पर्याप्त ऊर्जा की आपूर्ति करने की अनुमति देता है। | |||
== संचालन == | == संचालन == | ||
प्रतिघाव परिवर्तित्र एक विलगित ऊर्जा परिवर्तित्र है। दो प्रचलित नियंत्रण योजनाएँ वोल्टता प्रणाली नियंत्रण और विद्युत प्रवाह प्रणाली नियंत्रण हैं। अधिकांश स्थितियों में संचालन के समय स्थिरता के लिए विद्युत प्रवाह प्रणाली को प्रभावी होना चाहिए। दोनों प्रणालियों को आउटपुट वोल्टता से संबंधित संकेत की आवश्यकता होती है। इस वोल्टेज को उत्पन्न करने के तीन सामान्य तरीके हैं: | |||
1. नियंत्रक को संकेत भेजने के लिए द्वितीयक | 1. नियंत्रक को संकेत भेजने के लिए द्वितीयक विद्युत् परिपथ तंत्र पर [[optocoupler|प्रकाशीय युग्मक]] का प्रयोग करें। | ||
2. | 2. कुण्डली पर एक अलग कुंडलन लगाएं और प्रारुप के तिर्यक् विनियमन पर निर्भर हो जाये। | ||
3. निर्वहन के | 3. निर्वहन के समय प्राथमिक पक्ष पर खड़े प्राथमिक दिष्ट धारा वोल्टेज के संदर्भ में वोल्टेज आयाम का नमूना। | ||
प्रकाशीय युग्मक को सम्मिलित करने वाली पहली तकनीक संकोचित वोल्टता और वर्तमान विनियमन प्राप्त करने के लिए उपयोग किया गया है, यद्यपि दूसरा दृष्टिकोण लागत-संवेदनशील अनुप्रयोगों के लिए विकसित किया गया है जहां आउटपुट को कठोरता से नियंत्रित करने की आवश्यकता नहीं है, किन्तु प्रकाशीय युग्मक सहित कई घटकों को समग्र अभिकल्पना से निष्कासित कर दिया जाना चाहिए। इसके अतिरिक्त जहां विश्वसनीयता संकटपूर्ण है उन अनुप्रयोगों में प्रकाशीय युग्मक प्रणाली के [[एमटीबीएफ]] (मीन टाइम बिटवीन फेल्योर) के लिए हानिकारक हो सकते हैं। तृतीय तकनीक, प्राथमिक-पक्ष संवेदन पहली तकनीक की तरह सटीक और दूसरी की तुलना में अधिक अल्पव्ययी हो सकती है, फिर भी इसके लिए न्यूनतम विद्युत भार की आवश्यकता होती है, जिससे कि निर्वहन-वृत्तांत होती रहें और प्राथमिक कुण्डली (टी-डिस्चार्ज के समय, चित्र 3 के अनुसार) में 1:एन द्वितीय वोल्टता के नमूने के सुविधा प्रदान करता रहे (टी- निर्वहन के समय, चित्र 3 के अनुसार)। | |||
प्राथमिक-पक्ष संवेदन तकनीक में भिन्नता होती है जहां आउटपुट वोल्टेज और विद्युत धारा का नियंत्रण, आईसी को नियंत्रित करने के लिए उपयोग की जाने वाली सहायक कुंडली में तरंगों के निर्देशन के द्वारा नियंत्रित किया जाता है जिससे वोल्टता और धारा विनियमन दोनों की सटीकता में सुधार हुआ है। सहायक प्राथमिक कुंडली का उपयोग उसी डिस्चार्ज चरण में शेष द्वितीयक के रूप में किया जाता है परंतु यह प्राथमिक दिष्ट धारा के साथ सामान्य रूप से संदर्भित एक संशोधित वोल्टेज बनाता है इसलिए इसके प्राथमिक पक्ष पर विचार किया जाता है। | |||
पहले | पहले पूरे प्रतिघाव तरंग रूप में एक माप लिया गया था जिसके कारण त्रुटि हुई थी, किन्तु यह सिद्ध किया गया था कि तथाकथित नी बिंदु (नी प्वॉइंट) पर माप (जब द्वितीयक धारा शून्य होती है, चित्र 3 देखें) द्वितीयक पक्ष व्यवहार के अधिक सटीक माप की अनुमति देता है। यह टोपोलॉजी अब मोबाइल फोन चार्जर्स जैसे अनुप्रयोगों में वलयन अवस्र्द्ध (चोक) परिवर्तित्र (आरसीसी) की जगह ले रही है। | ||
== सीमाएं == | == सीमाएं == | ||
सतत | सतत प्रणाली के निम्नलिखित नुकसान हैं, जो परिवर्तित्र के नियंत्रण को जटिल बनाते हैं: | ||
* | * परिवर्तित्र की प्रतिक्रिया में दाहिने अर्ध शून्य स्तर के कारण वोल्टता पुनर्भरण पाश को निम्न बैंडविड्थ की आवश्यकता होती है। | ||
* | * धारा प्रणाली नियंत्रण में उपयोग किए जाने वाले धारा पुनर्भरण पाश को उन स्थितियों में प्रवणता संपूर्ति की आवश्यकता होती है जहां कार्य चक्र 50% से ऊपर है। | ||
* पावर स्विच अब | * पावर स्विच अब सकारात्मक प्रवाह के साथ प्रारम्भ हो रहे हैं - इसका अर्थ है कि विरक्तिकारक गति (टर्न-ऑफ स्पीड) के अतिरिक्त, स्विचन अवयव में दक्षता और अपशिष्ट गर्मी को कम करने के लिए स्विच आरम्भ करने की गति (टर्न-ऑन स्पीड) भी महत्वपूर्ण है। सक्रिय क्लैंप प्रतिघाव<ref>{{cite web |title=एक्टिव क्लैम्प फ्लाईबैक क्या है|url=https://powerdensity.com/what-is-active-clamp-flyback-acf/ |website=Silanna Semiconductor|date=11 May 2021 }}</ref> एक ऐसी तकनीक है जो इस सीमा को कम करती है। | ||
असंतुलित | असंतुलित प्रणाली के निम्नलिखित नुकसान हैं, जो परिवर्तित्र की दक्षता को सीमित करते हैं: | ||
* | * प्रारूप में उच्च आरएमएस और शीर्ष धाराएं | ||
* | * प्रेरित्र में उच्च प्रवाह भ्रमण | ||
== अनुप्रयोग == | == अनुप्रयोग == | ||
* | * अल्प शक्ति स्विच-प्रणाली विद्युत् संभरण (सेल फोन चार्जर, पीसी में आपातोपयोगी विद्युत् संभरण) | ||
* | * निम्न लागत वाली बहु-निर्गत विद्युत् आपूर्ति (जैसे, मुख्य पीसी आपूर्ति <250 डब्ल्यू {{citation needed|date=October 2014}}) प्रतिघाव परिवर्तित्र का उपयोग सामान्यतः 50 से 100 डब्ल्यू शक्ति परास के साथ-साथ टीवी और कंप्यूटर मॉनिटर के लिए उच्च वोल्टेज विद्युत् आपूर्ति में किया जाता है - पावर इलेक्ट्रॉनिक्स, एरिकसन और मेक्सिमोविक के मूलतत्व। | ||
* टीवी और मॉनिटर में [[कैथोड रे ट्यूब]] के लिए उच्च वोल्टेज की आपूर्ति ( | * टीवी और मॉनिटर में [[कैथोड रे ट्यूब|कैथोड किरण नलिका]] के लिए उच्च वोल्टेज की आपूर्ति (प्रतिघाव परिवर्तित्र को प्रायः क्षैतिज विक्षेपण परिचालन के साथ जोड़ा जाता है) | ||
* उच्च वोल्टेज उत्पादन (जैसे, [[क्सीनन फ्लैश लैंप]], लेजर, कॉपियर, आदि के लिए) | * उच्च वोल्टेज उत्पादन (जैसे, [[क्सीनन फ्लैश लैंप]], लेजर, कॉपियर, आदि के लिए) | ||
* पृथक | * पृथक द्वार चालक | ||
== यह भी देखें == | == यह भी देखें == | ||
* | * अग्रिम परिवर्तित्र | ||
* [[जूल चोर]] - | * [[जूल चोर|जूल परखी (प्रतिदर्शी)]] - उदाहरण न्यूनतमवादी स्विचप्रणाली परिवर्तित्र | ||
== संदर्भ == | == संदर्भ == | ||
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Latest revision as of 18:40, 20 March 2023
प्रतिघाव परिवर्तित्र (फ्लाईबैक कनवर्टर) का उपयोग निविष्टि और किसी भी निष्पाद के मध्य गैल्वेनिक पृथक्करण के साथ एसी/डीसी और डीसी/डीसी रूपांतरण दोनों में किया जाता है। प्रतिघाव परिवर्तित्र एक ट्रांसफॉर्मर बनाने के लिए प्रेरित्र विभाजन के साथ एक बक-बूस्ट परिवर्तित्र है, जिससे कि पृथक्करण के अतिरिक्त लाभ के साथ वोल्टेज अनुपात को गुणा किया जा सके। उदाहरण के लिए, प्लाज्मा लैम्प या वोल्टेज गुणक चलाते समय बूस्ट परिवर्तित्र के दिष्टकारी डायोड को छोड़ दिया जाता है और उपकरण को प्रतिघाव ट्रांसफार्मर कहा जाता है।
संरचना और सिद्धांत
चित्र 2: प्रतिघाव परिवर्तित्र के संचालन में दो विन्यास: ऑन-स्टेट में ऊर्जा को निविष्टि वोल्टेज स्रोत से ट्रांसफार्मर में स्थानांतरित किया जाता है (उत्पादन संधारित्र उत्पादन विद्युत् भार को ऊर्जा की आपूर्ति करता है)। ऑफ-स्टेट में, ऊर्जा को ट्रांसफार्मर से आउटपुट विद्युत् भार (और उत्पादन संधारित्र) में स्थानांतरित किया जाता है।
प्रतिघाव परिवर्तित्र का आरेख चित्र 1 में देखा जा सकता है। यह ट्रांसफॉर्मर बनाने के लिए प्रेरित्र विभाजन के साथ बक-बूस्ट कन्वर्टर के समतुल्य है।[1] इसलिए, दोनों परिवर्तित्र के प्रचालन सिद्धांत अधिक समान है:
- जब स्विच बंद हो जाता है (चित्र 2 के ऊपर), ट्रांसफार्मर का प्राथमिक संसाधन प्रत्यक्ष रूप से निविष्ट वोल्टता स्रोत से संबद्ध होता है। ट्रांसफॉर्मर में प्रारम्भिक विद्युत प्रवाह और चुम्बकीय अभिवाह ट्रांसफॉर्मर में संग्रहण ऊर्जा में वृद्धि करता है। द्वितीयक कुंडली में प्रेरित वोल्टेज ऋणात्मक है, इसलिए विपरीत अभिनत डायोड (अर्थात अवरुद्ध) होता है। उत्पादन संधारित्र उत्पादन विद्युत् भार की ऊर्जा की आपूर्ति करता है।
- जब स्विच खोला जाता है (चित्र 2 के नीचे), प्राथमिक वर्तमान और चुंबकीय प्रवाह कम हो जाता है। द्वितीयक वोल्टता सकारात्मक अग्र अभिनत डायोड है जो विद्युत प्रवाह को ट्रांसफॉर्मर से प्रवाहित करने की अनुमति देता है। ट्रांसफॉर्मर केंद्रीय भाग से ऊर्जा संधारित्र को पुनर्भरण करती है और विद्युत भार की आपूर्ति करती है।
परिवर्तित्र के उत्पादन में स्थानांतरित करने से पहले ट्रांसफॉर्मर में ऊर्जा भंडारण का संचालन टोपोलॉजी को सरलता से कुछ अतिरिक्त विद्युत् परिपथ तंत्र के साथ कई निष्पाद उत्पन्न करने की अनुमति देता है, हालांकि उत्पादन वोल्टता को घुमाव अनुपात के माध्यम से एक दूसरे से सुमेलन में सक्षम होना पड़ता है। इसके अतिरिक्त एक नियंत्रित रेल की आवश्यकता होती है जिसे अनियंत्रित रेलों पर भारण करने से पहले भारण करना पड़ता है, यह पीडब्लूएम को प्रारंभ करने और ट्रांसफॉर्मर को पर्याप्त ऊर्जा की आपूर्ति करने की अनुमति देता है।
संचालन
प्रतिघाव परिवर्तित्र एक विलगित ऊर्जा परिवर्तित्र है। दो प्रचलित नियंत्रण योजनाएँ वोल्टता प्रणाली नियंत्रण और विद्युत प्रवाह प्रणाली नियंत्रण हैं। अधिकांश स्थितियों में संचालन के समय स्थिरता के लिए विद्युत प्रवाह प्रणाली को प्रभावी होना चाहिए। दोनों प्रणालियों को आउटपुट वोल्टता से संबंधित संकेत की आवश्यकता होती है। इस वोल्टेज को उत्पन्न करने के तीन सामान्य तरीके हैं:
1. नियंत्रक को संकेत भेजने के लिए द्वितीयक विद्युत् परिपथ तंत्र पर प्रकाशीय युग्मक का प्रयोग करें।
2. कुण्डली पर एक अलग कुंडलन लगाएं और प्रारुप के तिर्यक् विनियमन पर निर्भर हो जाये।
3. निर्वहन के समय प्राथमिक पक्ष पर खड़े प्राथमिक दिष्ट धारा वोल्टेज के संदर्भ में वोल्टेज आयाम का नमूना।
प्रकाशीय युग्मक को सम्मिलित करने वाली पहली तकनीक संकोचित वोल्टता और वर्तमान विनियमन प्राप्त करने के लिए उपयोग किया गया है, यद्यपि दूसरा दृष्टिकोण लागत-संवेदनशील अनुप्रयोगों के लिए विकसित किया गया है जहां आउटपुट को कठोरता से नियंत्रित करने की आवश्यकता नहीं है, किन्तु प्रकाशीय युग्मक सहित कई घटकों को समग्र अभिकल्पना से निष्कासित कर दिया जाना चाहिए। इसके अतिरिक्त जहां विश्वसनीयता संकटपूर्ण है उन अनुप्रयोगों में प्रकाशीय युग्मक प्रणाली के एमटीबीएफ (मीन टाइम बिटवीन फेल्योर) के लिए हानिकारक हो सकते हैं। तृतीय तकनीक, प्राथमिक-पक्ष संवेदन पहली तकनीक की तरह सटीक और दूसरी की तुलना में अधिक अल्पव्ययी हो सकती है, फिर भी इसके लिए न्यूनतम विद्युत भार की आवश्यकता होती है, जिससे कि निर्वहन-वृत्तांत होती रहें और प्राथमिक कुण्डली (टी-डिस्चार्ज के समय, चित्र 3 के अनुसार) में 1:एन द्वितीय वोल्टता के नमूने के सुविधा प्रदान करता रहे (टी- निर्वहन के समय, चित्र 3 के अनुसार)।
प्राथमिक-पक्ष संवेदन तकनीक में भिन्नता होती है जहां आउटपुट वोल्टेज और विद्युत धारा का नियंत्रण, आईसी को नियंत्रित करने के लिए उपयोग की जाने वाली सहायक कुंडली में तरंगों के निर्देशन के द्वारा नियंत्रित किया जाता है जिससे वोल्टता और धारा विनियमन दोनों की सटीकता में सुधार हुआ है। सहायक प्राथमिक कुंडली का उपयोग उसी डिस्चार्ज चरण में शेष द्वितीयक के रूप में किया जाता है परंतु यह प्राथमिक दिष्ट धारा के साथ सामान्य रूप से संदर्भित एक संशोधित वोल्टेज बनाता है इसलिए इसके प्राथमिक पक्ष पर विचार किया जाता है।
पहले पूरे प्रतिघाव तरंग रूप में एक माप लिया गया था जिसके कारण त्रुटि हुई थी, किन्तु यह सिद्ध किया गया था कि तथाकथित नी बिंदु (नी प्वॉइंट) पर माप (जब द्वितीयक धारा शून्य होती है, चित्र 3 देखें) द्वितीयक पक्ष व्यवहार के अधिक सटीक माप की अनुमति देता है। यह टोपोलॉजी अब मोबाइल फोन चार्जर्स जैसे अनुप्रयोगों में वलयन अवस्र्द्ध (चोक) परिवर्तित्र (आरसीसी) की जगह ले रही है।
सीमाएं
सतत प्रणाली के निम्नलिखित नुकसान हैं, जो परिवर्तित्र के नियंत्रण को जटिल बनाते हैं:
- परिवर्तित्र की प्रतिक्रिया में दाहिने अर्ध शून्य स्तर के कारण वोल्टता पुनर्भरण पाश को निम्न बैंडविड्थ की आवश्यकता होती है।
- धारा प्रणाली नियंत्रण में उपयोग किए जाने वाले धारा पुनर्भरण पाश को उन स्थितियों में प्रवणता संपूर्ति की आवश्यकता होती है जहां कार्य चक्र 50% से ऊपर है।
- पावर स्विच अब सकारात्मक प्रवाह के साथ प्रारम्भ हो रहे हैं - इसका अर्थ है कि विरक्तिकारक गति (टर्न-ऑफ स्पीड) के अतिरिक्त, स्विचन अवयव में दक्षता और अपशिष्ट गर्मी को कम करने के लिए स्विच आरम्भ करने की गति (टर्न-ऑन स्पीड) भी महत्वपूर्ण है। सक्रिय क्लैंप प्रतिघाव[2] एक ऐसी तकनीक है जो इस सीमा को कम करती है।
असंतुलित प्रणाली के निम्नलिखित नुकसान हैं, जो परिवर्तित्र की दक्षता को सीमित करते हैं:
- प्रारूप में उच्च आरएमएस और शीर्ष धाराएं
- प्रेरित्र में उच्च प्रवाह भ्रमण
अनुप्रयोग
- अल्प शक्ति स्विच-प्रणाली विद्युत् संभरण (सेल फोन चार्जर, पीसी में आपातोपयोगी विद्युत् संभरण)
- निम्न लागत वाली बहु-निर्गत विद्युत् आपूर्ति (जैसे, मुख्य पीसी आपूर्ति <250 डब्ल्यू[citation needed]) प्रतिघाव परिवर्तित्र का उपयोग सामान्यतः 50 से 100 डब्ल्यू शक्ति परास के साथ-साथ टीवी और कंप्यूटर मॉनिटर के लिए उच्च वोल्टेज विद्युत् आपूर्ति में किया जाता है - पावर इलेक्ट्रॉनिक्स, एरिकसन और मेक्सिमोविक के मूलतत्व।
- टीवी और मॉनिटर में कैथोड किरण नलिका के लिए उच्च वोल्टेज की आपूर्ति (प्रतिघाव परिवर्तित्र को प्रायः क्षैतिज विक्षेपण परिचालन के साथ जोड़ा जाता है)
- उच्च वोल्टेज उत्पादन (जैसे, क्सीनन फ्लैश लैंप, लेजर, कॉपियर, आदि के लिए)
- पृथक द्वार चालक
यह भी देखें
- अग्रिम परिवर्तित्र
- जूल परखी (प्रतिदर्शी) - उदाहरण न्यूनतमवादी स्विचप्रणाली परिवर्तित्र
संदर्भ
- Billings, Keith (1999), Switchmode Power Supply Handbook (Second ed.), McGraw-Hill, ISBN 0-07-006719-8
Wikimedia Commons has media related to Flyback converters.
- ↑ The Flyback Converter - Lecture notes - ECEN4517 - Department of Electrical and Computer Engineering - University of Colorado, Boulder.
- ↑ "एक्टिव क्लैम्प फ्लाईबैक क्या है". Silanna Semiconductor. 11 May 2021.
