डीसी से डीसी परिवर्तक: Difference between revisions
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रैखिक नियामक जो इनपुट वोल्टेज से स्वतंत्र एक स्थिर डीसी आउटपुट के लिए उपयोग किए जाते हैं और गर्मी के रूप में अतिरिक्त वोल्ट-एम्पीयर को नष्ट करके उच्च लेकिन कम स्थिर इनपुट से आउटपुट लोड को डीसी-टू-डीसी कन्वर्टर्स के रूप में वर्णित किया जा सकता है, लेकिन यह सामान्य नहीं है उपयोग। (वही एक साधारण [[वोल्टेज घटाव]]र रोकनेवाला के बारे में कहा जा सकता है, चाहे वह निम्नलिखित वोल्टेज रेगुलेटर या [[ज़ेनर डायोड]] द्वारा स्थिर किया गया हो या नहीं।) | रैखिक नियामक जो इनपुट वोल्टेज से स्वतंत्र एक स्थिर डीसी आउटपुट के लिए उपयोग किए जाते हैं और गर्मी के रूप में अतिरिक्त वोल्ट-एम्पीयर को नष्ट करके उच्च लेकिन कम स्थिर इनपुट से आउटपुट लोड को डीसी-टू-डीसी कन्वर्टर्स के रूप में वर्णित किया जा सकता है, लेकिन यह सामान्य नहीं है उपयोग। (वही एक साधारण [[वोल्टेज घटाव]]र रोकनेवाला के बारे में कहा जा सकता है, चाहे वह निम्नलिखित वोल्टेज रेगुलेटर या [[ज़ेनर डायोड]] द्वारा स्थिर किया गया हो या नहीं।) | ||
साधारण | साधारण संधारित्र [[वोल्टेज डबललर]] और डिक्सन मल्टीप्लायर सर्किट भी हैं जो डायोड और कैपेसिटर का उपयोग करके डीसी वोल्टेज को एक पूर्णांक मान से गुणा करते हैं, आमतौर पर केवल एक छोटा करंट देते हैं। | ||
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* बूस्ट-बक इनवर्टिंग द्विदिश डीसी-टू-डीसी परिवर्तक | * बूस्ट-बक इनवर्टिंग द्विदिश डीसी-टू-डीसी परिवर्तक | ||
* SEPIC द्विदिश डीसी-टू-डीसी परिवर्तक | * SEPIC द्विदिश डीसी-टू-डीसी परिवर्तक | ||
* CUK | * CUK द्विदिश डीसी-टू-डीसी परिवर्तक | ||
बहु-पृथक द्विदिश डीसी-टू-डीसी कन्वर्टर्स भी आमतौर पर उन मामलों में उपयोग किए जाते हैं जहां गैल्वेनिक अलगाव की आवश्यकता होती है।<ref>[https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=8811451&tag=1/ Topologies and Control Schemes of Bidirectional DC–DC Power Converters: An Overview https://ieeexplore.ieee.org]</ref> | |||
* द्विदिशीय फ्लाईबैक | * द्विदिशीय फ्लाईबैक | ||
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{{main| | {{main|प्रभारी पंप}} | ||
स्विच्ड कैपेसिटर कन्वर्टर्स अलग-अलग टोपोलॉजी में कैपेसिटर को इनपुट और आउटपुट से वैकल्पिक रूप से जोड़ने पर निर्भर करते हैं। उदाहरण के लिए, एक स्विच्ड-कैपेसिटर रिड्यूसिंग कन्वर्टर श्रृंखला में दो कैपेसिटर चार्ज कर सकता है और फिर उन्हें समानांतर में डिस्चार्ज कर सकता है। यह समान आउटपुट पावर (100% से कम की दक्षता से कम) का उत्पादन करेगा, आदर्श रूप से, आधा इनपुट वोल्टेज और दो बार करंट। क्योंकि वे चार्ज की असतत मात्रा पर काम करते हैं, इन्हें कभी-कभी चार्ज पंप कन्वर्टर्स भी कहा जाता है। वे आम तौर पर उन अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं जिनके लिए अपेक्षाकृत छोटी धाराओं की आवश्यकता होती है, क्योंकि उच्च धाराओं में बढ़ी हुई दक्षता और स्विच-मोड कन्वर्टर्स के छोटे आकार उन्हें बेहतर विकल्प बनाते हैं।<ref>{{Cite book|title = Control of Parallel Converters for Load Sharing with Seamless Transfer between Grid Connected and Islanded Modes|url = http://eprints.qut.edu.au/14216/|website = eprints.qut.edu.au|date = 2008|access-date = 2016-01-19|first1 = Ritwik|last1 = Majumder|first2 = Arindam|last2 = Ghosh|first3 = Gerard F.|last3 = Ledwich|first4 = Firuz|last4 = Zare| isbn=9781424419067 }}</ref> उनका उपयोग अत्यधिक उच्च वोल्टेज पर भी किया जाता है, क्योंकि ऐसे वोल्टेज पर चुंबकत्व टूट जाएगा। | |||
मोटर - | == विद्युत यांत्रिक रूपांतरण == | ||
{{Main|मोटर-जनरेटर}} | |||
[[File:Rotierender Umformer.jpg|thumb|right|अलग मोटर और जनरेटर के साथ एक मोटर जनरेटर।]]मोटर-जनरेटर सेट, मुख्य रूप से ऐतिहासिक रुचि का, [[विद्युत मोटर]] और जनरेटर एक साथ युग्मित होता है। [[डायनेमोटर]] दोनों कार्यों को एक इकाई में जोड़ता है जिसमें मोटर और जेनरेटर दोनों कार्यों के लिए कॉइल एक ही रोटर के चारों ओर घाव होते हैं; दोनों कॉइल एक ही बाहरी क्षेत्र कॉइल या मैग्नेट साझा करते हैं।<ref name=arrl1976/>आम तौर पर मोटर कॉइल शाफ्ट के एक छोर पर एक [[कम्यूटेटर (विद्युत)]] से संचालित होते हैं, जब जनरेटर कॉइल शाफ्ट के दूसरे छोर पर दूसरे कम्यूटेटर को आउटपुट करता है। संपूर्ण रोटर और शाफ्ट असेंबली मशीनों की एक जोड़ी की तुलना में आकार में छोटी है, और इसमें कोई खुला ड्राइव शाफ्ट नहीं हो सकता है। | |||
मोटर-जनरेटर डीसी और एसी वोल्टेज और चरण मानकों के किसी भी संयोजन के बीच परिवर्तित हो सकते हैं। बड़े मोटर-जनरेटर सेट व्यापक रूप से बिजली की औद्योगिक मात्रा में परिवर्तित करने के लिए उपयोग किए जाते थे जबकि छोटी इकाइयों का उपयोग बैटरी पावर (6, 12 या 24 वी डीसी) को उच्च डीसी वोल्टेज में परिवर्तित करने के लिए किया जाता था, जिसे [[वेक्यूम - ट्यूब]] (थर्मियोनिक वाल्व) उपकरण संचालित करने की आवश्यकता होती थी। . | |||
== | वाहन बैटरी द्वारा आपूर्ति की तुलना में अधिक वोल्टेज पर कम बिजली की आवश्यकताओं के लिए, वाइब्रेटर या "बजर" बिजली की आपूर्ति का उपयोग किया जाता था। वाइब्रेटर यांत्रिक रूप से दोलन करता है, ऐसे संपर्कों के साथ जो प्रति सेकंड कई बार बैटरी की ध्रुवीयता को बदलते हैं, डीसी को [[स्क्वेर वेव]] एसी में प्रभावी रूप से परिवर्तित करते हैं, जिसे तब आवश्यक आउटपुट वोल्टेज (एस) के ट्रांसफॉर्मर को खिलाया जा सकता है।<ref name=vib/>इसने एक विशिष्ट गुलजार शोर किया। | ||
== विद्युत रासायनिक रूपांतरण == | |||
[[वैनेडियम रेडॉक्स बैटरी]] जैसे रेडॉक्स [[प्रवाह बैटरी]] का उपयोग करके किलोवाट से मेगावाट रेंज में डीसी से डीसी रूपांतरण का एक और साधन प्रस्तुत किया जाता है। | |||
== अराजक व्यवहार == | == अराजक व्यवहार == | ||
डीसी-टू-डीसी परिवर्तक विभिन्न प्रकार के [[अराजकता सिद्धांत]] | डीसी-टू-डीसी परिवर्तक विभिन्न प्रकार के [[अराजकता सिद्धांत]] गतिकी जैसे [[द्विभाजन सिद्धांत]],<ref>{{cite conference |last= Tse |first= Chi K. |author2= Bernardo, Mario Di |title= Complex behavior in switching power converters| publisher= Proceedings of the IEEE |year=2002 |pages=768–781}}</ref> [[संकट (गतिशील प्रणाली)]], आंतरायिकता के अधीन हैं।<ref>{{cite conference |chapter= Study of bifurcation and chaos in dc-dc boost converter using discrete-time map |last= Iqbal |first= Sajid |title= 2014 International Conference on Mechatronics and Control (ICMC) |display-authors=etal |year= 2014|pages= 1813–1817 | doi=10.1109/ICMC.2014.7231874 |publisher= IEEE International Conference on Mechatronics and Control (ICMC'2014) 2014|isbn= 978-1-4799-2538-4 }}</ref><ref>{{cite journal |last= Fossas |first= Enric |author2= Olivar, Gerard |title= Study of chaos in the buck converter |publisher= Circuits and Systems I: Fundamental Theory and Applications, IEEE Transactions on |year=1996 |pages=13–25}}</ref> | ||
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: अवांछित विद्युत और विद्युत चुम्बकीय [[संकेत शोर]], आमतौर पर कलाकृतियों को स्विच करना। | : अवांछित विद्युत और विद्युत चुम्बकीय [[संकेत शोर]], आमतौर पर कलाकृतियों को स्विच करना। | ||
; आरएफ शोर | ; आरएफ शोर | ||
: स्विचिंग | : स्विचिंग कन्वर्टर्स स्वाभाविक रूप से स्विचिंग आवृत्ति और उसके हार्मोनिक्स पर रेडियो तरंगों का उत्सर्जन करते हैं। स्विचिंग कन्वर्टर्स जो त्रिकोणीय स्विचिंग करंट का उत्पादन करते हैं, जैसे कि [[विभाजन-पीआई टोपोलॉजी]] | स्प्लिट-पीआई, [[अग्रिम कनवर्टर|अग्रिम परिवर्तक]], या निरंतर वर्तमान मोड में ćuk परिवर्तक, अन्य स्विचिंग कन्वर्टर्स की तुलना में कम हार्मोनिक शोर पैदा करते हैं।<ref name="hoskins" />आरएफ शोर विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (ईएमआई) का कारण बनता है। स्वीकार्य स्तर आवश्यकताओं पर निर्भर करते हैं, उदा। आरएफ सर्किटरी से निकटता को नियमों को पूरा करने की तुलना में अधिक दमन की आवश्यकता है। | ||
; कॉइल-एकीकृत डीसी/डीसी परिवर्तक | ; कॉइल-एकीकृत डीसी/डीसी परिवर्तक | ||
: इनमें एक पावर कंट्रोल आईसी, कॉइल, कैपेसिटर और रेसिस्टर शामिल हो सकते हैं; | : इनमें एक पावर कंट्रोल आईसी, कॉइल, कैपेसिटर और रेसिस्टर शामिल हो सकते हैं; एक एकीकृत समाधान में घटकों की एक छोटी संख्या के साथ बढ़ते स्थान को कम करता है। | ||
; इनपुट शोर | ; इनपुट शोर | ||
: इनपुट वोल्टेज में गैर- | : इनपुट वोल्टेज में गैर-नगण्य शोर हो सकता है। इसके अतिरिक्त, यदि कनवर्टर तेज लोड किनारों के साथ इनपुट को लोड करता है, तो कनवर्टर बिजली की आपूर्ति लाइनों से आरएफ शोर का उत्सर्जन कर सकता है। इसे कनवर्टर के इनपुट चरण में उचित फ़िल्टरिंग से रोका जाना चाहिए। | ||
; आउटपुट शोर | ; आउटपुट शोर | ||
: | : आदर्श डीसी-टू-डीसी कनवर्टर का आउटपुट एक फ्लैट, निरंतर आउटपुट वोल्टेज है। हालांकि, वास्तविक कन्वर्टर्स एक डीसी आउटपुट का उत्पादन करते हैं, जिस पर विद्युत शोर के कुछ स्तर आरोपित होते हैं। स्विचिंग कन्वर्टर्स स्विचिंग आवृत्ति और उसके हार्मोनिक्स पर स्विचिंग शोर उत्पन्न करते हैं। इसके अतिरिक्त, सभी इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में कुछ [[थर्मल शोर]]होता है। कुछ संवेदनशील रेडियो-आवृत्ति और एनालॉग सर्किटों को इतने कम शोर के साथ बिजली की आपूर्ति की आवश्यकता होती है कि यह केवल एक रैखिक नियामक द्वारा प्रदान की जा सकती है।<ref>{{Cite web|last=Bhimsen|date=2021-10-30|title=Linear voltage regulator and its application|url=https://electronics-fun.com/linear-voltage-regulator-and-its-application/|access-date=2021-10-30|website=electronics fun|language=en-US}}</ref> कुछ एनालॉग सर्किट जिन्हें अपेक्षाकृत कम शोर के साथ बिजली की आपूर्ति की आवश्यकता होती है, कुछ कम-शोर वाले स्विचिंग कन्वर्टर्स को सहन कर सकते हैं, उदा। चौकोर तरंगों के बजाय निरंतर त्रिकोणीय तरंगों का उपयोग करना।<ref name="hoskins">[http://www.linear.com/docs/4173 Making -5V 14-bit Quiet, section of Linear Technology Application Note 84, Kevin Hoskins, 1997, pp 57-59]</ref> | ||
== यह भी देखें == | == यह भी देखें == | ||
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| Part of a series on |
| Power engineering |
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| Electric power conversion |
| Electric power infrastructure |
| Electric power systems components |
एक डीसी-टू-डीसी परिवर्तक विद्युत सर्किट या इलेक्ट्रोमेकैनिकल डिवाइस है जो प्रत्यक्ष वर्तमान (डीसी) के स्रोत को वोल्टेज स्तर से दूसरे में परिवर्तित करता है। यह एक प्रकार का विद्युत शक्ति परिवर्तक है। बिजली का स्तर बहुत कम (छोटी बैटरी) से लेकर बहुत अधिक (हाई-वोल्टेज पॉवर ट्रांसमिशन) तक होता है।
इतिहास
पावर सेमीकंडक्टर्स के विकास से पहले, डीसी आपूर्ति के वोल्टेज को उच्च वोल्टेज में परिवर्तित करने का एक तरीका, कम-शक्ति अनुप्रयोगों के लिए, इसे वाइब्रेटर (इलेक्ट्रॉनिक) का उपयोग करके एसी में परिवर्तित करना था, फिर एक स्टेप-अप ट्रांसफार्मर द्वारा, और अंत में सही करनेवाला।[1][2] जहां उच्च शक्ति की आवश्यकता होती थी, अक्सर एक मोटर-जनरेटर इकाई का उपयोग किया जाता था, जिसमें एक इलेक्ट्रिक मोटर एक जनरेटर चलाती थी जो वांछित वोल्टेज का उत्पादन करती थी। (मोटर और जनरेटर अलग-अलग उपकरण हो सकते हैं, या उन्हें बिना किसी बाहरी शक्ति शाफ्ट के एक एकल "डायनामोटर" इकाई में जोड़ा जा सकता है।) इन अपेक्षाकृत अक्षम और महंगे डिजाइनों का उपयोग केवल तभी किया जाता था जब कार रेडियो को शक्ति देने के लिए कोई विकल्प नहीं था। (जो तब थर्मिओनिक वाल्व (ट्यूब) का उपयोग करता था जिसके लिए 6 या 12 वी कार बैटरी से उपलब्ध वोल्टेज की तुलना में बहुत अधिक वोल्टेज की आवश्यकता होती है)।[1]शक्ति अर्धचालकों और एकीकृत परिपथों की शुरूआत ने इसे नीचे वर्णित तकनीकों के उपयोग से आर्थिक रूप से व्यवहार्य बना दिया। उदाहरण के लिए, पहले ट्रांसफॉर्मर के इनपुट के रूप में डीसी बिजली की आपूर्ति को उच्च-आवृत्ति एसी में परिवर्तित कर रहा है - यह उच्च आवृत्ति के कारण छोटा, हल्का और सस्ता है - जो वोल्टेज को बदलता है जो वापस डीसी में सुधारा जाता है।[3] हालांकि 1976 तक ट्रांजिस्टर कार रेडियो रिसीवरों को उच्च वोल्टेज की आवश्यकता नहीं थी, कुछ शौकिया रेडियो ऑपरेटरों ने उच्च वोल्टेज की आवश्यकता वाले मोबाइल ट्रान्सीवरके लिए वाइब्रेटर आपूर्ति और डायनेमोटर्स का उपयोग करना जारी रखा, हालांकि ट्रांजिस्टरीकृत बिजली आपूर्ति उपलब्ध थी। [4]
जबकि एक रेखीय नियामक या यहां तक कि एक अवरोधक के साथ उच्च से कम वोल्टेज प्राप्त करना संभव था, इन विधियों ने गर्मी के रूप में अतिरिक्त को नष्ट कर दिया; ऊर्जा-कुशल रूपांतरण केवल सॉलिड-स्टेट स्विच-मोड सर्किट के साथ ही संभव हुआ।
उपयोग
डीसी-टू-डीसी परिवर्तक का उपयोग पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों जैसे मोबाइल फ़ोन और लैपटॉप कंप्यूटर में किया जाता है, जिन्हें मुख्य रूप से बैटरी (बिजली) से बिजली की आपूर्ति की जाती है। इस तरह के इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में अक्सर कई उप-सर्किट होते हैं, जिनमें से प्रत्येक की अपनी वोल्टेज स्तर की आवश्यकता बैटरी या बाहरी आपूर्ति (कभी-कभी आपूर्ति वोल्टेज से अधिक या कम) से भिन्न होती है। इसके अतिरिक्त, बैटरी वोल्टेज घट जाती है क्योंकि इसकी संग्रहीत ऊर्जा समाप्त हो जाती है। स्विच किए गए डीसी से डीसी परिवर्तक आंशिक रूप से कम बैटरी वोल्टेज से वोल्टेज बढ़ाने के लिए एक विधि प्रदान करते हैं जिससे एक ही चीज़ को पूरा करने के लिए कई बैटरी का उपयोग करने के बजाय स्थान की बचत होती है।
अधिकांश डीसी-टू-डीसी कनवर्टर सर्किट आउटपुट वोल्टेज को भी नियंत्रित करते हैं। कुछ अपवादों में उच्च दक्षता वाले एलईडी पावर स्रोत शामिल हैं, जो डीसी से डीसी कनवर्टर का एक प्रकार है जो एल ई डी के माध्यम से वर्तमान को नियंत्रित करता है, और साधारण चार्ज पंप जो आउटपुट वोल्टेज को दोगुना या तिगुना कर देता है।
डीसी-टू-डीसी परिवर्तक जो फोटोवोल्टिक प्रणालियों और पवन टर्बाइनों के लिए ऊर्जा फसल को अधिकतम करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, उन्हें शक्ति अनुकूलक कहा जाता है।
50-60 हर्ट्ज की मुख्य आवृत्तियों पर वोल्टेज रूपांतरण के लिए उपयोग किए जाने वाले ट्रांसफार्मर कुछ वाट से अधिक की शक्तियों के लिए बड़े और भारी होने चाहिए। यह उन्हें महंगा बनाता है, और वे अपने वाइंडिंग में ऊर्जा हानि और उनके कोर में एड़ी धाराओं के कारण होते हैं। डीसी-टू-डीसी तकनीकें जो ट्रांसफॉर्मर या इंडक्टर्स का उपयोग करती हैं, बहुत अधिक आवृत्तियों पर काम करती हैं, जिसके लिए केवल बहुत छोटे, हल्के और सस्ते घाव वाले घटकों की आवश्यकता होती है। नतीजतन इन तकनीकों का उपयोग तब भी किया जाता है जहां एक मुख्य ट्रांसफार्मर का उपयोग किया जा सकता है; उदाहरण के लिए, घरेलू इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए डीसी में मुख्य वोल्टेज को सुधारना बेहतर होता है, वांछित वोल्टेज पर इसे उच्च आवृत्ति एसी में बदलने के लिए स्विच-मोड तकनीकों का उपयोग करें, फिर, आमतौर पर, डीसी को सुधारें। संपूर्ण जटिल सर्किट एक ही आउटपुट के साधारण साधन ट्रांसफार्मर सर्किट की तुलना में सस्ता और अधिक कुशल है। विभिन्न वोल्टेज स्तरों के संदर्भ में डीसी-टू-डीसी परिवर्तक का व्यापक रूप से डीसी माइक्रोग्रिड अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया जाता है।
इलेक्ट्रॉनिक रूपांतरण
प्रैक्टिकल इलेक्ट्रॉनिक कन्वर्टर्स स्विचिंग तकनीकों का उपयोग करते हैं। स्विच्ड-मोड डीसी-टू-डीसी कन्वर्टर्स एक डीसी वोल्टेज स्तर को दूसरे में परिवर्तित करते हैं, जो इनपुट ऊर्जा को अस्थायी रूप से संग्रहीत करके और फिर उस ऊर्जा को एक अलग वोल्टेज पर आउटपुट में जारी करके उच्च या निम्न हो सकता है। भंडारण या तो चुंबकीय क्षेत्र भंडारण घटकों (प्रेरक, ट्रांसफार्मर) या विद्युत क्षेत्र भंडारण घटकों (कैपेसिटर) में हो सकता है। यह रूपांतरण विधि वोल्टेज को बढ़ा या घटा सकती है। रैखिक वोल्टेज विनियमन की तुलना में स्विचिंग रूपांतरण अक्सर अधिक शक्ति-कुशल होता है (विशिष्ट दक्षता 75% से 98% है), जो गर्मी के रूप में अवांछित शक्ति को नष्ट कर देता है। दक्षता के लिए तेजी से अर्धचालक उपकरण उठने और गिरने के समय की आवश्यकता होती है; हालांकि, ये तेजी से बदलाव सर्किट डिजाइन को चुनौतीपूर्ण बनाने के लिए लेआउट परजीवी प्रभावों के साथ गठबंधन करते हैं।[5]स्विच्ड-मोड कन्वर्टर की उच्च दक्षता आवश्यक हीट सिंकिंग को कम करती है, और पोर्टेबल उपकरणों के बैटरी धीरज को बढ़ाती है। पावर फील्ड इफ़ेक्ट ट्रांजिस्टर के उपयोग के कारण 1980 के दशक के उत्तरार्ध से दक्षता में सुधार हुआ है, जो पावर द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर की तुलना में उच्च आवृत्तियों पर कम switching losses के साथ अधिक कुशलता से स्विच करने में सक्षम हैं, और कम जटिल ड्राइव सर्किटरी का उपयोग करते हैं। डीसी-डीसी कन्वर्टर्स में एक और महत्वपूर्ण सुधार फ्लाईबैक डायोडको सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन[6]के साथ पावर एफईटी का उपयोग करके बदलना है, जिसका "प्रतिरोध" बहुत कम है, जिससे स्विचिंग लॉस कम हो जाता है। पावर सेमीकंडक्टर्स की व्यापक उपलब्धता से पहले, कम-पावर डीसी-टू-डीसी सिंक्रोनस कन्वर्टर्स में एक इलेक्ट्रो-मैकेनिकल वाइब्रेटर शामिल होता है, जिसके बाद वोल्टेज स्टेप-अप ट्रांसफॉर्मर एक वैक्यूम ट्यूब या सेमीकंडक्टर रेक्टिफायर, या वाइब्रेटर पर सिंक्रोनस रेक्टिफायर कॉन्टैक्ट्स को फीड करता है।
अधिकांश डीसी-टू-डीसी कन्वर्टर्स को समर्पित इनपुट से आउटपुट तक केवल एक दिशा में बिजली ले जाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। हालांकि, सभी स्विचिंग रेगुलेटर टोपोलॉजी को द्विदिश बनाया जा सकता है और स्वतंत्र रूप से नियंत्रित सक्रिय सुधार के साथ सभी डायोड को बदलकर किसी भी दिशा में शक्ति को स्थानांतरित करने में सक्षम बनाया जा सकता है। एक द्विदिश कनवर्टर उपयोगी है, उदाहरण के लिए, वाहनों के पुनर्योजी ब्रेक की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों में, जहां ड्राइविंग करते समय पहियों को बिजली की आपूर्ति की जाती है, लेकिन ब्रेकिंग के दौरान पहियों द्वारा आपूर्ति की जाती है।
हालांकि उन्हें कुछ घटकों की आवश्यकता होती है, स्विचिंग कन्वर्टर्स इलेक्ट्रॉनिक रूप से जटिल होते हैं। सभी उच्च-आवृत्ति सर्किटों की तरह, उनके घटकों को सावधानीपूर्वक निर्दिष्ट किया जाना चाहिए और स्थिर संचालन को प्राप्त करने के लिए भौतिक रूप से व्यवस्थित किया जाना चाहिए और स्वीकार्य स्तर पर स्विचिंग शोर (ईएमआई / आरएफआई) रखना चाहिए।[7] वोल्टेज-ड्रॉपिंग अनुप्रयोगों में रैखिक नियामकों की तुलना में उनकी लागत अधिक है, लेकिन चिप डिजाइन में प्रगति के साथ उनकी लागत घट रही है।
डीसी-टू-डीसी कन्वर्टर्स कुछ अतिरिक्त घटकों की आवश्यकता वाले एकीकृत सर्किट (आईसी) के रूप में उपलब्ध हैं। कन्वर्टर्स पूर्ण हाइब्रिड परिपथ मॉड्यूल के रूप में भी उपलब्ध हैं, जो इलेक्ट्रॉनिक असेंबली के भीतर उपयोग के लिए तैयार हैं।
रैखिक नियामक जो इनपुट वोल्टेज से स्वतंत्र एक स्थिर डीसी आउटपुट के लिए उपयोग किए जाते हैं और गर्मी के रूप में अतिरिक्त वोल्ट-एम्पीयर को नष्ट करके उच्च लेकिन कम स्थिर इनपुट से आउटपुट लोड को डीसी-टू-डीसी कन्वर्टर्स के रूप में वर्णित किया जा सकता है, लेकिन यह सामान्य नहीं है उपयोग। (वही एक साधारण वोल्टेज घटावर रोकनेवाला के बारे में कहा जा सकता है, चाहे वह निम्नलिखित वोल्टेज रेगुलेटर या ज़ेनर डायोड द्वारा स्थिर किया गया हो या नहीं।)
साधारण संधारित्र वोल्टेज डबललर और डिक्सन मल्टीप्लायर सर्किट भी हैं जो डायोड और कैपेसिटर का उपयोग करके डीसी वोल्टेज को एक पूर्णांक मान से गुणा करते हैं, आमतौर पर केवल एक छोटा करंट देते हैं।
चुंबकीय
इन डीसी-टू-डीसी कन्वर्टर्स में, ऊर्जा समय-समय पर एक प्रारंभ करनेवाला या एक ट्रांसफार्मर में चुंबकीय क्षेत्र से संग्रहीत और जारी की जाती है, आमतौर पर 300 किलोहर्ट्ज़ से 10 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति सीमा के भीतर। चार्जिंग वोल्टेज के कर्तव्य चक्र (अर्थात, चालू/बंद समय का अनुपात) को समायोजित करके, लोड को हस्तांतरित शक्ति की मात्रा को अधिक आसानी से नियंत्रित किया जा सकता है, हालांकि यह नियंत्रण इनपुट करंट पर भी लागू किया जा सकता है, आउटपुट चालू, या निरंतर शक्ति बनाए रखने के लिए। ट्रांसफार्मर-आधारित कन्वर्टर्स इनपुट और आउटपुट के बीच अलगाव प्रदान कर सकते हैं। सामान्य तौर पर, डीसी-टू-डीसी कनवर्टर शब्द इन स्विचिंग कन्वर्टर्स में से एक को संदर्भित करता है। ये सर्किट एक स्विच-मोड बिजली की आपूर्ति का दिल हैं। कई टोपोलॉजी मौजूद हैं। यह तालिका सबसे आम दिखाती है।
| Forward (energy transfers through the magnetic field) | Flyback (energy is stored in the magnetic field) | |
|---|---|---|
| No transformer (non-isolated) |
|
|
| ||
| ||
| With transformer (isolatable) |
|
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इसके अलावा, प्रत्येक टोपोलॉजी हो सकती है:
- हार्ड स्विच किया गया
- पूर्ण वोल्टेज और पूर्ण धारा दोनों के संपर्क में आने पर ट्रांजिस्टर जल्दी स्विच हो जाते हैं
- गुंजयमान
- एक एलसी सर्किट ट्रांजिस्टर और इसके माध्यम से करंट में वोल्टेज को आकार देता है ताकि ट्रांजिस्टर स्विच हो जाए जब या तो वोल्टेज या करंट शून्य हो
चुंबकीय डीसी-टू-डीसी कन्वर्टर्स को इसके मुख्य चुंबकीय घटक (प्रारंभ करनेवाला या ट्रांसफार्मर) में वर्तमान के अनुसार दो मोड में संचालित किया जा सकता है:
- निरंतर
- करंट में उतार-चढ़ाव होता है लेकिन कभी भी शून्य से नीचे नहीं जाता है
- असंतोष
- चक्र के दौरान वर्तमान में उतार-चढ़ाव होता है, प्रत्येक चक्र के अंत में या उससे पहले शून्य हो जाता है
एक परिवर्तक को उच्च शक्ति पर निरंतर मोड में और कम शक्ति पर असंतत मोड में संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है।
एच पुल और फ्लाईबैक परिवर्तक टोपोलॉजी समान हैं कि चुंबकीय कोर में संग्रहीत ऊर्जा को नष्ट करने की जरूरत है ताकि कोर संतृप्त न हो। फ्लाईबैक सर्किट में पावर ट्रांसमिशन कोर में संग्रहीत ऊर्जा की मात्रा से सीमित होता है, जबकि फॉरवर्ड सर्किट आमतौर पर स्विच की I/V विशेषताओं द्वारा सीमित होते हैं।
हालांकि एमओएसएफईटी स्विच एक साथ पूर्ण वर्तमान और वोल्टेज को सहन कर सकते हैं (हालांकि थर्मल तनाव और इलेक्ट्रोमाइग्रेशन एमटीबीएफ को छोटा कर सकते हैं), द्विध्रुवीय स्विच को आमतौर पर स्नबर (या दो) के उपयोग की आवश्यकता नहीं होती है।
उच्च-वर्तमान प्रणालियाँ अक्सर मल्टीफ़ेज़ कन्वर्टर्स का उपयोग करती हैं, जिन्हें इंटरलीव्ड कन्वर्टर्स भी कहा जाता है।[9][10][11]एकल-चरण नियामकों की तुलना में बहुचरण नियामकों में बेहतर तरंग और बेहतर प्रतिक्रिया समय हो सकता है।[12]
कई लैपटॉप और डेस्कटॉप मदरबोर्ड में इंटरलीव्ड बक रेगुलेटर शामिल होते हैं, कभी-कभीवोल्टेज नियामक मॉड्यूल के रूप में।[13]
द्विदिश डीसी-टू-डीसी परिवर्तक
इन परिवर्तक के लिए विशिष्ट यह है कि कनवर्टर की दोनों दिशाओं में ऊर्जा प्रवाहित होती है। इन कन्वर्टर्स का आमतौर पर विभिन्न अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है और वे डीसी वोल्टेज के दो स्तरों के बीच जुड़े होते हैं, जहां ऊर्जा एक स्तर से दूसरे स्तर पर स्थानांतरित होती है।[14]
- द्विदिश डीसी-टू-डीसी कनवर्टर को बढ़ावा दें
- बक द्विदिश डीसी-टू-डीसी कनवर्टर
- बूस्ट-बक नॉन-इनवर्टिंग द्विदिश डीसी-टू-डीसी कनवर्टर
- बूस्ट-बक इनवर्टिंग द्विदिश डीसी-टू-डीसी परिवर्तक
- SEPIC द्विदिश डीसी-टू-डीसी परिवर्तक
- CUK द्विदिश डीसी-टू-डीसी परिवर्तक
बहु-पृथक द्विदिश डीसी-टू-डीसी कन्वर्टर्स भी आमतौर पर उन मामलों में उपयोग किए जाते हैं जहां गैल्वेनिक अलगाव की आवश्यकता होती है।[15]
- द्विदिशीय फ्लाईबैक
- पृथक ĆUK और SEPIC/ZETA
- पुश पुल
- आगे
- डुअल-एक्टिव ब्रिज (डीएबी)
- डुअल-हाफ ब्रिज
- हाफ-फुल ब्रिज
- मल्टीपोर्ट डब
संधारित्र
स्विच्ड कैपेसिटर कन्वर्टर्स अलग-अलग टोपोलॉजी में कैपेसिटर को इनपुट और आउटपुट से वैकल्पिक रूप से जोड़ने पर निर्भर करते हैं। उदाहरण के लिए, एक स्विच्ड-कैपेसिटर रिड्यूसिंग कन्वर्टर श्रृंखला में दो कैपेसिटर चार्ज कर सकता है और फिर उन्हें समानांतर में डिस्चार्ज कर सकता है। यह समान आउटपुट पावर (100% से कम की दक्षता से कम) का उत्पादन करेगा, आदर्श रूप से, आधा इनपुट वोल्टेज और दो बार करंट। क्योंकि वे चार्ज की असतत मात्रा पर काम करते हैं, इन्हें कभी-कभी चार्ज पंप कन्वर्टर्स भी कहा जाता है। वे आम तौर पर उन अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं जिनके लिए अपेक्षाकृत छोटी धाराओं की आवश्यकता होती है, क्योंकि उच्च धाराओं में बढ़ी हुई दक्षता और स्विच-मोड कन्वर्टर्स के छोटे आकार उन्हें बेहतर विकल्प बनाते हैं।[16] उनका उपयोग अत्यधिक उच्च वोल्टेज पर भी किया जाता है, क्योंकि ऐसे वोल्टेज पर चुंबकत्व टूट जाएगा।
विद्युत यांत्रिक रूपांतरण
मोटर-जनरेटर सेट, मुख्य रूप से ऐतिहासिक रुचि का, विद्युत मोटर और जनरेटर एक साथ युग्मित होता है। डायनेमोटर दोनों कार्यों को एक इकाई में जोड़ता है जिसमें मोटर और जेनरेटर दोनों कार्यों के लिए कॉइल एक ही रोटर के चारों ओर घाव होते हैं; दोनों कॉइल एक ही बाहरी क्षेत्र कॉइल या मैग्नेट साझा करते हैं।[4]आम तौर पर मोटर कॉइल शाफ्ट के एक छोर पर एक कम्यूटेटर (विद्युत) से संचालित होते हैं, जब जनरेटर कॉइल शाफ्ट के दूसरे छोर पर दूसरे कम्यूटेटर को आउटपुट करता है। संपूर्ण रोटर और शाफ्ट असेंबली मशीनों की एक जोड़ी की तुलना में आकार में छोटी है, और इसमें कोई खुला ड्राइव शाफ्ट नहीं हो सकता है।
मोटर-जनरेटर डीसी और एसी वोल्टेज और चरण मानकों के किसी भी संयोजन के बीच परिवर्तित हो सकते हैं। बड़े मोटर-जनरेटर सेट व्यापक रूप से बिजली की औद्योगिक मात्रा में परिवर्तित करने के लिए उपयोग किए जाते थे जबकि छोटी इकाइयों का उपयोग बैटरी पावर (6, 12 या 24 वी डीसी) को उच्च डीसी वोल्टेज में परिवर्तित करने के लिए किया जाता था, जिसे वेक्यूम - ट्यूब (थर्मियोनिक वाल्व) उपकरण संचालित करने की आवश्यकता होती थी। .
वाहन बैटरी द्वारा आपूर्ति की तुलना में अधिक वोल्टेज पर कम बिजली की आवश्यकताओं के लिए, वाइब्रेटर या "बजर" बिजली की आपूर्ति का उपयोग किया जाता था। वाइब्रेटर यांत्रिक रूप से दोलन करता है, ऐसे संपर्कों के साथ जो प्रति सेकंड कई बार बैटरी की ध्रुवीयता को बदलते हैं, डीसी को स्क्वेर वेव एसी में प्रभावी रूप से परिवर्तित करते हैं, जिसे तब आवश्यक आउटपुट वोल्टेज (एस) के ट्रांसफॉर्मर को खिलाया जा सकता है।[1]इसने एक विशिष्ट गुलजार शोर किया।
विद्युत रासायनिक रूपांतरण
वैनेडियम रेडॉक्स बैटरी जैसे रेडॉक्स प्रवाह बैटरी का उपयोग करके किलोवाट से मेगावाट रेंज में डीसी से डीसी रूपांतरण का एक और साधन प्रस्तुत किया जाता है।
अराजक व्यवहार
डीसी-टू-डीसी परिवर्तक विभिन्न प्रकार के अराजकता सिद्धांत गतिकी जैसे द्विभाजन सिद्धांत,[17] संकट (गतिशील प्रणाली), आंतरायिकता के अधीन हैं।[18][19]
शब्दावली
- त्यागपत्र देना
- एक परिवर्तक जहां आउटपुट वोल्टेज इनपुट वोल्टेज (जैसे कि एक हिरन परिवर्तक) से कम है।
- आगे आना
- एक परिवर्तक जो इनपुट वोल्टेज (जैसे कि बूस्ट परिवर्तक) की तुलना में अधिक वोल्टेज को आउटपुट करता है।
- निरंतर वर्तमान विधा
- वर्तमान और इस प्रकार आगमनात्मक ऊर्जा भंडारण में चुंबकीय क्षेत्र कभी शून्य तक नहीं पहुंचता है।
- असंतुलित वर्तमान मोड
- वर्तमान और इस प्रकार आगमनात्मक ऊर्जा भंडारण में चुंबकीय क्षेत्र शून्य तक पहुंच सकता है या पार कर सकता है।
- शोर
- अवांछित विद्युत और विद्युत चुम्बकीय संकेत शोर, आमतौर पर कलाकृतियों को स्विच करना।
- आरएफ शोर
- स्विचिंग कन्वर्टर्स स्वाभाविक रूप से स्विचिंग आवृत्ति और उसके हार्मोनिक्स पर रेडियो तरंगों का उत्सर्जन करते हैं। स्विचिंग कन्वर्टर्स जो त्रिकोणीय स्विचिंग करंट का उत्पादन करते हैं, जैसे कि विभाजन-पीआई टोपोलॉजी | स्प्लिट-पीआई, अग्रिम परिवर्तक, या निरंतर वर्तमान मोड में ćuk परिवर्तक, अन्य स्विचिंग कन्वर्टर्स की तुलना में कम हार्मोनिक शोर पैदा करते हैं।[20]आरएफ शोर विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (ईएमआई) का कारण बनता है। स्वीकार्य स्तर आवश्यकताओं पर निर्भर करते हैं, उदा। आरएफ सर्किटरी से निकटता को नियमों को पूरा करने की तुलना में अधिक दमन की आवश्यकता है।
- कॉइल-एकीकृत डीसी/डीसी परिवर्तक
- इनमें एक पावर कंट्रोल आईसी, कॉइल, कैपेसिटर और रेसिस्टर शामिल हो सकते हैं; एक एकीकृत समाधान में घटकों की एक छोटी संख्या के साथ बढ़ते स्थान को कम करता है।
- इनपुट शोर
- इनपुट वोल्टेज में गैर-नगण्य शोर हो सकता है। इसके अतिरिक्त, यदि कनवर्टर तेज लोड किनारों के साथ इनपुट को लोड करता है, तो कनवर्टर बिजली की आपूर्ति लाइनों से आरएफ शोर का उत्सर्जन कर सकता है। इसे कनवर्टर के इनपुट चरण में उचित फ़िल्टरिंग से रोका जाना चाहिए।
- आउटपुट शोर
- आदर्श डीसी-टू-डीसी कनवर्टर का आउटपुट एक फ्लैट, निरंतर आउटपुट वोल्टेज है। हालांकि, वास्तविक कन्वर्टर्स एक डीसी आउटपुट का उत्पादन करते हैं, जिस पर विद्युत शोर के कुछ स्तर आरोपित होते हैं। स्विचिंग कन्वर्टर्स स्विचिंग आवृत्ति और उसके हार्मोनिक्स पर स्विचिंग शोर उत्पन्न करते हैं। इसके अतिरिक्त, सभी इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में कुछ थर्मल शोरहोता है। कुछ संवेदनशील रेडियो-आवृत्ति और एनालॉग सर्किटों को इतने कम शोर के साथ बिजली की आपूर्ति की आवश्यकता होती है कि यह केवल एक रैखिक नियामक द्वारा प्रदान की जा सकती है।[21] कुछ एनालॉग सर्किट जिन्हें अपेक्षाकृत कम शोर के साथ बिजली की आपूर्ति की आवश्यकता होती है, कुछ कम-शोर वाले स्विचिंग कन्वर्टर्स को सहन कर सकते हैं, उदा। चौकोर तरंगों के बजाय निरंतर त्रिकोणीय तरंगों का उपयोग करना।[20]
यह भी देखें
- हिरन -बूस्ट परिवर्तक
संयुक्त चार्जिंग तंत्र सिस्टम
- स्विच-मोड बिजली की आपूर्ति
संदर्भ
- ↑ 1.0 1.1 1.2 "Vibrator Power Supplies". Radioremembered.org. Retrieved 18 January 2016.
- ↑ Ed Brorein (2012-05-16). "Watt's Up?: What Is Old is New Again: Soft-Switching and Synchronous Rectification in Vintage Automobile Radios". Keysight Technologies: Watt's Up?. Retrieved 2016-01-19.
- ↑ There is at least one example of a very large (three refrigerator-size cabinets) and complex pre-transistor switching regulator using thyratron gas-filled tubes, although they appear to be used as regulators rather than for DC-to-DC conversion as such. This was the 1958 power supply for the IBM 704 computer, using 90 kW of power.[1]
- ↑ 4.0 4.1 Radio Amateur's Handbook 1976, pub. ARRL, p331-332
- ↑ Andy Howard (2015-08-25). "How to Design DC-to-DC Converters". YouTube. Retrieved 2015-10-02.
- ↑ Stephen Sangwine (2 March 2007). Electronic Components and Technology, Third Edition. CRC Press. p. 73. ISBN 978-1-4200-0768-8.
- ↑ Jeff Barrow of Integrated Device Technology, Inc. (21 November 2011). "Understand and reduce DC/DC switching-converter ground noise". Eetimes.com. Retrieved 18 January 2016.
- ↑ "11kW, 70kHz LLC Converter Design for 98% Efficiency". November 2020: 1–8. doi:10.1109/COMPEL49091.2020.9265771. S2CID 227278364.
{{cite journal}}: Cite journal requires|journal=(help) - ↑ Damian Giaouris et al. "Foldings and grazings of tori in current controlled interleaved boost converters". doi:10.1002/cta.1906.
- ↑ Ron Crews and Kim Nielson. "Interleaving is Good for Boost Converters, Too". 2008.
- ↑ Keith Billings. "Advantages of Interleaving Converters". 2003.
- ↑ John Gallagher "Coupled Inductors Improve Multiphase Buck Efficiency". 2006.
- ↑ Juliana Gjanci. "On-Chip Voltage Regulation for Power Management inSystem-on-Chip" Archived 2012-11-19 at the Wayback Machine. 2006. p. 22-23.
- ↑ CHAPTER 1 INTRODUCTION Bidirectional DC-DC Converters palawanboard.com
- ↑ Topologies and Control Schemes of Bidirectional DC–DC Power Converters: An Overview https://ieeexplore.ieee.org
- ↑ Majumder, Ritwik; Ghosh, Arindam; Ledwich, Gerard F.; Zare, Firuz (2008). Control of Parallel Converters for Load Sharing with Seamless Transfer between Grid Connected and Islanded Modes. ISBN 9781424419067. Retrieved 2016-01-19.
{{cite book}}:|website=ignored (help) - ↑ Tse, Chi K.; Bernardo, Mario Di (2002). Complex behavior in switching power converters. Proceedings of the IEEE. pp. 768–781.
- ↑ Iqbal, Sajid; et al. (2014). "Study of bifurcation and chaos in dc-dc boost converter using discrete-time map". 2014 International Conference on Mechatronics and Control (ICMC). IEEE International Conference on Mechatronics and Control (ICMC'2014) 2014. pp. 1813–1817. doi:10.1109/ICMC.2014.7231874. ISBN 978-1-4799-2538-4.
- ↑ Fossas, Enric; Olivar, Gerard (1996). "Study of chaos in the buck converter". Circuits and Systems I: Fundamental Theory and Applications, IEEE Transactions on: 13–25.
{{cite journal}}: Cite journal requires|journal=(help) - ↑ 20.0 20.1 Making -5V 14-bit Quiet, section of Linear Technology Application Note 84, Kevin Hoskins, 1997, pp 57-59
- ↑ Bhimsen (2021-10-30). "Linear voltage regulator and its application". electronics fun (in English). Retrieved 2021-10-30.
