सीमांत धारा: Difference between revisions
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[[File:Использование блока ограничителя тока.gif|thumb|right|200px|सक्रिय सीमांत धारा या शॉर्ट-सर्किट सुरक्षा]]कुछ इलेक्ट्रॉनिक सर्किट सक्रिय सीमांत धारा का उपयोग करते हैं क्योंकि फ़्यूज़ ठोस-अवस्था वाले उपकरणों की सुरक्षा नहीं कर सकता है। | [[File:Использование блока ограничителя тока.gif|thumb|right|200px|सक्रिय सीमांत धारा या शॉर्ट-सर्किट सुरक्षा]]कुछ इलेक्ट्रॉनिक सर्किट सक्रिय सीमांत धारा का उपयोग करते हैं क्योंकि फ़्यूज़ ठोस-अवस्था वाले उपकरणों की सुरक्षा नहीं कर सकता है। | ||
धारा सीमित सर्किट की एक शैली आरेख में दिखाई गई है। योजनाबद्ध एक सरल सुरक्षा तंत्र का प्रतिनिधित्व करता है जिसका उपयोग विनियमित डीसी आपूर्ति और क्लास-एबी पावर एम्पलीफायरों में किया जाता है। | |||
Q1 पास या आउटपुट ट्रांजिस्टर है। R<sub>sens</sub> लोड करंट सेंसिंग उपकरण है। Q2 सुरक्षा ट्रांजिस्टर है जो जैसे ही R<sub>sens</sub> पर वोल्टेज लगभग 0.65 V हो जाता है, तो चालू हो जाता है। यह वोल्टेज R<sub>sens</sub> के मान और इसके माध्यम से लोड करंट (आईलोड) द्वारा निर्धारित किया जाता है। जब Q2 चालू होता है, तो यह Q1 से बेस करंट को हटा देता है, जिससे Q1 का कलेक्टर करंट कम हो जाता है, जो लगभग लोड करंट होता है। इस प्रकार, R<sub>sens</sub> अधिकतम धारा को 0.65/R<sub>sens</sub> द्वारा दिए गए मान पर तय करता है। उदाहरण के लिए, यदि R<sub>sens</sub> = 0.33 Ω, तो करंट लगभग 2 A तक सीमित है, भले ही R<sub>load</sub> छोटा हो जाए (और V<sub>o</sub> शून्य हो जाए)। | Q1 पास या आउटपुट ट्रांजिस्टर है। R<sub>sens</sub> लोड करंट सेंसिंग उपकरण है। Q2 सुरक्षा ट्रांजिस्टर है जो जैसे ही R<sub>sens</sub> पर वोल्टेज लगभग 0.65 V हो जाता है, तो वह चालू हो जाता है। यह वोल्टेज R<sub>sens</sub> के मान और इसके माध्यम से लोड करंट (आईलोड) द्वारा निर्धारित किया जाता है। जब Q2 चालू होता है, तो यह Q1 से बेस करंट को हटा देता है, जिससे Q1 का कलेक्टर करंट कम हो जाता है, जो लगभग लोड करंट होता है। इस प्रकार, R<sub>sens</sub> अधिकतम धारा को 0.65/R<sub>sens</sub> द्वारा दिए गए मान पर तय करता है। उदाहरण के लिए, यदि R<sub>sens</sub> = 0.33 Ω, तो करंट लगभग 2 A तक सीमित होता है, भले ही R<sub>load</sub> छोटा हो जाए (और V<sub>o</sub> शून्य हो जाए)। | ||
इसके अलावा, | इसके अलावा, बिजली अपव्यय तब तक रहेगा जब तक अधिभार उपस्थित रहेगा, जिसका अर्थ है कि उपकरणों को पर्याप्त अवधि तक इसे सहने में सक्षम होना चाहिए। यदि कोई धारा सीमित सर्किट प्रदान नहीं किया गया होता तो यह बिजली अपव्यय बहुत कम होगा। इस तकनीक में, धारा सीमा से परे, आउटपुट वोल्टेज धारा सीमा और लोड प्रतिरोध के आधार पर एक मान तक कम हो जाएगा। | ||
[[File:Voltage regulator foldback.svg|thumb|विभिन्न अधिभार प्रबंधन वाले वोल्टेज नियामकों के लिए V-I वक्र: <span style= color:green >फ़ोल्डबैक</span>, <span style= color:blue>नियत सीमांत धारा</span>, और <span style="color:red">असीमित।]]शॉर्ट-सर्किट के तहत पास उपकरणों द्वारा नष्ट की जाने वाली गर्मी को कम करने के लिए, फोल्डबैक सीमांत धारा का उपयोग किया जाता है, जो शॉर्ट-सर्किट मामले में | [[File:Voltage regulator foldback.svg|thumb|विभिन्न अधिभार प्रबंधन वाले वोल्टेज नियामकों के लिए V-I वक्र: <span style= color:green >फ़ोल्डबैक</span>, <span style= color:blue>नियत सीमांत धारा</span>, और <span style="color:red">असीमित।]]शॉर्ट-सर्किट के तहत पास उपकरणों द्वारा नष्ट की जाने वाली गर्मी को कम करने के लिए, फोल्डबैक सीमांत धारा का उपयोग किया जाता है, जो शॉर्ट-सर्किट मामले में धारा को कम करता है।[[ शार्ट सर्किट | शार्ट सर्किट]] के तहत, जहां आउटपुट वोल्टेज शून्य हो जाता है, तो करंट सामान्यतः अधिकतम करंट के एक छोटे से अंश तक सीमित होता है। | ||
[[File:Voltage regulator linear foldback.svg|thumb|विभिन्न अधिभार प्रबंधन के साथ रैखिक वोल्टेज नियामकों के लिए बिजली अपव्यय बनाम लोड प्रतिरोध। यहां ''V''<sub>in</sub> = 12 V, ''V''<sub>OC</sub> = 10 V, ''I''<sub>max</sub> = 1 A, ''I''<sub>SC</sub>=0.17 A.. <span style="color:green">फ़ोल्डबैक</span> डिज़ाइन में अधिकतम अपव्यय <span style= color:blue >नियत सीमांत धारा</span> डिज़ाइन की तुलना में तीन गुना कम है।]][[ रैखिक बिजली की आपूर्ति ]]में फोल्डबैक | [[File:Voltage regulator linear foldback.svg|thumb|विभिन्न अधिभार प्रबंधन के साथ रैखिक वोल्टेज नियामकों के लिए बिजली अपव्यय बनाम लोड प्रतिरोध। यहां ''V''<sub>in</sub> = 12 V, ''V''<sub>OC</sub> = 10 V, ''I''<sub>max</sub> = 1 A, ''I''<sub>SC</sub>=0.17 A.. <span style="color:green">फ़ोल्डबैक</span> डिज़ाइन में अधिकतम अपव्यय <span style= color:blue >नियत सीमांत धारा</span> डिज़ाइन की तुलना में तीन गुना कम है।]][[ रैखिक बिजली की आपूर्ति ]]में फोल्डबैक धारा सीमित करने का मुख्य उद्देश्य आउटपुट [[ट्रांजिस्टर]] को उसकी सुरक्षित बिजली अपव्यय सीमा के भीतर रखना है। एक रैखिक नियामक गर्मी के रूप में इनपुट और आउटपुट वोल्टेज के बीच अंतर को नष्ट कर देता है। अधिभार की स्थिति में, आउटपुट वोल्टेज गिर जाता है, इसलिए अंतर बड़ा हो जाता है, जिससे अपव्यय बढ़ जाता है। फोल्डबैक आउटपुट ट्रांजिस्टर को [[ दोष (पावर इंजीनियरिंग) |दोष (पावर इंजीनियरिंग)]] और [[ विद्युत अधिभार ]]स्थितियों के तहत उसके [[सुरक्षित संचालन क्षेत्र]] में रखने में समर्थन करता है। फोल्डबैक दोष की स्थिति में लोड में बिजली के अपव्यय को भी बहुत कम कर देता है, जिससे आग और गर्मी से होने वाले नुकसान के संकटजनक को कम किया जा सकता है।<ref>Paul Horowitz, Winfield Hill, ''The Art of Electronics Second Edition'', Cambridge University Press, 1989 {{ISBN|0-521-37095-7}}, p.316</ref> | ||
कई बिजली आपूर्तियाँ निरंतर | कई बिजली आपूर्तियाँ निरंतर धारा सीमित सुरक्षा का उपयोग करती हैं; आउटपुट वोल्टेज कम होने पर आउटपुट करंट सीमा को रैखिक रूप से कम करके फोल्डबैक एक कदम आगे बढ़ जाता है। चूंकि, यह बिजली आपूर्ति में जटिलता जोड़ता है। यह गैर-ओमिक उपकरणों के साथ "लॉकआउट" स्थितियों को ट्रिगर कर सकता है जो आपूर्ति वोल्टेज (जैसे ऑप-एम्प्स) से स्वतंत्र एक निरंतर धारा खींचते हैं। फोल्डबैक करंट लिमिटर लॉकआउट से बचने और शॉर्ट सर्किट पर स्थानीयकृत हीटिंग को सीमित करने के लिए क्षणिक देरी का भी उपयोग कर सकता है। | ||
आउटपुट शॉर्ट-सर्किट के साथ धारा सीमा पर संचालित एक [[स्विच-मोड बिजली की आपूर्ति]] में पावर ट्रांजिस्टर (एस) में बिजली अपव्यय में वृद्धि नहीं होती है, इसलिए फोल्डबैक सीमांत धारा करना केवल एक एप्लिकेशन सुविधा है जो लोड दोष को भी रोकता है तथा बिजली आपूर्ति को भी नष्ट कर रहा है। लोड में शॉर्ट सर्किट के कारण दी गई बिजली को कम करने का सुरक्षा लाभ | आउटपुट शॉर्ट-सर्किट के साथ धारा सीमा पर संचालित एक [[स्विच-मोड बिजली की आपूर्ति]] में पावर ट्रांजिस्टर (एस) में बिजली अपव्यय में वृद्धि नहीं होती है, इसलिए फोल्डबैक सीमांत धारा करना केवल एक एप्लिकेशन सुविधा है जो लोड दोष को भी रोकता है तथा बिजली आपूर्ति को भी नष्ट कर रहा है। लोड में शॉर्ट सर्किट के कारण दी गई बिजली को कम करने का सुरक्षा लाभ परिचालन धारा सीमा के समानुपाती होता है। फोल्डबैक सीमांत धारा स्विचमोड बिजली आपूर्ति में पाए जाने की सबसे अधिक संभावना है जब यह किसी उत्पाद में एक घटक होता है जो क्षेत्रीय सुरक्षा मानकों को पूरा करने के लिए स्वतंत्र रूप से प्रमाणित होता है।<ref> | ||
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पिछले सर्किट के साथ एक समस्या यह है कि Q1 तब तक संतृप्त नहीं होगा जब तक कि इसका आधार V<sub>cc</sub> से लगभग 0.5 वोल्ट ऊपर पक्षपाती न हो। | पिछले सर्किट के साथ एक समस्या यह है कि Q1 तब तक संतृप्त नहीं होगा जब तक कि इसका आधार V<sub>cc</sub> से लगभग 0.5 वोल्ट के ऊपर पक्षपाती न हो। | ||
ये सर्किट एकल (V<sub>cc</sub>) आपूर्ति से अधिक कुशलता से संचालित होते हैं। दोनों सर्किट में, R1, Q1 को चालू करने और लोड में वोल्टेज और करंट पास करने की अनुमति देता है। जब R_sense के माध्यम से करंट डिज़ाइन सीमा से अधिक हो जाता है, तो Q2 चालू हो जाता है, जो बदले में Q1 को बंद करना शुरू कर देता है, इस प्रकार लोड करंट सीमित हो जाता है। वैकल्पिक घटक R2 शॉर्ट-सर्किट लोड की स्थिति में Q2 की सुरक्षा करता है। जब V<sub>cc</sub> कम से कम कुछ वोल्ट हो, तो कम ड्रॉपआउट वोल्टेज के लिए Q1 के लिए [[MOSFET|मोसफेट]] का उपयोग किया जा सकता है। इसकी | ये सर्किट एकल (V<sub>cc</sub>) आपूर्ति से अधिक कुशलता से संचालित होते हैं। दोनों सर्किट में, R1, Q1 को चालू करने और लोड में वोल्टेज और करंट पास करने की अनुमति देता है। जब R_sense के माध्यम से करंट डिज़ाइन सीमा से अधिक हो जाता है, तो Q2 चालू हो जाता है, जो बदले में Q1 को बंद करना शुरू कर देता है, इस प्रकार लोड करंट सीमित हो जाता है। वैकल्पिक घटक R2 शॉर्ट-सर्किट लोड की स्थिति में Q2 की सुरक्षा करता है। जब V<sub>cc</sub> कम से कम कुछ वोल्ट हो, तो कम ड्रॉपआउट वोल्टेज के लिए Q1 के लिए [[MOSFET|मोसफेट]] का उपयोग किया जा सकता है। इसकी सरलता के कारण, इस सर्किट को कभी-कभी उच्च-शक्ति एलईडी के लिए [[वर्तमान स्रोत|करंट स्रोत]] के रूप में प्रयोग किया जाता है।<ref>{{cite web|title=नई सामग्री!!! निरंतर वर्तमान स्रोत #1|url=http://www.instructables.com/id/Circuits-for-using-High-Power-LED-s/step6/The-new-stuff-Constant-Current-Source-1/|publisher=Instructables|accessdate=4 July 2012}}</ref> | ||
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Revision as of 13:01, 3 July 2023
सीमांत धारा विद्युत प्रवाह पर एक सीमा लगाने का अभ्यास है जिसे शार्ट सर्किट या ओवरलोड के कारण विद्युत धारा उत्पन्न करने या प्रसारित करने वाले सर्किट को हानिकारक प्रभावों से बचाने के लिए विद्युत भार पर वितरित किया जा सकता है। शब्द "सीमांत धारा" का उपयोग एक प्रकार के ओवरकरंट सुरक्षात्मक उपकरण को परिभाषित करने के लिए भी किया जाता है। 2020 एनईसी/एनएफपीए 70 के अनुसार, एक सीमांत धारा ओवरकरंट सुरक्षात्मक उपकरण को इस प्रकार परिभाषित किया गया है, की "एक उपकरण, जो अपनी सीमांत धारा सीमा में धाराओं को बाधित करते समय, दोषपूर्ण सर्किट में प्रवाहित होने वाले प्रवाह को उसी सर्किट में प्राप्त होने वाले परिमाण से बहुत कम कर देता है, यदि उपकरण को संगत प्रतिबाधा वाले ठोस कंडक्टर के साथ बदल दिया गया हो।"
धारा सीमित करना
इनरश धारा सीमक एक उपकरण या उपकरण संयोजन है जिसका उपयोग इनरश करंट को सीमित करने के लिए किया जाता है। निष्क्रिय प्रतिरोधक घटक जैसे प्रतिरोधक (बिजली अपव्यय दोष के साथ), या नकारात्मक तापमान गुणांक (एनटीसी) थर्मिस्टर सरल विकल्प हैं, जबकि सकारात्मक एक (पीटीसी) का उपयोग पश्चात में अधिकतम धारा को सीमित करने के लिए किया जाता है। जब अधिक सरल विकल्प अनुपयुक्त हों तो सक्रिय घटकों का उपयोग करके अधिक जटिल समाधानों का उपयोग किया जा सकता है।
इलेक्ट्रॉनिक पावर सर्किट में
कुछ इलेक्ट्रॉनिक सर्किट सक्रिय सीमांत धारा का उपयोग करते हैं क्योंकि फ़्यूज़ ठोस-अवस्था वाले उपकरणों की सुरक्षा नहीं कर सकता है।
धारा सीमित सर्किट की एक शैली आरेख में दिखाई गई है। योजनाबद्ध एक सरल सुरक्षा तंत्र का प्रतिनिधित्व करता है जिसका उपयोग विनियमित डीसी आपूर्ति और क्लास-एबी पावर एम्पलीफायरों में किया जाता है।
Q1 पास या आउटपुट ट्रांजिस्टर है। Rsens लोड करंट सेंसिंग उपकरण है। Q2 सुरक्षा ट्रांजिस्टर है जो जैसे ही Rsens पर वोल्टेज लगभग 0.65 V हो जाता है, तो वह चालू हो जाता है। यह वोल्टेज Rsens के मान और इसके माध्यम से लोड करंट (आईलोड) द्वारा निर्धारित किया जाता है। जब Q2 चालू होता है, तो यह Q1 से बेस करंट को हटा देता है, जिससे Q1 का कलेक्टर करंट कम हो जाता है, जो लगभग लोड करंट होता है। इस प्रकार, Rsens अधिकतम धारा को 0.65/Rsens द्वारा दिए गए मान पर तय करता है। उदाहरण के लिए, यदि Rsens = 0.33 Ω, तो करंट लगभग 2 A तक सीमित होता है, भले ही Rload छोटा हो जाए (और Vo शून्य हो जाए)।
इसके अलावा, बिजली अपव्यय तब तक रहेगा जब तक अधिभार उपस्थित रहेगा, जिसका अर्थ है कि उपकरणों को पर्याप्त अवधि तक इसे सहने में सक्षम होना चाहिए। यदि कोई धारा सीमित सर्किट प्रदान नहीं किया गया होता तो यह बिजली अपव्यय बहुत कम होगा। इस तकनीक में, धारा सीमा से परे, आउटपुट वोल्टेज धारा सीमा और लोड प्रतिरोध के आधार पर एक मान तक कम हो जाएगा।
शॉर्ट-सर्किट के तहत पास उपकरणों द्वारा नष्ट की जाने वाली गर्मी को कम करने के लिए, फोल्डबैक सीमांत धारा का उपयोग किया जाता है, जो शॉर्ट-सर्किट मामले में धारा को कम करता है। शार्ट सर्किट के तहत, जहां आउटपुट वोल्टेज शून्य हो जाता है, तो करंट सामान्यतः अधिकतम करंट के एक छोटे से अंश तक सीमित होता है।
रैखिक बिजली की आपूर्ति में फोल्डबैक धारा सीमित करने का मुख्य उद्देश्य आउटपुट ट्रांजिस्टर को उसकी सुरक्षित बिजली अपव्यय सीमा के भीतर रखना है। एक रैखिक नियामक गर्मी के रूप में इनपुट और आउटपुट वोल्टेज के बीच अंतर को नष्ट कर देता है। अधिभार की स्थिति में, आउटपुट वोल्टेज गिर जाता है, इसलिए अंतर बड़ा हो जाता है, जिससे अपव्यय बढ़ जाता है। फोल्डबैक आउटपुट ट्रांजिस्टर को दोष (पावर इंजीनियरिंग) और विद्युत अधिभार स्थितियों के तहत उसके सुरक्षित संचालन क्षेत्र में रखने में समर्थन करता है। फोल्डबैक दोष की स्थिति में लोड में बिजली के अपव्यय को भी बहुत कम कर देता है, जिससे आग और गर्मी से होने वाले नुकसान के संकटजनक को कम किया जा सकता है।[1]
कई बिजली आपूर्तियाँ निरंतर धारा सीमित सुरक्षा का उपयोग करती हैं; आउटपुट वोल्टेज कम होने पर आउटपुट करंट सीमा को रैखिक रूप से कम करके फोल्डबैक एक कदम आगे बढ़ जाता है। चूंकि, यह बिजली आपूर्ति में जटिलता जोड़ता है। यह गैर-ओमिक उपकरणों के साथ "लॉकआउट" स्थितियों को ट्रिगर कर सकता है जो आपूर्ति वोल्टेज (जैसे ऑप-एम्प्स) से स्वतंत्र एक निरंतर धारा खींचते हैं। फोल्डबैक करंट लिमिटर लॉकआउट से बचने और शॉर्ट सर्किट पर स्थानीयकृत हीटिंग को सीमित करने के लिए क्षणिक देरी का भी उपयोग कर सकता है।
आउटपुट शॉर्ट-सर्किट के साथ धारा सीमा पर संचालित एक स्विच-मोड बिजली की आपूर्ति में पावर ट्रांजिस्टर (एस) में बिजली अपव्यय में वृद्धि नहीं होती है, इसलिए फोल्डबैक सीमांत धारा करना केवल एक एप्लिकेशन सुविधा है जो लोड दोष को भी रोकता है तथा बिजली आपूर्ति को भी नष्ट कर रहा है। लोड में शॉर्ट सर्किट के कारण दी गई बिजली को कम करने का सुरक्षा लाभ परिचालन धारा सीमा के समानुपाती होता है। फोल्डबैक सीमांत धारा स्विचमोड बिजली आपूर्ति में पाए जाने की सबसे अधिक संभावना है जब यह किसी उत्पाद में एक घटक होता है जो क्षेत्रीय सुरक्षा मानकों को पूरा करने के लिए स्वतंत्र रूप से प्रमाणित होता है।[2]
एकल बिजली आपूर्ति सर्किट
पिछले सर्किट के साथ एक समस्या यह है कि Q1 तब तक संतृप्त नहीं होगा जब तक कि इसका आधार Vcc से लगभग 0.5 वोल्ट के ऊपर पक्षपाती न हो।
ये सर्किट एकल (Vcc) आपूर्ति से अधिक कुशलता से संचालित होते हैं। दोनों सर्किट में, R1, Q1 को चालू करने और लोड में वोल्टेज और करंट पास करने की अनुमति देता है। जब R_sense के माध्यम से करंट डिज़ाइन सीमा से अधिक हो जाता है, तो Q2 चालू हो जाता है, जो बदले में Q1 को बंद करना शुरू कर देता है, इस प्रकार लोड करंट सीमित हो जाता है। वैकल्पिक घटक R2 शॉर्ट-सर्किट लोड की स्थिति में Q2 की सुरक्षा करता है। जब Vcc कम से कम कुछ वोल्ट हो, तो कम ड्रॉपआउट वोल्टेज के लिए Q1 के लिए मोसफेट का उपयोग किया जा सकता है। इसकी सरलता के कारण, इस सर्किट को कभी-कभी उच्च-शक्ति एलईडी के लिए करंट स्रोत के रूप में प्रयोग किया जाता है।[3]
Current limiter with NPN transistors (Vo output is located at similar location as PNP example)
Current limiter with PNP transistors
यह भी देखें
- धारा स्रोत
- क्राउबार सर्किट
- विद्युत गिट्टी
- दोष सीमांत धारा
संदर्भ
- ↑ Paul Horowitz, Winfield Hill, The Art of Electronics Second Edition, Cambridge University Press, 1989 ISBN 0-521-37095-7, p.316
- ↑ Keith H. Billings (1999). Switchmode power supply handbook. McGraw-Hill Professional. p. 1.113. ISBN 978-0-07-006719-6.
- ↑ "नई सामग्री!!! निरंतर वर्तमान स्रोत #1". Instructables. Retrieved 4 July 2012.
