மாறுதல் பக் சீராக்கி: வடிவமைப்பு அடிப்படைகள் மற்றும் செயல்திறன்

எலக்ட்ரானிக்ஸில், ஒரு சீராக்கி என்பது ஒரு சாதனம் அல்லது பொறிமுறையாகும், இது மின் உற்பத்தியை தொடர்ந்து கட்டுப்படுத்த முடியும். மின்சாரம் வழங்கல் களத்தில் பல்வேறு வகையான கட்டுப்பாட்டாளர்கள் உள்ளனர். ஆனால் முக்கியமாக, டி.சி முதல் டி.சி மாற்றத்தில், இரண்டு வகையான கட்டுப்பாட்டாளர்கள் உள்ளனர்: நேரியல் அல்லது மாறுதல்.

ஒரு நேரியல் சீராக்கி ஒரு எதிர்ப்பு மின்னழுத்த வீழ்ச்சியைப் பயன்படுத்தி வெளியீட்டைக் கட்டுப்படுத்துகிறது மற்றும் இதன் காரணமாக நேரியல் கட்டுப்பாட்டாளர்கள் குறைந்த செயல்திறனை வழங்குகிறார்கள் மற்றும் வெப்ப வடிவத்தில் சக்தியை இழக்கிறார்கள்.

மறுபுறம் சுவிட்ச் ரெகுலேட்டர் அதன் மூலத்திலிருந்து வெளியீட்டிற்கு ஆற்றலை மாற்ற தூண்டல், டையோடு மற்றும் ஒரு சக்தி சுவிட்சைப் பயன்படுத்துகிறது.

மூன்று வகையான சுவிட்ச் ரெகுலேட்டர்கள் உள்ளன.

1. படிநிலை மாற்றி (பூஸ்ட் ரெகுலேட்டர்)

2. ஸ்டெப்-டவுன் மாற்றி (பக் ரெகுலேட்டர்)

3. இன்வெர்ட்டர் (ஃப்ளைபேக்)

இந்த டுடோரியலில், ஸ்விட்சிங் பக் ரெகுலேட்டர் சுற்று பற்றி விவரிப்போம். முந்தைய டுடோரியலில் பக் ரெகுலேட்டர் வடிவமைப்பை நாங்கள் ஏற்கனவே விவரித்தோம். பக் மாற்றியின் வெவ்வேறு அம்சங்கள் மற்றும் அதன் செயல்திறனை எவ்வாறு மேம்படுத்துவது என்பதை இங்கே விவாதிப்போம்.

பக் மற்றும் பூஸ்ட் ரெகுலேட்டருக்கு இடையிலான வேறுபாடு

பக் மற்றும் பூஸ்ட் ரெகுலேட்டருக்கு இடையிலான வேறுபாடு என்னவென்றால், பக் ரெகுலேட்டரில் தூண்டல், டையோடு மற்றும் சுவிட்ச் சர்க்யூட் ஆகியவற்றின் இடம் பூஸ்ட் ரெகுலேட்டரை விட வித்தியாசமானது. மேலும், பூஸ்ட் ரெகுலேட்டரின் விஷயத்தில் வெளியீட்டு மின்னழுத்தம் உள்ளீட்டு மின்னழுத்தத்தை விட அதிகமாக உள்ளது, ஆனால் பக் ரெகுலேட்டரில், வெளியீட்டு மின்னழுத்தம் உள்ளீட்டு மின்னழுத்தத்தை விட குறைவாக உள்ளது.

ஒரு பக் இடவியல் அல்லது பக் மாற்றி SMPS ல் பயன்படுத்தப்படும் மிகவும் பயன்படுத்தப்படும் அடிப்படை பரப்பியலிலும் ஒன்றாகும். இது ஒரு பிரபலமான தேர்வாகும், அங்கு அதிக மின்னழுத்தத்தை குறைந்த வெளியீட்டு மின்னழுத்தமாக மாற்ற வேண்டும்.

பூஸ்ட் ரெகுலேட்டரைப் போலவே, ஒரு பக் மாற்றி அல்லது பக் ரெகுலேட்டரும் ஒரு தூண்டியைக் கொண்டிருக்கின்றன, ஆனால் தூண்டியின் இணைப்பு பூஸ்ட் ரெகுலேட்டர்களில் பயன்படுத்தப்படும் உள்ளீட்டு கட்டத்தை விட வெளியீட்டு நிலையில் உள்ளது.

எனவே, பல சந்தர்ப்பங்களில், தேவைகளைப் பொறுத்து குறைந்த மின்னழுத்தத்தை அதிக மின்னழுத்தமாக மாற்ற வேண்டும். பக் சீராக்கி மின்னழுத்தத்தை அதிக ஆற்றலிலிருந்து குறைந்த ஆற்றலாக மாற்றுகிறது.

பக் கன்வெர்ட்டர் சர்க்யூட்டின் வடிவமைப்பு அடிப்படைகள்

மேலே உள்ள படத்தில், ஒரு தூண்டல், டையோடு, மின்தேக்கி மற்றும் ஒரு சுவிட்ச் பயன்படுத்தப்படும் எளிய பக் சீராக்கி சுற்று காட்டப்பட்டுள்ளது. உள்ளீடு நேரடியாக சுவிட்ச் முழுவதும் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. தூண்டல் மற்றும் மின்தேக்கி வெளியீடு முழுவதும் இணைக்கப்பட்டுள்ளன, இதனால் சுமை மென்மையான வெளியீடு தற்போதைய அலைவடிவத்தைப் பெறுகிறது. எதிர்மறை மின்னோட்ட ஓட்டத்தைத் தடுக்க டையோடு பயன்படுத்தப்படுகிறது.

பூஸ்ட் ரெகுலேட்டர்களை மாற்றினால், இரண்டு கட்டங்கள் உள்ளன, ஒன்று இன்டக்டர் சார்ஜ் கட்டம் அல்லது ஸ்விட்ச்-ஆன் கட்டம் (சுவிட்ச் உண்மையில் மூடப்பட்டுள்ளது) மற்றொன்று வெளியேற்ற கட்டம் அல்லது சுவிட்ச்-ஆஃப் கட்டம் (சுவிட்ச் திறந்திருக்கும்).

சுவிட்ச் நீண்ட காலமாக திறந்த நிலையில் உள்ளது என்று நாம் கருதினால், சுற்றுக்கு மின்னோட்டம் 0 மற்றும் மின்னழுத்தம் இல்லை.

இந்த சூழ்நிலையில், சுவிட்ச் நெருங்கிவிட்டால், மின்னோட்டம் அதிகரிக்கும் மற்றும் தூண்டல் அதன் குறுக்கே ஒரு மின்னழுத்தத்தை உருவாக்கும். இந்த மின்னழுத்த வீழ்ச்சி வெளியீட்டில் மூல மின்னழுத்தத்தை குறைக்கிறது, சில தருணங்களுக்குப் பிறகு தற்போதைய மாற்றத்தின் வீதம் குறைகிறது மற்றும் தூண்டியின் குறுக்கே உள்ள மின்னழுத்தமும் குறைகிறது, இது இறுதியில் சுமை முழுவதும் மின்னழுத்தத்தை அதிகரிக்கும். அதன் காந்தப்புலத்தைப் பயன்படுத்தி தூண்டல் சேமிப்பு ஆற்றல்.

எனவே, சுவிட்ச் இயங்கும் போது, தூண்டியின் குறுக்கே மின்னழுத்தம் V _L = Vin - Vout ஆகும்

தூண்டியின் மின்னோட்டம் (வின் - வவுட்) / எல் என்ற விகிதத்தில் உயர்கிறது

தூண்டல் வழியாக மின்னோட்டம் நேரத்துடன் நேர்கோட்டில் உயர்கிறது. நேரியல் மின்னோட்ட உயரும் வீதம் உள்ளீட்டு மின்னழுத்தத்திற்கு குறைந்த வெளியீட்டு மின்னழுத்தத்திற்கு விகிதாசாரமாகும்

di / dt = (வின் - வ out ட்) / எல்

தூண்டியின் சார்ஜிங் கட்டத்தைக் காட்டும் மேல் வரைபடம். X- அச்சு t (நேரம்) ஐ குறிக்கிறது மற்றும் Y- அச்சு i ஐ குறிக்கிறது (தூண்டல் வழியாக மின்னோட்டம்). சுவிட்ச் மூடப்பட்டிருக்கும் போது அல்லது இயக்கப்படும் நேரத்துடன் மின்னோட்டமானது நேர்கோட்டுடன் அதிகரித்து வருகிறது.

இந்த நேரத்தில் மின்னோட்டம் இன்னும் மாறிக்கொண்டே இருக்கும்போது, தூண்டியின் குறுக்கே எப்போதும் ஒரு மின்னழுத்த வீழ்ச்சி ஏற்படும். சுமை முழுவதும் மின்னழுத்தம் உள்ளீட்டு மின்னழுத்தத்தை விட குறைவாக இருக்கும். இனிய நிலையில், சுவிட்ச் திறந்திருக்கும் போது, உள்ளீட்டு மின்னழுத்த மூலமானது துண்டிக்கப்படுகிறது, மேலும் தூண்டல் சேமித்த ஆற்றலை சுமைக்கு மாற்றும். இண்டக்டரின் தற்போதைய மூலத்தில் மாறும் சுமை உள்ளது.

டையோடு டி 1 சுவிட்ச் ஆஃப்-ஸ்டேட்டின் போது தூண்டல் வழியாக பாயும் மின்னோட்டத்தின் திரும்பும் பாதையை வழங்கும்.

-Vout / L க்கு சமமான சாய்வுடன் தூண்டல் மின்னோட்டம் குறைகிறது

பக் மாற்றி இயக்க முறைகள்

பக் மாற்றி இரண்டு வெவ்வேறு முறைகளில் இயக்கப்படலாம். தொடர்ச்சியான பயன்முறை அல்லது இடைவிடாத பயன்முறை.

தொடர்ச்சியான பயன்முறை

தொடர்ச்சியான பயன்முறையில், தூண்டல் ஒருபோதும் முழுமையாக வெளியேற்றப்படாது, தூண்டல் ஓரளவு வெளியேற்றப்படும்போது சார்ஜிங் சுழற்சி தொடங்குகிறது.

மேலேயுள்ள படத்தில், தூண்டல் மின்னோட்டம் (iI) நேர்கோட்டுடன் அதிகரிக்கும் போது சுவிட்ச் இயங்கும் போது, பின்னர் சுவிட்ச் தூண்டலில் இருந்து இறங்கும்போது குறையத் தொடங்குகிறது, ஆனால் தூண்டல் ஓரளவு வெளியேற்றப்படும் போது சுவிட்ச் மீண்டும் இயங்குகிறது. இது தொடர்ச்சியான செயல்பாட்டு முறை.

தூண்டியில் சேமிக்கப்படும் ஆற்றல் E = (LI _L ²) / 2 ஆகும்

இடைவிடாத பயன்முறை

தொடர்ச்சியான பயன்முறையை விட இடைவிடாத பயன்முறை சற்று வித்தியாசமானது. இடைவிடாத பயன்முறையில், புதிய கட்டண சுழற்சியைத் தொடங்குவதற்கு முன் தூண்டல் முழுமையாக வெளியேற்றப்படுகிறது. சுவிட்ச் இயங்கும் முன் தூண்டல் பூஜ்ஜியத்திற்கு முழுமையாக வெளியேறும்.

இடைவிடாத பயன்முறையில், சுவிட்ச் கிடைக்கும்போது மேலே உள்ள படத்தில் நாம் காணக்கூடியது போல, தூண்டல் மின்னோட்டம் (il) நேர்கோட்டுடன் அதிகரிக்கிறது, பின்னர் சுவிட்ச் அணைக்கப்படும் போது, தூண்டல் குறையத் தொடங்குகிறது, ஆனால் சுவிட்ச் தூண்டலுக்குப் பிறகு மட்டுமே கிடைக்கும் முழுமையாக வெளியேற்றப்பட்டு தூண்டல் மின்னோட்டம் முற்றிலும் பூஜ்ஜியமாக மாறியது. இது இடைவிடாத செயல்பாட்டு முறை. இந்த செயல்பாட்டில், தூண்டல் வழியாக தற்போதைய ஓட்டம் தொடர்ச்சியாக இல்லை.

பக் மாற்றி சுற்றுக்கான பி.டபிள்யூ.எம் மற்றும் கடமை சுழற்சி

முந்தைய பக் மாற்றி டுடோரியலில் நாங்கள் விவாதித்தபடி, கடமை சுழற்சியை வேறுபடுத்தி பக் ரெகுலேட்டர் சுற்றுவட்டத்தை கட்டுப்படுத்தலாம். இதற்கு, ஒரு அடிப்படை கட்டுப்பாட்டு அமைப்பு தேவை. பிழை பெருக்கி மற்றும் சுவிட்ச் கட்டுப்பாட்டு சுற்று கூடுதலாக தேவைப்படுகிறது, இது தொடர்ச்சியான அல்லது இடைவிடாத பயன்முறையில் செயல்படும்.

எனவே, ஒரு முழுமையான பக் ரெகுலேட்டர் சுற்றுக்கு, எங்களுக்கு கூடுதல் சுற்று தேவைப்படுகிறது, இது கடமை சுழற்சியில் மாறுபடும், இதனால் தூண்டல் மூலத்திலிருந்து ஆற்றலைப் பெறும் நேரம்.

மேலே உள்ள படத்தில், ஒரு பிழை பெருக்கி ஒரு பின்னூட்ட பாதையைப் பயன்படுத்தி சுமை முழுவதும் வெளியீட்டு மின்னழுத்தத்தை உணர்ந்து சுவிட்சைக் கட்டுப்படுத்துகிறது. மிகவும் பொதுவான கட்டுப்பாட்டு தொழில்நுட்பத்தில் PWM அல்லது பல்ஸ் அகல மாடுலேஷன் தொழில்நுட்பம் அடங்கும், இது சுற்றுகளின் கடமை சுழற்சியைக் கட்டுப்படுத்தப் பயன்படுகிறது.

கட்டுப்பாட்டு சுற்று சுவிட்ச் திறந்திருக்கும் நேரத்தைக் கட்டுப்படுத்துகிறது அல்லது தூண்டல் கட்டணம் அல்லது வெளியேற்றத்தை எவ்வளவு நேரம் கட்டுப்படுத்துகிறது.

இந்த சுற்று செயல்பாட்டு முறையைப் பொறுத்து சுவிட்சைக் கட்டுப்படுத்துகிறது. இது வெளியீட்டு மின்னழுத்தத்தின் மாதிரியை எடுத்து ஒரு குறிப்பு மின்னழுத்தத்திலிருந்து கழித்து ஒரு சிறிய பிழை சமிக்ஞையை உருவாக்கும், பின்னர் இந்த பிழை சமிக்ஞை ஒரு ஆஸிலேட்டர் வளைவு சமிக்ஞையுடன் ஒப்பிடப்படும் மற்றும் ஒப்பீட்டாளர் வெளியீட்டில் இருந்து ஒரு PWM சமிக்ஞை செயல்படும் அல்லது சுவிட்சைக் கட்டுப்படுத்தும் சுற்று.

வெளியீட்டு மின்னழுத்தம் மாறும்போது, பிழை மின்னழுத்தமும் பாதிக்கப்படுகிறது. பிழை மின்னழுத்த மாற்றம் காரணமாக, ஒப்பீட்டாளர் PWM வெளியீட்டைக் கட்டுப்படுத்துகிறார். வெளியீட்டு மின்னழுத்தம் பூஜ்ஜிய பிழை மின்னழுத்தத்தை உருவாக்கும் போது PWM ஒரு நிலைக்கு மாற்றப்பட்டது மற்றும் இதைச் செய்வதன் மூலம், மூடிய கட்டுப்பாட்டு வளைய அமைப்பு வேலையைச் செய்கிறது.

அதிர்ஷ்டவசமாக, பெரும்பாலான நவீன ஸ்விட்சிங் பக் ரெகுலேட்டர்கள் இந்த விஷயத்தை ஐசி தொகுப்புக்குள் கட்டமைத்துள்ளனர். நவீன சுவிட்ச் ரெகுலேட்டர்களைப் பயன்படுத்தி எளிய சுற்று வடிவமைப்பு அடையப்படுகிறது.

குறிப்பு பின்னூட்ட மின்னழுத்தம் ஒரு மின்தடை வகுப்பி நெட்வொர்க்கைப் பயன்படுத்தி செய்யப்படுகிறது. இது கூடுதல் சுற்றமைப்பு ஆகும், இது தூண்டல், டையோட்கள் மற்றும் மின்தேக்கிகளுடன் தேவைப்படுகிறது.

பக் கன்வெர்ட்டர் சர்க்யூட்டின் செயல்திறனை மேம்படுத்தவும்

இப்போது, செயல்திறனைப் பற்றி விசாரித்தால், சுற்றுக்குள் நாம் எவ்வளவு சக்தியை வழங்குகிறோம், வெளியீட்டில் எவ்வளவு பெறுகிறோம். (Pout / Pin) * 100%

ஆற்றலை உருவாக்கவோ அழிக்கவோ முடியாது என்பதால், அதை மட்டுமே மாற்ற முடியும், பெரும்பாலான மின் ஆற்றல்கள் பயன்படுத்தப்படாத சக்திகளை வெப்பமாக மாற்றும். மேலும், நடைமுறைத் துறையில் சிறந்த சூழ்நிலை எதுவும் இல்லை, மின்னழுத்த கட்டுப்பாட்டாளர்களைத் தேர்ந்தெடுப்பதற்கு செயல்திறன் ஒரு பெரிய காரணியாகும்.

மாறுதல் சீராக்கிக்கான முக்கிய மின் இழப்பு காரணிகளில் ஒன்று டையோடு ஆகும். முன்னோக்கி மின்னழுத்த வீழ்ச்சி மின்னோட்டத்தால் பெருக்கப்படுகிறது (Vf xi) என்பது பயன்படுத்தப்படாத வாட்டேஜ் ஆகும், இது வெப்பமாக மாற்றப்பட்டு சுவிட்ச் ரெகுலேட்டர் சுற்றுகளின் செயல்திறனைக் குறைக்கிறது. மேலும், வெப்ப / வெப்ப மேலாண்மை தொழில்நுட்பங்களுக்கான ஹீட்ஸின்கைப் பயன்படுத்தி மின்சுற்றுக்கான கூடுதல் செலவு அல்லது சிதறடிக்கப்பட்ட வெப்பத்திலிருந்து மின்சுற்றுகளை குளிர்விக்க ரசிகர்கள். முன்னோக்கி மின்னழுத்த வீழ்ச்சி மட்டுமல்லாமல், சிலிக்கான் டையோட்களுக்கான தலைகீழ் மீட்பு தேவையற்ற மின் இழப்பையும் ஒட்டுமொத்த செயல்திறனைக் குறைப்பதையும் உருவாக்குகிறது.

ஒரு நிலையான மீட்பு டையோடு தவிர்க்க ஒரு சிறந்த வழி, குறைந்த முன்னோக்கி மின்னழுத்த வீழ்ச்சி மற்றும் சிறந்த தலைகீழ் மீட்பு ஆகியவற்றைக் கொண்ட டையோட்களுக்கு பதிலாக ஷாட்கி டையோட்களைப் பயன்படுத்துவது. அதிகபட்ச செயல்திறன் தேவைப்படும்போது, டையோடு MOSFET களைப் பயன்படுத்தி மாற்றலாம். நவீன தொழில்நுட்பத்தில், ஸ்விட்சிங் பக் ரெகுலேட்டர் பிரிவில் ஏராளமான தேர்வுகள் உள்ளன, அவை 90% க்கும் அதிகமான செயல்திறனை எளிதில் வழங்கும்.

அதிக செயல்திறன், நிலையான வடிவமைப்பு தொழில்நுட்பம், சிறிய கூறு, மாறுதல் கட்டுப்பாட்டாளர்கள் ஒரு நேரியல் சீராக்கினை விட சத்தமாக இருக்கிறார்கள். இன்னும், அவை பரவலாக பிரபலமாக உள்ளன.

பக் மாற்றிக்கான எடுத்துக்காட்டு வடிவமைப்பு

எம்.சி.34063 ஐப் பயன்படுத்தி ஒரு பக் ரெகுலேட்டர் சர்க்யூட்டை நாங்கள் முன்பு உருவாக்கியுள்ளோம், அங்கு 12 வி உள்ளீட்டு மின்னழுத்தத்திலிருந்து 5 வி வெளியீடு உருவாக்கப்படுகிறது. MC34063 என்பது சுவிட்ச் ரெகுலேட்டர் ஆகும், இது பக் ரெகுலேட்டர் உள்ளமைவில் பயன்படுத்தப்பட்டது. நாங்கள் ஒரு இண்டக்டர், ஷாட்கி டையோடு மற்றும் மின்தேக்கிகளைப் பயன்படுத்தினோம்.

மேலேயுள்ள படத்தில், க out ட் வெளியீட்டு மின்தேக்கி மற்றும் நாங்கள் ஒரு தூண்டல் மற்றும் ஷாட்கி டையோடு பயன்படுத்தினோம், அவை மாறுதல் சீராக்கிக்கான அடிப்படை கூறுகள். ஒரு பின்னூட்ட நெட்வொர்க்கும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. R1 மற்றும் R2 மின்தடையங்கள் ஒரு மின்னழுத்த வகுப்பி சுற்று ஒன்றை உருவாக்குகின்றன, இது ஒப்பீட்டாளரின் PWM மற்றும் பிழை பெருக்க நிலைக்கு தேவைப்படுகிறது. ஒப்பீட்டாளரின் குறிப்பு மின்னழுத்தம் 1.25 வி ஆகும்.

திட்டத்தை விரிவாகக் கண்டால், இந்த MC34063 ஸ்விட்சிங் பக் ரெகுலேட்டர் சர்க்யூட் மூலம் 75-78% செயல்திறன் அடையப்படுவதைக் காணலாம். முறையான பிசிபி தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி மேலும் வெப்ப மேலாண்மை நடைமுறைகளைப் பெறுவதன் மூலம் மேலும் செயல்திறனை மேம்படுத்த முடியும்.

எடுத்துக்காட்டு பக் சீராக்கி பயன்பாடு-

குறைந்த மின்னழுத்த பயன்பாட்டில் டி.சி சக்தி மூல
சிறிய உபகரணங்கள்
ஆடியோ உபகரணங்கள்
உட்பொதிக்கப்பட்ட வன்பொருள் அமைப்புகள்.
சூரிய குடும்பங்கள் போன்றவை.