स्विचिंग रेगुलेटर चुनते समय, दक्षता सबसे महत्वपूर्ण मानदंड है। आधुनिक कॉम्पैक्ट डिवाइस को एक छोटे से फुटप्रिंट के भीतर विश्वसनीय पावर डिलीवरी प्राप्त करनी चाहिए। पर्याप्त करंट की आपूर्ति करते हुए स्थिर वोल्टेज उत्पन्न करने की क्षमता इलेक्ट्रॉनिक घटक डिजाइन में एक मूलभूत आवश्यकता है। स्विचिंग रेगुलेटर स्थिर आपूर्ति वोल्टेज उत्पन्न करने और वोल्टेज को ऊपर या नीचे करने के लिए आवश्यक उपकरण हैं। स्विचिंग रेगुलेटर को विभिन्न नामों से जाना जाता है: कन्वर्टर या स्विच, स्विच-मोड पावर सप्लाई (SMPS), और DC/DC रेगुलेटर या कन्वर्टर। उच्च-शक्ति रूपांतरण दक्षता आवश्यकताओं को पूरा करने, एकल इनपुट वोल्टेज स्रोत से स्थिर आउटपुट प्राप्त करने में लचीलापन और अलग-अलग ध्रुवीयताओं के साथ बहु-आउटपुट कॉन्फ़िगरेशन के लिए अनुकूलनशीलता जैसे लाभों के कारण उनकी लोकप्रियता लगातार बढ़ रही है। स्विचिंग कन्वर्टर्स के सबसे आम प्रकारों में शामिल हैं:

बूस्ट प्रकार:इनपुट वोल्टेज को बढ़ाता है और विनियमित आउटपुट प्रदान करता है।

बक प्रकार:इनपुट वोल्टेज को कम करता है और विनियमित आउटपुट प्रदान करता है।

हिरन बढ़ावा:वैकल्पिक ऋणात्मक ध्रुवता के साथ इनपुट वोल्टेज को ऊपर या नीचे ले जाता है।

फ्लाईबैक प्रकार:एक बक-बूस्ट संस्करण जो विद्युत अलगाव प्रदान करता है।

स्थिर-वोल्टेज और समायोज्य रैखिक वोल्टेज विनियामक

वर्षों से, विद्युत आपूर्ति डिजाइन रैखिक विनियामकों पर निर्भर रहा है। रैखिक विनियामक निरंतर, निश्चित आउटपुट वोल्टेज प्रदान करने में उत्कृष्ट हैं। इसके अतिरिक्त, अन्य रैखिक विनियामक (जैसे, LM317) समायोजन क्षमता प्रदान करते हैं। सामान्य स्थिर और रैखिक आउटपुट वोल्टेज विनियामक प्रकारों में 78xx श्रृंखला (सकारात्मक आउटपुट) और 79xx श्रृंखला (नकारात्मक आउटपुट) शामिल हैं। ये विनियामक 5 V से 24 V तक स्थिर आउटपुट प्रदान करते हैं। रैखिक विनियामक स्विच-मोड पावर सप्लाई नहीं हैं। उनके लाभों में सरलता, कम लागत, कम शोर और कम तरंग शामिल हैं। हालाँकि, उनकी आउटपुट पावर आमतौर पर 10 W से कम होती है, और उनकी दक्षता अक्सर कम होती है, जिससे गर्मी पैदा होती है। रैखिक विनियामक केवल स्टेप-डाउन विनियमन कर सकते हैं, जबकि SMPS वोल्टेज को ऊपर, नीचे या उलटने के लिए बक, बूस्ट या बक-बूस्ट टोपोलॉजी का उपयोग कर सकते हैं।

स्विच-मोड पावर सप्लाई सिस्टम

अधिकांश आधुनिक टेलीविज़न, पर्सनल कंप्यूटर, डीसी मोटर ड्राइवर और पावर एम्पलीफायरों को उन्नत, उच्च दक्षता वाले SMPS उपकरणों की आवश्यकता होती है। ये उपकरण आउटपुट वोल्टेज देने के लिए पारंपरिक रैखिक तरीकों के बजाय सेमीकंडक्टर स्विचिंग तकनीक का उपयोग करते हैं। एक बुनियादी स्विचिंग कनवर्टर में एक पावर-स्विचिंग स्टेज और एक नियंत्रण सर्किट होता है। एसएमपीएस आंतरिक ट्रांजिस्टरों (या पावर एमओएसएफईटी) को संतृप्त "ऑन" और कटऑफ "ऑफ" अवस्थाओं में संचालित करके कम बिजली अपव्यय और उच्च दक्षता प्रदान करता है।

बक स्विचिंग रेगुलेटर

LM2596x श्रृंखला SLKOR सेमीकंडक्टर उच्च दक्षता वाले डीसी/डीसी बक कन्वर्टर्स प्रदान करता है, जो उन्हें ऑटोमोटिव और औद्योगिक डिजाइन जैसे कुशल पावर रूपांतरण की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए एक कॉम्पैक्ट समाधान बनाता है। LM2596x एक निश्चित-आवृत्ति ऑसिलेटर और आवृत्ति क्षतिपूर्ति मॉड्यूल को एकीकृत करता है।

इसकी डिजाइन सादगी के लिए न्यूनतम बाहरी घटकों की आवश्यकता होती है। चिप में हिस्टैरिसिस, ओवर-टेम्परेचर प्रोटेक्शन, ओवरकरंट प्रोटेक्शन और सेकेंडरी ओवरकरंट प्रोटेक्शन के साथ बिल्ट-इन सक्षमता भी है। सेकेंडरी ओवरकरंट घटनाओं के दौरान, चिप ऑपरेटिंग आवृत्ति को 150 kHz से घटाकर 50 kHz कर देती है। इसका एक उदाहरण LM2596S-ADJ बक स्विचिंग रेगुलेटर (चित्र 1) है।

चित्रा 1: एलएम2596एस-एडीजे बक स्विचिंग रेगुलेटर स्थिर आउटपुट वोल्टेज प्रदान करता है। (छवि क्रेडिट: SLKOR अर्धचालक)

LM2596SX-12 बक स्विचिंग रेगुलेटर (चित्र 2) एक 150 kHz फिक्स्ड-फ़्रीक्वेंसी PWM DC/DC कनवर्टर है। यह उच्च दक्षता, कम तरंग और उत्कृष्ट लाइन/लोड विनियमन के साथ 3A आउटपुट करंट ड्राइव क्षमता प्रदान करता है। PWM मॉड्यूलेशन का उपयोग करते हुए, चिप 0-100% की रैखिक ड्यूटी साइकिल रेंज का समर्थन करता है।

यह डिवाइस न केवल बेहतरीन क्षणिक प्रतिक्रिया प्रदान करता है बल्कि न्यूनतम PCB क्षेत्र भी घेरता है। इसका कॉम्पैक्ट पैकेज और उच्च शक्ति घनत्व इसे LCD डिस्प्ले, टीवी, डिजिटल फोटो फ्रेम, सेट-टॉप बॉक्स, मोडेम, दूरसंचार उपकरणों और नेटवर्क उपकरणों के लिए आदर्श बनाता है।

चित्रा 2: एलएम2596एसएक्स-12 बक स्विचिंग रेगुलेटर कम वोल्टेज की आवश्यकताओं को पूरा करता है। (छवि क्रेडिट: SLKOR अर्धचालक)

बूस्ट स्विचिंग रेगुलेटर

SL2733 एक DC/DC बूस्ट कनवर्टर है जिसे कई LED को चलाने के लिए सटीक स्थिर धारा प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। एक निश्चित 1 मेगाहर्ट्ज स्विचिंग आवृत्ति के साथ, SL2733 को छोटे बाहरी सिरेमिक कैपेसिटर और इंडक्टर के साथ जोड़ा जा सकता है। आउटपुट करंट बाहरी प्रतिरोधक (R1) के माध्यम से समायोज्य है, जिससे डिवाइस श्रृंखला में कई LED को चलाने में सक्षम है। SL2733 समान LED को चलाने के लिए उपयुक्त है, जो श्रृंखला में नौ सफ़ेद LED या 32 V के अधिकतम ड्राइव वोल्टेज का समर्थन करता है। LED की चमक को DC वोल्टेज, लॉजिक सिग्नल या पल्स-चौड़ाई मॉड्यूलेशन (PWM) सिग्नल का उपयोग करके समायोजित किया जा सकता है। शटडाउन (SHDW) पिन डिवाइस को कम-शांत-वर्तमान पावर-डाउन मोड में संचालित करने की अनुमति देता है। थर्मल प्रोटेक्शन और ओवरलोड करंट लिमिटिंग के अलावा, चिप LED ओपन-सर्किट दोषों के दौरान अल्ट्रा-लो-पावर मोड में प्रवेश करती है। इसे एक कॉम्पैक्ट SOT23-5 पैकेज में रखा गया है।

छोटा बेहतर है

ऊपर दिए SL2188 बाहरी घटकों की संख्या कम करता है। यह उपकरण कॉम्पैक्ट बाहरी घटकों को सपोर्ट करता है जबकि इसकी सॉफ्ट-स्टार्ट सुविधा इनरश करंट को कम करती है। यह करंट लोड की एक विस्तृत श्रृंखला को संभालता है और एक पावर MOSFET को एकीकृत करता है जो 1 A से अधिक के पीक स्विचिंग करंट को सपोर्ट करने में सक्षम है, जिसका आउटपुट वोल्टेज 3.6 V तक है। यह बहुमुखी, उच्च-शक्ति और कॉम्पैक्ट डिजाइन एकल-सेल लिथियम बैटरी उत्पादों के लिए आदर्श है, जिसमें दो- और तीन-सेल क्षारीय, NiMH, या NiCd बैटरी सिस्टम शामिल हैं। बूस्ट कन्वर्टर्स जैसे SL2188 वायरलेस पेरिफेरल्स, गेमिंग एक्सेसरीज, पर्सनल मेडिकल डिवाइस और पोर्टेबल मीडिया प्लेयर के लिए आदर्श हैं। तेजी से तकनीकी प्रगति छोटे फॉर्म फैक्टर को आगे बढ़ाती है। SOP-J8 की तुलना में, SOT23-पैकेज्ड SL2188 आवश्यक PCB क्षेत्र को काफी कम कर देता है।

चित्र 3: जैसे-जैसे घटक डिज़ाइन सिकुड़ते जाते हैं, लघु पैकेज (जैसे, SOT23) आवश्यक होते जाते हैं। (छवि क्रेडिट: SLKOR अर्धचालक)

बिजली की खपत कम करते हुए दक्षता को अधिकतम करना

विश्वसनीयता और बिजली दक्षता बनाए रखने की आवश्यकता के साथ-साथ लघुकरण की मांग एक प्रेरक शक्ति बनी हुई है। SY8120B बक स्विचिंग रेगुलेटर (चित्र 4) समायोज्य आउटपुट और विश्वसनीय बिजली वितरण के साथ एक कॉम्पैक्ट डिज़ाइन प्रदान करता है।

चित्र 4: SY8120B एक बक स्विचिंग रेगुलेटर है जो छोटे, अधिक कॉम्पैक्ट डिज़ाइन में विश्वसनीय रूप से बिजली प्रदान करता है। (छवि क्रेडिट: SLKOR अर्धचालक)

कुछ लोग यह मान सकते हैं कि लघुकरण से भार क्षमता या विश्वसनीय विद्युत वितरण पर प्रतिकूल प्रभाव पड़ता है, लेकिन ऐसा नहीं है। SY8120B बिजली की खपत को कम करते हुए उच्च रूपांतरण दक्षता प्राप्त करता है (चित्र 5)। कम स्टैंडबाय करंट प्रदान करके, बैटरी से चलने वाले उपकरण निष्क्रिय अवस्था में बिजली की खपत को कम करते हैं। इसके अतिरिक्त, निरंतर ऑन-टाइम नियंत्रण कुशल लाइट-लोड संचालन को सक्षम बनाता है।

 
चित्र 5: डिजाइनर उच्च दक्षता वाले डीसी/डीसी बक कन्वर्टर्स की तलाश कर रहे हैं जो विश्वसनीय रूप से बिजली प्रदान करते हैं। (छवि क्रेडिट: SLKOR अर्धचालक)

एसी/डीसी और डीसी/डीसी अनुप्रयोगों के लिए फ्लाईबैक कन्वर्टर्स

फ्लाईबैक कनवर्टर एक बक-बूस्ट टोपोलॉजी है जिसमें फ्लाईबैक ट्रांसफॉर्मर शामिल होता है। यह AC/DC और DC/DC दोनों रूपांतरणों के लिए उपयुक्त है, जो इनपुट और आउटपुट के बीच विद्युत अलगाव प्रदान करता है। यह वोल्टेज अनुपात गुणन और अलगाव लाभ भी प्रदान करता है। पृथक पावर कन्वर्टर्स दो नियंत्रण योजनाओं को नियोजित करते हैं: वोल्टेज-मोड नियंत्रण और करंट-मोड नियंत्रण। स्थिर संचालन के लिए, करंट-मोड नियंत्रण को आमतौर पर प्राथमिकता दी जाती है।

बक-बूस्ट डीसी/डीसी कन्वर्टर्स

बक-बूस्ट कनवर्टर एक क्लासिक डीसी/डीसी कनवर्टर है जिसका आउटपुट वोल्टेज परिमाण इनपुट वोल्टेज से अधिक या कम हो सकता है। यह नकारात्मक वोल्टेज भी उत्पन्न कर सकता है। फ्लाईबैक कनवर्टर के समान, यह ट्रांसफॉर्मर के बजाय एक एकल प्रारंभ करनेवाला का उपयोग करता है। विशेष रूप से, बक-बूस्ट कनवर्टर में दो अलग-अलग टोपोलॉजी शामिल हैं जो इनपुट वोल्टेज से ऊपर से लेकर शून्य तक आउटपुट वोल्टेज उत्पन्न करने में सक्षम हैं। डीसी/डीसी बिजली आपूर्ति, जिसे कभी-कभी "चॉपर" कहा जाता है, में एक बक-बूस्ट सर्किट शामिल होता है जो ड्यूटी साइकिल के आधार पर बूस्ट या बक कनवर्टर के रूप में कार्य करता है।

निष्कर्ष

आधुनिक ऑटोमोटिव और औद्योगिक डिजाइनों में उच्च दक्षता वाले पावर रूपांतरण स्विचिंग रेगुलेटर पर निर्भर करता है। जैसे-जैसे डिजाइन तेजी से कॉम्पैक्ट होते जा रहे हैं, स्थिर पावर स्तरों को बनाए रखने में सक्षम बहुमुखी, उच्च दक्षता वाले उपकरणों की मांग पहले कभी इतनी अधिक नहीं रही। हालाँकि स्विचिंग रेगुलेटर को विभिन्न नामों से संदर्भित किया जा सकता है - SMPS, DC/DC स्विचिंग रेगुलेटर, कन्वर्टर या रेगुलेटर -SLKOR कुशल ऊर्जा रूपांतरण की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए कॉम्पैक्ट समाधानों की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदान करता है।

स्विचिंग रेगुलेटर इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम डिज़ाइन में महत्वपूर्ण मूल्य रखते हैं, जो लघुकरण और बहु-कार्यक्षमता के साथ स्थिर, कुशल बिजली रूपांतरण प्रदान करते हैं। उन्हें कई क्षेत्रों में व्यापक रूप से अपनाया जाता है। इस लेख के माध्यम से, हमने स्विचिंग रेगुलेटर की मूलभूत अवधारणाओं और प्रकारों, रैखिक रेगुलेटर और SMPS के बीच अंतर और के बारे में गहरी समझ हासिल की है। SLKORके उच्च दक्षता वाले स्विचिंग नियामक उत्पाद और उनके अनुप्रयोग। 

स्विचिंग रेगुलेटर डिज़ाइन और एप्लीकेशन के बारे में आपके क्या अनुभव या सवाल हैं? टिप्पणियों में अपने विचार साझा करें!