जीरो वोल्टेज स्विचिंग (जेडवीएस) / जीरो करंट स्विचिंग (जेडसीएस) तकनीक, जिसे सॉफ्ट-स्विचिंग तकनीक के रूप में भी जाना जाता है, कम-शक्ति सॉफ्ट-स्विचिंग बिजली आपूर्ति की दक्षता में 80% से 85% तक सुधार कर सकती है। 1970 के दशक में, गुंजयमान स्विचिंग बिजली आपूर्ति ने सॉफ्ट-स्विचिंग तकनीक की नींव रखी।

 
मूल परिचय

पीडब्लूएम स्विच-मोड बिजली आपूर्ति हार्ड-स्विचिंग मोड में काम करती है, जहां ऑन/ऑफ प्रक्रिया के दौरान वोल्टेज और करंट तरंग रूप ओवरलैप होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप बड़े स्विचिंग नुकसान होते हैं। यद्यपि उच्च-आवृत्ति ऑपरेशन आकार और वजन को कम कर सकता है, स्विचिंग नुकसान बढ़ जाता है। इसलिए, उन प्रौद्योगिकियों का अध्ययन करना आवश्यक है जहां स्विचिंग के दौरान वोल्टेज/वर्तमान तरंग रूप ओवरलैप नहीं होते हैं, जिसे ZVS/ZCS तकनीक या सॉफ्ट-स्विचिंग तकनीक कहा जाता है। कम-शक्ति वाली सॉफ्ट-स्विचिंग बिजली आपूर्ति की दक्षता को 80% से 85% तक सुधारा जा सकता है। 1970 के दशक में रेज़ोनेंट स्विचिंग बिजली आपूर्ति ने सॉफ्ट-स्विचिंग तकनीक की नींव रखी। तब से, नई सॉफ्ट-स्विचिंग प्रौद्योगिकियाँ उभरी हैं, जैसे अर्ध-अनुनाद (1980 के दशक के मध्य में), पूर्ण-पुल चरण-स्थानांतरित ZVS-PWM, स्थिर-आवृत्ति ZVS-PWM/ZCS-PWM (1980 के दशक के अंत में) , ZVS-PWM सक्रिय क्लैंप, ZVT-PWM/ZCT-PWM (1990 के दशक की शुरुआत में), फुल-ब्रिज चरण-स्थानांतरित ZV-ZCS-PWM (1990 के दशक के मध्य में), आदि। चीन ने पहले ही नवीनतम सॉफ्ट- लागू कर दिया है। 6% की दक्षता के साथ प्रौद्योगिकी को 98 किलोवाट संचार बिजली आपूर्ति पर स्विच करना।

 
प्रौद्योगिकी का अनुप्रयोग

 
बक रेगुलेटर के लिए मुख्य आवश्यकताएँ आमतौर पर आकार और दक्षता होती हैं। चूँकि मुद्रित सर्किट बोर्ड का क्षेत्रफल मूल्यवान होता है, इसलिए कोई भी डिज़ाइनर पावर डिज़ाइन समाधान के लिए अतिरिक्त स्थान आवंटित नहीं करना चाहता। इसके अतिरिक्त, जैसे-जैसे माइक्रोकंट्रोलर और डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर (DSP) विकसित होते रहते हैं, सर्किट बोर्ड डिज़ाइन समाधान भी उन्नत होते रहते हैं। हालाँकि पावर में वृद्धि हुई है, उत्पाद का आकार नहीं बढ़ सकता। इसलिए, नवीनतम IC एकीकरण, MOSFET तकनीक और पैकेजिंग प्रक्रियाओं में सुधार के साथ उच्च-घनत्व वाले रेगुलेटर विकसित किए गए हैं। फिर भी, ये रेगुलेटर अभी भी नई प्रणालियों की अनुप्रयोग आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकते हैं, खासकर जब सिस्टम के भीतर पावर घनत्व में वृद्धि जारी है। मुख्य कारण यह है कि स्विचिंग हानियाँ रेगुलेटर के MOSFET के आंतरिक प्रदर्शन में बाधा डालती हैं। यदि इन हानि समस्याओं का मूल रूप से समाधान नहीं किया जाता है, तो केवल मामूली प्रदर्शन सुधार की ही उम्मीद की जा सकती है।

 
चयन के कारण

स्विचिंग हानियों के मुख्य कारण हैं: पहला, हार्ड स्विचिंग। वर्तमान में, अधिकांश गैर-पृथक बक रेगुलेटर टोपोलॉजी में उच्च स्विचिंग हानियाँ होती हैं। इसका कारण यह है कि चालू/बंद अवधि के दौरान, MOSFET एक साथ उच्च धारा और उच्च वोल्टेज प्रतिबल को सहन करता है। जब स्विचिंग आवृत्ति और इनपुट वोल्टेज बढ़ता है, तो ये हानियाँ भी बढ़ जाती हैं, जिससे अधिकतम संचालन आवृत्ति, दक्षता और शक्ति घनत्व सीमित हो जाता है। दूसरा, गेट ड्राइव हानियाँ। चूँकि गेट ड्राइव परिपथ में मिलर चार्ज की विद्युत खपत अधिक होती है, इसलिए हार्ड-स्विचिंग टोपोलॉजी में गेट ड्राइव हानियाँ भी अधिक होती हैं। तीसरा, बॉडी डायोड चालन। जब उच्च-पक्षीय MOSFET को चालू और बंद किया जाता है, तो निम्न-पक्षीय MOSFET के बॉडी डायोड से उच्च स्पंदित धारा प्रवाहित होती है। बॉडी डायोड का चालन समय जितना लंबा होगा, रिवर्स रिकवरी हानि और बॉडी डायोड चालन हानि उतनी ही अधिक होगी। बॉडी डायोड चालन विनाशकारी ओवरशूट और रिंगिंग का कारण भी बन सकता है। स्विचिंग हानियाँ रेगुलेटर की स्विचिंग आवृत्ति को भी सीमित करती हैं। स्विचिंग आवृत्ति जितनी अधिक होगी, MOSFET का स्विचिंग समय उतना ही अधिक होगा, और हानियाँ भी उतनी ही अधिक होंगी। यदि स्विच उच्च आवृत्ति पर स्विच नहीं कर सकता, तो छोटे निष्क्रिय घटकों (प्रतिरोधक, संधारित्र और प्रेरक) का उपयोग सीमित हो जाएगा, जिससे नियामक घनत्व प्रभावित होगा। कई इलेक्ट्रॉनिक डिज़ाइनर लोड बिंदु पर ZVS का उपयोग करने की आशा रखते हैं।

इन समस्याओं के जवाब में, पिकोर ने एक उच्च-प्रदर्शन, अत्यधिक एकीकृत, सॉफ्ट-स्विचिंग हिरन रेगुलेटर प्लेटफ़ॉर्म पेश किया है जो उच्च आवृत्तियों पर काम कर सकता है, स्विचिंग घाटे को काफी कम कर सकता है और दक्षता में सुधार कर सकता है।

I. ZVS एप्लिकेशन की पृष्ठभूमि

शून्य वोल्टेज स्विचिंग (जेडवीएस) से तात्पर्य है कि जब स्विच ट्यूब बंद हो जाती है, तो स्विच ट्यूब के दोनों सिरों पर वोल्टेज पहले से ही 0 होता है। इस तरह, स्विच ट्यूब के स्विचिंग नुकसान को कम किया जा सकता है। गुंजयमान विद्युत आपूर्ति जो हम आमतौर पर उपयोग करते हैं, जैसे इंडक्शन कुकर और एलएलसी बिजली आपूर्ति, सभी अनुनाद विद्युत आपूर्ति हैं। साधारण चार्जर हार्ड-स्विच्ड बिजली आपूर्ति हैं, जिनमें इन अनुनाद बिजली आपूर्ति की तुलना में अधिक नुकसान होता है। इसलिए, ZVS बहुत उच्च दक्षता प्राप्त कर सकता है। उदाहरण के लिए, एक इंडक्शन कुकर में, जब हम बिजली को अपेक्षाकृत उच्च स्तर पर समायोजित करते हैं, तो यह गर्म होता रहेगा; जब शक्ति को निचले स्तर पर समायोजित किया जाता है, तो यह रुक-रुक कर गर्म होने लगती है क्योंकि यह गुंजयमान अवस्था तक नहीं पहुंच पाती है। हमारे सामान्य चार्जर की तरह हार्ड-स्विचिंग बिजली आपूर्ति हमेशा लगातार दोलन करती रहती है, चाहे वे लोड की गई हों या अनलोड की गई हों। हालाँकि, ZVS का एक नुकसान यह है कि इसकी समायोजन सीमा आम तौर पर संकीर्ण है।

 
द्वितीय. शून्य वोल्टेज स्विचिंग (जेडवीएस) के सिद्धांत

चित्र 2-1 शून्य वोल्टेज स्विचिंग सिद्धांत आरेख (डीसी विद्युत आपूर्ति)

चित्र 2-2 शून्य वोल्टेज स्विचिंग तरंगरूप और टी2 पर इसका तरंगरूप

जब विद्युत प्रवाहित होती है, तो L1 से प्रवाहित धारा शून्य होती है। विद्युत आपूर्ति R1 और R2 के माध्यम से Q1 और Q2 को चालू करती है, और L1 से प्रवाहित धारा धीरे-धीरे बढ़ती है। दो स्विचिंग ट्रांजिस्टरों के अभिलक्षणों में अंतर के कारण, Q1 और Q2 में प्रवाहित धारा भिन्न होगी। यह मानते हुए कि Q1 से प्रवाहित धारा Q2 से अधिक है, Q1 का गेट वोल्टेज Q2 से अधिक होगा। डायोड D1 और D2 के माध्यम से, बिंदु 'a' पर वोल्टेज बिंदु 'c' की तुलना में कम होगा, जिसके परिणामस्वरूप 'b' धनात्मक और 'a' ऋणात्मक वाला एक प्रेरित वोल्टेज उत्पन्न होगा। यह T1 के माध्यम से धनात्मक प्रतिपुष्टि उत्पन्न करता है, जिससे Q1 चालू हो जाता है और Q2 बंद हो जाता है, जिससे स्टार्ट-अप प्रक्रिया पूरी हो जाती है।

(समय अंतराल t0~t1) स्थिर अवस्था में जब Q1 चालन कर रहा होता है, T1 से होकर जाने वाली पिछली अवधि की धारा 'a' से 'c' तक थी, और C1 पर वोल्टेज शून्य था। चूँकि धारा अचानक नहीं बदल सकती, T1 से होकर जाने वाली धारा C1 को आवेशित करती है, जिसके परिणामस्वरूप धीरे-धीरे C1 पर 'a' ऋणात्मक और 'c' धनात्मक वोल्टेज उत्पन्न होता है, जिससे एक बढ़ती हुई साइनसॉइडल तरंग बनती है। इस समय, Q0 द्वारा वोल्टेज 'a' को 1V तक नीचे खींच लिया जाता है, जिससे बिंदु 'c' पर वोल्टेज साइनसॉइडल रूप से बढ़ जाता है। Q1 का गेट वोल्टेज वोल्टेज संदर्भ डायोड D3 द्वारा क्लैंप किया जाता है, जिससे Q1 घड़ी की दिशा में चालन करता रहता है।

 
चित्र 2-3 (t0~t1) Q1 संचालन, T1 चार्जिंग C1

3. (समय अंतराल t1~t2) C1, बिंदु 'c' से बिंदु 'a' तक T1 के माध्यम से डिस्चार्ज होना शुरू कर देता है, जिससे C1 पर वोल्टेज, यानी, बिंदु 'c' पर वोल्टेज, साइनसॉइडल रूप से कम हो जाता है। उसी समय, T1 के माध्यम से धारा बिंदु 'c' से बिंदु 'a' तक ज्यावक्रीय रूप से बढ़ जाती है।

चित्र 2-4 (t1~t2) C1 से T1 वाइंडिंग का डिस्चार्ज, जब C1 पर वोल्टेज 0 के आसपास होता है, तो Q1 बंद हो जाता है और Q2 चालू हो जाता है।

4. (समय अंतराल t2) जब C1 लगभग डिस्चार्ज हो जाता है, तो बिंदु 'c' पर वोल्टेज MOS ट्रांजिस्टर के थ्रेशोल्ड वोल्टेज के आसपास गिर जाता है, जिसके कारण Q1 D2 के माध्यम से प्रवर्धन क्षेत्र में प्रवेश करता है। इस समय, बिंदु 'सी' से बिंदु 'ए' तक टी1 वाइंडिंग के माध्यम से सी1 का डिस्चार्ज करंट अपने अधिकतम मूल्य तक पहुंच जाता है। इसके साथ ही, जैसे ही Q1 प्रवर्धन क्षेत्र में प्रवेश करता है, बिंदु 'ए' पर वोल्टेज धीरे-धीरे बढ़ता है, और Q2 भी D1 के माध्यम से प्रवर्धन क्षेत्र में प्रवेश करता है।

5. (समय अंतराल t2) C1 पूरी तरह से डिस्चार्ज हो जाता है, और बिंदु 'c' से बिंदु 'a' तक T1 वाइंडिंग के माध्यम से धारा अपने अधिकतम मूल्य तक पहुंच जाती है। यह C1 को चार्ज करना शुरू कर देता है, जिसके परिणामस्वरूप C1 पर 'ए' सकारात्मक और 'सी' नकारात्मक वोल्टेज उत्पन्न होता है, जबकि C1 पर वोल्टेज साइनसॉइडली बढ़ता है। इस समय, दोनों एमओएस ट्रांजिस्टर एक साथ प्रवर्धन क्षेत्र में प्रवेश करते हैं।

6. (दाहिनी आकृति) T1 द्वारा C1 के निरंतर आवेशन के कारण, C1 पर वोल्टता बिंदु 'a' पर धनात्मक और बिंदु 'c' पर ऋणात्मक होती है। दोनों डायोडों से होकर गुजरने पर, Q2 का गेट वोल्टता बढ़ता है, और Q1 का गेट वोल्टता धीरे-धीरे घटता है, जिससे धनात्मक प्रतिपुष्टि बनती है। परिणामस्वरूप, Q2 चालू हो जाता है और Q1 बंद हो जाता है।

7. Q2 की संचालन प्रक्रिया Q1 के समान है।

8. L1 का अधिष्ठापन मान T1 से बड़ा है, और L1 के माध्यम से धारा पूरे दोलन चक्र के दौरान अपेक्षाकृत स्थिर रहती है। दोलन प्रक्रिया के दौरान, L1 लगातार LC थरथरानवाला को ऊर्जा की पूर्ति करता है।

तृतीय. शून्य वोल्टेज स्विचिंग (जेडवीएस) गणना

1. तरंग आयाम की गणना

तरंगरूप ग्राफ से, यह देखा जा सकता है कि L1 के बिंदु 'बी' पर तरंगरूप एक साइन तरंग का निरपेक्ष मान है (यानी, वोल्टेज जो नीचे वीबीएम तक गिरता है)। स्थिर-अवस्था की स्थिति का उपयोग करके जहां प्रारंभ करनेवाला में वोल्टेज अभिन्न शून्य है और संधारित्र में वर्तमान अभिन्न शून्य है, बिंदु 'बी' पर वोल्टेज के आयाम की गणना की जा सकती है।

मान लिया जाए कि बिंदु 'बी' पर वोल्टेज है , और बिजली आपूर्ति का वोल्टेज Vcc है,

फिर L1 के दोनों सिरों पर वोल्टेज है इसलिये ,

L1 के दोनों सिरों पर वोल्टेज को एकीकृत करना...के रूप में गणना की गई,

तरंगरूप ग्राफ से, यह देखा जा सकता है कि बिंदु 'बी' पर वोल्टेज बिंदु 'ए' और 'सी' के बीच के वोल्टेज का आधा है। इसलिए, 'ए' और 'सी' सिरों पर वोल्टेज, जो कि सी1 के पार भी वोल्टेज है, है...इसलिए, .

2. प्रेरक धारा की गणना

एक बार जब हम जानते हैं कि कैपेसिटर C1 पर वोल्टेज क्या है , हम एक संधारित्र में संग्रहीत ऊर्जा और एक प्रारंभ करनेवाला में संग्रहीत ऊर्जा के सूत्रों का उपयोग करके प्रारंभ करनेवाला में अधिकतम शिखर धारा की गणना कर सकते हैं। प्रारंभ करनेवाला में अधिकतम शिखर धारा सूत्र द्वारा दी गई है: , जहां एल बिंदु 'ए' और 'सी' के बीच प्रेरकत्व मान है।

जैसा कि हम देख सकते हैं, धारिता (C) के बड़े मान और प्रेरकत्व (L) के छोटे मान के साथ, प्रारंभ करनेवाला के माध्यम से धारा बढ़ जाती है। इसके परिणामस्वरूप एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है और विद्युत चुम्बकीय प्रेरण हीटिंग होता है। हालाँकि, जब प्रारंभ करनेवाला के माध्यम से धारा बहुत बड़ी हो जाती है, तो हमें इसके प्रतिरोध में होने वाले नुकसान पर विचार करने की आवश्यकता होती है। इसके अतिरिक्त, संधारित्र के माध्यम से बहने वाली अधिकतम धारा प्रारंभ करनेवाला के माध्यम से बहने वाली अधिकतम धारा के बराबर होती है। इसलिए, गुंजयमान संधारित्र का चयन करते समय, हमें इसकी अधिकतम वर्तमान रेटिंग को ध्यान में रखना होगा।

3. गुंजयमान आवृत्ति की गणना

चूँकि यह एक एलसी समानांतर अनुनाद है, इसलिए अनुनाद आवृत्ति की गणना इस प्रकार की जा सकती है

4. इंडक्टर L1 पर AC पीक करंट की गणना

जब L1 का प्रेरण मान अपेक्षाकृत बड़ा होता है, तो इसके माध्यम से प्रवाहित होने वाली धारा मुख्य रूप से DC होती है, जो दोलन में खोई गई ऊर्जा की भरपाई करती है। चूँकि बिंदु 'बी' पर आयाम ज्ञात है, हम एक दोलन चक्र के दौरान एल1 में शिखर एसी धारा की गणना कर सकते हैं (वास्तविक शिखर धारा डीसी धारा और शिखर एसी धारा का योग है)।

बिंदु 'बी', वीबी पर वोल्टेज, समय की अवधि के लिए वीसीसी के बराबर होता है, टी:

इसलिए, वोल्टेज को एकीकृत करके,, हम L1 के माध्यम से बहने वाली चरम धारा की गणना कर सकते हैं। एक छोटे L1 के परिणामस्वरूप एक बड़ा पीक करंट होगा, जिससे अनावश्यक नुकसान होगा।

शून्य-वोल्टेज स्विचिंग (जेडवीएस) टोपोलॉजी का उपयोग करके 100W पीडी (पावर डिलीवरी) समाधान।

बड़ी बैटरी क्षमता और कम चार्जिंग समय की बढ़ती मांग ने चार्जर पावर की आवश्यकताओं को बढ़ा दिया है। छोटे फॉर्म फैक्टर में उच्च शक्ति प्राप्त करना एक महत्वपूर्ण चुनौती है, जिससे ZVS टोपोलॉजी, उच्च-प्रदर्शन स्विच, नवीन पैकेजिंग विधियों और डिज़ाइन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए वाइड-बैंडगैप सामग्रियों के उपयोग सहित विभिन्न नवीन समाधान सामने आते हैं।

इसका उद्देश्य पावर स्विच और नवीन टोपोलॉजी संरचनाओं का उपयोग करके 94% दक्षता और 23W/in3 की पावर घनत्व प्राप्त करना है।

उच्च शक्ति घनत्व प्राप्त करने के लिए, उपयुक्त टोपोलॉजी संरचना, विनिर्देशों, आयामों और उन्नत नियंत्रण तकनीकों का चयन करना आवश्यक है। वर्तमान हाई-पावर मोबाइल चार्जर बाजार में, पीएफसी+क्यूआर और पीएफसी+एलएलसी सहित हाई-पावर यूएसबी-पीडी चार्जर के लिए कई समाधान उपलब्ध हैं। हालाँकि, इन समाधानों की कुछ सीमाएँ हैं, जैसे क्यूआर की सॉफ्ट-स्विचिंग प्राप्त करने में असमर्थता और परिवर्तनीय आउटपुट वोल्टेज डिज़ाइन के लिए एलएलसी टोपोलॉजी का उपयोग करने में कठिनाई।

इन चुनौतियों के जवाब में, इन्फिनियन ने एक नया असममित आधा-पुल हाइब्रिड फ्लाईबैक टोपोलॉजी पेश किया है (जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है)। अर्ध-पुल और श्रृंखला संधारित्र सामूहिक रूप से पारंपरिक फ्लाईबैक ट्रांसफार्मर को चलाते हैं। फ्लाईबैक ट्रांसफार्मर और श्रृंखला संधारित्र का मुख्य प्राथमिक प्रेरण एक गुंजयमान सर्किट बनाता है, जो आधे-पुल स्विच की ZVS विशेषताओं को सक्षम करता है और फ्लाईबैक ट्रांसफार्मर के पारंपरिक डीमैग्नेटाइजेशन चरण के दौरान गुंजयमान बिजली हस्तांतरण प्रदान करता है। सामान्य ऑपरेशन के दौरान, चार्जिंग चक्र और संबंधित शक्ति को पीक डीसी करंट द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जबकि डिमैग्नेटाइजेशन चरण को उचित नकारात्मक प्री-मैग्नेटाइजेशन सुनिश्चित करने के लिए समय से नियंत्रित किया जाता है, इस प्रकार आधे-पुल स्विच के लिए आवश्यक ZVS शर्तों को पूरा किया जाता है।

चित्र 1: असममित अर्ध-पुल फ्लाईबैक टोपोलॉजी का सरलीकृत योजनाबद्ध आरेख।

प्राथमिक पक्ष पर पावर सर्किट एलसी अनुनाद सर्किट के माध्यम से कार्यान्वित किया जाता है, जो एलएलसी कनवर्टर के समान आधे पुल द्वारा संचालित होता है। गुंजयमान प्रेरक एलआर एक श्रृंखला प्रेरक है जो या तो ट्रांसफार्मर का रिसाव प्रेरकत्व या बाहरी प्रेरक के साथ संयुक्त रिसाव प्रेरकत्व हो सकता है। एलएम ट्रांसफार्मर के मुख्य प्रेरण का प्रतिनिधित्व करता है। समान रूपांतरण प्रभाव गुंजयमान संधारित्र सीआर और ट्रांसफार्मर के प्राथमिक कुंडल को सकारात्मक नोड और आधे-पुल के मध्य बिंदु के बीच जोड़कर भी प्राप्त किया जा सकता है। जब हाई-साइड स्विच एचएस संचालन कर रहा है, तो ऊर्जा सीआर और एलएम में संग्रहीत की जाएगी, और प्रत्येक घटक में संग्रहीत ऊर्जा इनपुट वोल्टेज और स्विचिंग आवृत्ति के साथ अलग-अलग होगी (जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है)।

जब उच्च-पक्ष स्विच HS को बंद कर दिया जाता है, तो ट्रांसफार्मर में धारा आधे-पुल VHB के मध्य बिंदु को तब तक गिरने के लिए मजबूर करेगी जब तक कि निम्न-पक्ष स्विच का बॉडी डायोड वोल्टेज को क्लैंप न कर दे। फिर, निम्न-पक्ष स्विच शून्य वोल्टेज पर चालू हो जाता है जबकि ट्रांसफार्मर चरण उलट जाता है, और ऊर्जा द्वितीयक पक्ष में स्थानांतरित हो जाती है। जब निम्न-पक्ष स्विच बंद हो जाता है, तो पिछले चरण में ट्रांसफार्मर में प्रेरित नकारात्मक धारा आधे-पुल VHB के मध्य बिंदु पर वोल्टेज को तब तक बढ़ने के लिए मजबूर करेगी जब तक कि उच्च-पक्ष स्विच HS का बॉडी डायोड क्लैंप वोल्टेज पिछले चरण के समान न हो जाए। ZVS स्थितियों के तहत, HS चालू होता है जबकि LS बंद होता है, लेकिन ट्रांसफार्मर के अनुनाद सर्किट में धारा अभी भी ऋणात्मक होती है

हाइब्रिड फ्लाईबैक टोपोलॉजी क्यों चुनें?

अन्य फ्लाईबैक टोपोलॉजी की तुलना में, हाइब्रिड फ्लाईबैक ट्रांसफार्मर को कम ऊर्जा संग्रहित करने की आवश्यकता होती है, जो चार्जर के आकार को कम करने में मदद करता है।

हाइब्रिड फ्लाईबैक प्राथमिक पक्ष पर पूर्ण ZVS और द्वितीयक पक्ष पर पूर्ण ZCS प्राप्त कर सकता है, और रिसाव ऊर्जा को भी पुनर्प्राप्त किया जा सकता है, जिससे दक्षता में सुधार होता है।

जैसा कि निम्नलिखित सूत्र में दिखाया गया है, आउटपुट वोल्टेज कर्तव्य चक्र के साथ बदलता रहता है। हाइब्रिड फ्लाईबैक के लिए, विस्तृत वोल्टेज आउटपुट अनुप्रयोगों में एलएलसी टोपोलॉजी की सीमाओं को पार करते हुए, एक विस्तृत वोल्टेज रेंज आउटपुट प्राप्त करना बहुत आसान है।

वाउट: आउटपुट वोल्टेज

डी: कर्तव्य चक्र

विन: इनपुट वोल्टेज

एलएम: ट्रांसफार्मर अधिष्ठापन

एन: ट्रांसफार्मर घुमाव अनुपात

एलआर: ट्रांसफार्मर रिसाव अधिष्ठापन

Infineon का 100W USB-PD संदर्भ डिज़ाइन

संपूर्ण समाधान चित्र 3 में दिखाया गया है। PFC चरण क्रिटिकल कंडक्शन मोड IRS2505 और ThinPAK पैकेज IPL60R185C7 CoolMOS® का उपयोग करता है, जबकि DC-DC चरण डिजिटल PWM नियंत्रक XDPS2201 और IPLK60R360PFD7 का उपयोग करता है। साथ ही, BSC028N06NS का उपयोग एक सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन स्विच के रूप में किया जाता है (जिसे भविष्य में लागत-प्रभावशीलता को और बेहतर बनाने के लिए चार्जर सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए निम्न-वोल्टेज ISZ0702NLS से बदला जा सकता है)। प्रोटोकॉल नियंत्रक CYPD3174 है, और p-चैनल MOS BSZ086N03NS3 का उपयोग आउटपुट सुरक्षा स्विच के रूप में किया जाता है।

इस कॉन्फ़िगरेशन के माध्यम से, चरम दक्षता 94% तक पहुंच सकती है, और स्टैंडबाय बिजली की खपत 60mW से कम है।

उच्चतम दक्षता:

सही उच्च-वोल्टेज MOSFET का चयन महत्वपूर्ण है

सॉफ्ट-स्विचिंग तकनीक डिवाइस को ज़ीरो वोल्टेज स्विचिंग (ZVS) के तहत संचालित करने की अनुमति देती है, जहाँ MOSFET केवल तभी चालू होता है जब उसका ड्रेन-सोर्स वोल्टेज 0V (या 0V के करीब) तक पहुँच जाता है। यह रणनीति चालन हानियों को समाप्त करती है, जो आमतौर पर कुल स्विच हानियों में मुख्य योगदानकर्ता होती हैं। दुर्भाग्य से, आउटपुट कैपेसिटर की "गैर-शून्य-हानि" प्रकृति के कारण, सभी उच्च-वोल्टेज SJ MOSFETs को MOSFET आउटपुट कैपेसिटेंस (Coss) के चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के दौरान ऊर्जा हानि नामक एक अतिरिक्त हानि का सामना करना पड़ता है। इसलिए, ZVS स्थितियों में संचालन करते समय भी, आउटपुट कैपेसिटर (Eoss) में संग्रहीत सभी ऊर्जा को पुनर्प्राप्त करना संभव नहीं होता है। यह घटना Coss की हिस्टैरिसिस विशेषता से संबंधित है, जिसे Coss चार्जिंग/डिस्चार्जिंग चक्र के दौरान बड़े सिग्नल मापों के माध्यम से देखा जा सकता है। परिणामस्वरूप, इन हानियों को अक्सर Coss हिस्टैरिसिस हानियाँ (Eoss,hys) कहा जाता है।

इन्फिनियॉन की उन्नत एसजे प्रौद्योगिकी के कारण, कूलमोस-पीएफडी7 श्रृंखला हिस्टैरिसीस हानि को और कम करती है, जिससे दक्षता में और भी अधिक सुधार होता है।

निष्कर्ष

डिजिटल XDPS2201 पर आधारित, ZVS क्वासी-रेज़ोनेंट टोपोलॉजी विभिन्न इनपुट वोल्टेज और आउटपुट करंट स्थितियों में ZVS और ZCS प्राप्त कर सकती है। इसके अतिरिक्त, यह ट्रांसफॉर्मर लीकेज इंडक्टेंस से ऊर्जा भी पुनर्प्राप्त कर सकता है। उच्च-प्रदर्शन पावर MOSFETs 94 मिमी x 100 मिमी x 60 मिमी आयामों वाले 40W USB-PD डिज़ाइन में 18% तक दक्षता प्राप्त करने में योगदान करते हैं।