वोल्टेज की गणना, एक बक इंडक्टर में करंट

इस पोस्ट में हम एक सही हिरन कनवर्टर प्रारंभ करनेवाला को डिजाइन करने के लिए आवश्यक विभिन्न मापदंडों को समझने की कोशिश करेंगे, जैसे कि आवश्यक आउटपुट अधिकतम दक्षता प्राप्त करने में सक्षम है।

अपनी पिछली पोस्ट में हमने सीखा हिरन कन्वर्टर्स की मूल बातें और PWM के आवधिक समय के संबंध में ट्रांजिस्टर के समय के बारे में महत्वपूर्ण पहलू का एहसास हुआ जो हिरन कनवर्टर के आउटपुट वोल्टेज को अनिवार्य रूप से निर्धारित करता है।

इस पोस्ट में हम थोड़ा गहराई में जाएंगे और इनपुट वोल्टेज के बीच संबंध का मूल्यांकन करने की कोशिश करेंगे, ट्रांजिस्टर का समय स्विच करना, आउटपुट वोल्टेज और हिरन प्रारंभ करनेवाला का वर्तमान, और हिरन प्रारंभ करनेवाला को डिजाइन करते समय इनका अनुकूलन कैसे करें के बारे में।

बक कनवर्टर विनिर्देशों

आइए पहले हिरन कन्वर्टर से जुड़े विभिन्न मापदंडों को समझें:

पीक प्रारंभ करनेवाला चालू, ( मैं_पी ) = यह वर्तमान की अधिकतम राशि है जो एक प्रारंभ करनेवाला संतृप्त होने से पहले स्टोर कर सकता है। यहाँ 'संतृप्त' शब्द का अर्थ ऐसी स्थिति से है जहाँ ट्रांजिस्टर स्विचिंग का समय इतना लंबा होता है कि यह चालू होने के बाद भी चालू रहता है, जब प्रारंभ करनेवाला अपनी अधिकतम या चरम वर्तमान भंडारण क्षमता को पार कर जाता है। यह एक अवांछनीय स्थिति है और इससे बचा जाना चाहिए।

न्यूनतम संकेतक वर्तमान, ( मैं_या ) = यह चालू की न्यूनतम राशि है जिसे प्रारंभ करने वाले को पहुंचने की अनुमति दी जा सकती है जबकि प्रारंभकर्ता अपनी संग्रहीत ऊर्जा को ईएमएफ के रूप में जारी करके छुट्टी दे रहा है।

मतलब, इस प्रक्रिया में जब ट्रांजिस्टर को स्विच किया जाता है, तो प्रारंभ करनेवाला अपनी संग्रहीत ऊर्जा को लोड तक डिस्चार्ज कर देता है और पाठ्यक्रम में इसकी संग्रहीत वर्तमान तेजी से शून्य की ओर गिर जाती है, हालांकि शून्य तक पहुंचने से पहले ट्रांजिस्टर को फिर से चालू करना चाहिए, और बिंदु जहां ट्रांजिस्टर फिर से चालू हो सकता है उसे न्यूनतम प्रारंभकर्ता के रूप में कहा जाता है।

उपरोक्त स्थिति को a के लिए निरंतर मोड भी कहा जाता है हिरन कनवर्टर डिजाइन ।

यदि ट्रांजिस्टर चालू करने से पहले ट्रांजिस्टर को वापस चालू नहीं करता है, तो स्थिति को बंद मोड के रूप में संदर्भित किया जा सकता है, जो हिरन कनवर्टर को संचालित करने के लिए एक अवांछनीय तरीका है और सिस्टम के एक अक्षम काम को जन्म दे सकता है।

तरंग वर्तमान, (=i =) मैं_पी - मैं_या ) = जैसा कि समीपवर्ती सूत्र से देखा जा सकता है, तरंग Δ मैं हिरन प्रारंभ करनेवाला में प्रेरित शिखर और न्यूनतम वर्तमान के बीच का अंतर है।

हिरन कनवर्टर के उत्पादन में एक फिल्टर संधारित्र आम तौर पर इस तरंग वर्तमान को स्थिर करेगा और इसे अपेक्षाकृत स्थिर बनाने में मदद करेगा।

कर्तव्य चक्र, (D =) टी_पर / टी) = कर्तव्य चक्र की गणना समय-समय पर ट्रांजिस्टर के चालू समय को विभाजित करके की जाती है।

आवधिक समय को पूरा करने के लिए एक पीडब्लूएम चक्र द्वारा लिया गया कुल समय है, जो कि ट्रांजिस्टर को खिलाए गए एक पीडब्लूएम के ऑन + टाइम का समय है।

ट्रांजिस्टर के समय पर ( टी_पर = डी / एफ) = PWM के समय या ट्रांजिस्टर के 'स्विच ऑन' समय को आवृत्ति द्वारा कर्तव्य चक्र को विभाजित करके प्राप्त किया जा सकता है।

औसत आउटपुट करंट या लोड करंट, ( मैं_{चिड़िया} = =i / 2 = i _भार ) = इसे रिपल करेंट को 2 से विभाजित करके प्राप्त किया जाता है। यह मान पीक करंट का औसत और न्यूनतम करंट होता है जो कि हिरन कनवर्टर आउटपुट के लोड पर उपलब्ध हो सकता है।

त्रिभुज तरंग के आरएमएस मान = Tri { मैं_या ^दो + ((I) ^दो / 12} = यह अभिव्यक्ति हमें RMS या सभी या किसी भी त्रिकोण तरंग घटक के मूल माध्य वर्ग मान प्रदान करती है जो हिरन कनवर्टर के साथ जुड़ा हो सकता है।

ठीक है, इसलिए उपरोक्त विभिन्न पैरामीटर और अभिव्यक्ति अनिवार्य रूप से एक हिरन कनवर्टर के साथ शामिल थे जो एक हिरन प्रारंभ करनेवाला की गणना करते समय उपयोग किया जा सकता है।

अब आइए जानें कि हिरन प्रारंभ करनेवाला के साथ वोल्टेज और करंट किस तरह संबंधित हो सकते हैं और इनका सही तरीके से निर्धारण कैसे किया जा सकता है, निम्न स्पष्ट आंकड़ों से:

यहां याद रखें कि हम ट्रांजिस्टर के स्विचिंग को निरंतर मोड में मान रहे हैं, यानी ट्रांजिस्टर हमेशा चालू रहता है इससे पहले कि प्रारंभ करनेवाला अपनी संग्रहीत ईएमएफ को पूरी तरह से डिस्चार्ज करने में सक्षम हो और खाली हो जाए।

यह वास्तव में ट्रांजिस्टर या पीडब्लूएम कर्तव्य चक्र के प्रारंभ समय को प्रारंभ करनेवाला क्षमता (घुमावों की संख्या) के संबंध में किया जाता है।

वी और आई रिलेशनशिप

एक हिरन प्रारंभ करनेवाला के भीतर वोल्टेज और करंट के बीच का संबंध निम्नानुसार रखा जा सकता है:

V = L di / dt

या

i = 1 / L 0ʃtVdt + i_या

हिरन उत्पादन की वर्तमान गणना के लिए उपरोक्त सूत्र का उपयोग किया जा सकता है और यह तब अच्छा होता है जब पीडब्लूएम एक तेजी से बढ़ती और खस्ताहाल लहर के रूप में होता है, या एक त्रिकोण लहर हो सकती है।

हालांकि यदि पीडब्लूएम आयताकार तरंग या दालों के रूप में है, तो उपरोक्त सूत्र निम्नानुसार लिखे जा सकते हैं:

i = (वीटी / एल) + आई_या

यहाँ Vt घुमावदार के पार का वोल्टेज है जिसे उस समय तक गुणा किया जाता है जब तक कि यह (सूक्ष्म-सेकंड में) होता है

हिरन प्रारंभ करनेवाला के लिए अधिष्ठापन मूल्य L की गणना करते समय यह सूत्र महत्वपूर्ण हो जाता है।

उपरोक्त अभिव्यक्ति से पता चलता है कि एक हिरन प्रारंभ करनेवाला से वर्तमान उत्पादन एक रैखिक रैंप, या व्यापक त्रिकोण तरंगों के रूप में होता है, जब पीडब्लूएम त्रिकोणीय तरंगों के रूप में होता है।

अब देखते हैं कि हिरन प्रारंभ करनेवाला के भीतर चोटी का वर्तमान कैसे निर्धारित किया जा सकता है, इसके लिए सूत्र है:

ipk = (Vin - Vtrans - Vout) टन / एल + आई_या

उपरोक्त अभिव्यक्ति हमें चरम वर्तमान प्रदान करती है, जबकि ट्रांजिस्टर चालू है और प्रारंभ करनेवाला के अंदर वर्तमान रैखिक रूप से (इसकी संतृप्ति सीमा के भीतर) बनाता है।

पीक करेंट की गणना

इसलिए उपरोक्त अभिव्यक्ति का उपयोग हिरन प्रारंभ में पीक करंट बिल्ड-अप की गणना के लिए किया जा सकता है जबकि ट्रांजिस्टर स्विच ऑन फेज में होता है।

यदि अभिव्यक्ति io को LHS में स्थानांतरित किया जाता है, तो हम प्राप्त करते हैं:

मैं_पी- मैं_या= (वाइन - वीट्रांस - वाउट) टन / एल

यहाँ Vtrans ट्रांजिस्टर के कलेक्टर / एमिटर के पार वोल्टेज ड्रॉप को संदर्भित करता है

याद रखें कि रिपल करेंट को =i = ipk - io द्वारा भी दिया जाता है, इसलिए इसे उपरोक्त सूत्र में प्रतिस्थापित करते हुए इसे प्राप्त करें:

Δi = (विन - वट्रांस - वाउट) टन / एल ------------------------------------- इक # 1
अब ट्रांजिस्टर के स्विच-ऑफ अवधि के दौरान प्रारंभ करनेवाला के भीतर वर्तमान को प्राप्त करने के लिए अभिव्यक्ति देखें, यह निम्नलिखित समीकरण की सहायता से निर्धारित किया जा सकता है:

मैं_या= मैं_पी- (वाउट - वीडी) टोफ / एल

फिर, उपरोक्त अभिव्यक्ति में substi द्वारा ipk - io को प्रतिस्थापित करके हमें प्राप्त होता है:

Δi = (वाउट - वीडी) टॉफ / एल ------------------------------------- Eq # 2

Eq # 1 और Eq # 2 का उपयोग तरंग वर्तमान मूल्यों को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है, जबकि ट्रांजिस्टर प्रारंभ करनेवाला को विद्युत आपूर्ति कर रहा है, अर्थात यह समय के दौरान ..... और जब प्रारंभ करनेवाला लोड के माध्यम से संचित धारा को निकाल रहा है। ट्रांजिस्टर स्विच ऑफ पीरियड्स के दौरान।

उपरोक्त चर्चा में हमने एक हिरन प्रारंभकर्ता में वर्तमान (amp) कारक को निर्धारित करने के लिए समीकरण को सफलतापूर्वक प्राप्त किया।

वोल्टेज का निर्धारण

अब एक अभिव्यक्ति खोजने की कोशिश करते हैं जो एक हिरन प्रारंभ करनेवाला में वोल्टेज कारक निर्धारित करने में हमारी सहायता कर सकती है।

चूंकि Eq # 1 और Eq # 2 दोनों में isi आम है, इसलिए हम प्राप्त करने के लिए एक दूसरे के साथ शब्दों को समान कर सकते हैं:

(वाइन - वीट्रांस - वाउट) टन / एल = (वाउट - वीडी) टॉफ / एल

विनटॉन - वीट्रांस - वाउट = वाउटटॉफ - वीडीऑफ

विनटॉन - Vtrans - VoutTon = VoutToff - VDToff


VoutTon + VoutToff = VDToff + VinTon - VtransTon


Vout = (VDToff + VinTon - VtransTon) / T

उपरोक्त अभिव्यक्ति में कर्तव्य चक्र डी द्वारा टन / टी भावों को प्रतिस्थापित करना, हमें मिलता है

Vout = (Vin - Vtrans) D + VD (1 - D)

उपरोक्त समीकरण को संसाधित करते हुए आगे हम प्राप्त करते हैं:

Vout + VD = (Vin - Vtrans + VD) D
या

D = Vout - VD / (Vin - Vtrans - VD)

यहाँ VD का तात्पर्य डायोड में वोल्टेज ड्रॉप से ​​है।

वोल्टेज नीचे चरण की गणना

यदि हम ट्रांजिस्टर और डायोड में वोल्टेज की बूंदों को अनदेखा करते हैं (चूंकि ये इनपुट वोल्टेज की तुलना में बेहद तुच्छ हो सकते हैं), तो हम नीचे दिए गए अनुसार उपरोक्त अभिव्यक्ति को ट्रिम कर सकते हैं:

वाउट = डीवीएन

उपर्युक्त अंतिम समीकरण का उपयोग स्टेप डाउन वोल्टेज की गणना के लिए किया जा सकता है जो एक हिरन कनवर्टर सर्किट को डिजाइन करते समय किसी विशेष प्रारंभकर्ता से अभिप्रेत हो सकता है।

उपरोक्त समीकरण वही है जो हमारे पिछले लेख के हल किए गए उदाहरण में चर्चा की गई है ' हिरन कन्वर्टर्स कैसे काम करते हैं ।

अगले लेख में हम सीखेंगे कि एक हिरन प्रारंभ करने वाले की संख्या का अनुमान कैसे लगाया जाए .... कृपया बने रहें।