फ्लाईबैक कन्वर्टर क्या है: डिजाइन और इसका कार्य

फ्लाईबैक कनवर्टर को किसी भी प्रकार के रूपांतरण जैसे एसी से डीसी और डीसी से डीसी में प्रदर्शन करने के लिए पिछले 70 वर्षों से स्विच मोड बिजली आपूर्ति की तरह डिज़ाइन किया गया है। फ्लाईबैक के डिज़ाइन ने 1930 के दशक में 1940 के दशक में संचार के लिए टेलीविजन को विकसित करने का लाभ दिया। यह एक गैर-रैखिक स्विचिंग आपूर्ति अवधारणा का उपयोग करता है। फ्लाईबैक ट्रांसफॉर्मर चुंबकीय ऊर्जा को संग्रहीत करता है और एक के रूप में कार्य करता है प्रारंभ करनेवाला जब एक गैर-फ़्लाईबैक डिज़ाइन से तुलना की जाती है। यह लेख सभी फ्लाईबैक कनवर्टर के काम करने और इसकी टोपोलॉजी के बारे में है।

फ्लाईबैक कन्वर्टर क्या है?

फ्लाईबैक कन्वर्टर्स को पावर कन्वर्टर्स के रूप में परिभाषित किया जाता है, जो इनपुट और आउटपुट के बीच गैल्वेनिक अलगाव के साथ एसी को डीसी में परिवर्तित करते हैं। यह ऊर्जा को संग्रहीत करता है जब सर्किट के माध्यम से प्रवाह होता है और ऊर्जा को हटा दिया जाता है जब बिजली निकाल दी जाती है। यह एक पारस्परिक रूप से युग्मित प्रारंभ करनेवाला का उपयोग करता है और चरण नीचे या चरण-अप वोल्टेज ट्रांसफार्मर के लिए एक अलग स्विचिंग कनवर्टर के रूप में कार्य करता है।

यह इनपुट वोल्टेज की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ कई आउटपुट वोल्टेज को नियंत्रित और नियंत्रित कर सकता है। अवयव एक स्विचबैक कनवर्टर डिजाइन करने के लिए आवश्यक है जब अन्य स्विचिंग मोड बिजली की आपूर्ति सर्किट की तुलना में। डिज़ाइन में उपयोग किए गए स्विच की ऑन / ऑफ कार्रवाई के रूप में फ्लाईबैक शब्द को संदर्भित किया जाता है।

फ्लाईबैक कनवर्टर डिज़ाइन

फ्लाईबैक कनवर्टर डिज़ाइन बहुत ही सरल और सम्‍मिलित है विद्युत उपकरण फ्लाईबैक ट्रांसफॉर्मर, स्विच, रेक्टिफायर, फिल्टर, और स्विच को नियंत्रित करने और विनियमन को प्राप्त करने के लिए एक नियंत्रण उपकरण की तरह।

स्विच का उपयोग प्राथमिक सर्किट को चालू और बंद करने के लिए किया जाता है, जो ट्रांसफार्मर को चुंबकित या डीमैनेटाइज कर सकता है। कंट्रोलर से पीडब्लूएम सिग्नल स्विच के संचालन को नियंत्रित करता है। अधिकांश फ़्लाईबैक ट्रांसफार्मर डिज़ाइनों में, FET या MOSFET या एक मूल ट्रांजिस्टर स्विच के रूप में उपयोग किया जाता है।

फ्लाईबैक कनवर्टर डिज़ाइन

रेक्टिफायर डीसी वाइंडिंग को प्राप्त करने के लिए सेकेंडरी वाइंडिंग के वोल्टेज को ठीक करता है और ट्रांसफॉर्मर की सेकेंडरी वाइंडिंग से लोड को डिस्कनेक्ट करता है। संधारित्र शुद्ध आउटपुट वोल्टेज को फ़िल्टर करता है और डीसी आउटपुट स्तर को वांछित एप्लिकेशन के अनुसार बढ़ाता है।

फ्लाईबैक ट्रांसफार्मर का उपयोग चुंबकीय ऊर्जा को संग्रहीत करने के लिए एक प्रारंभ करनेवाला के रूप में किया जाता है। इसे दो युग्मित प्रारंभ करनेवाला के रूप में डिज़ाइन किया गया है, जो प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग के रूप में कार्य करता है। यह लगभग 50KHz की उच्च आवृत्तियों पर संचालित होता है।

डिजाइन गणना

इस पर विचार करना आवश्यक है फ्लाईबैक कनवर्टर डिजाइन गणना बदल जाता है अनुपात, कर्तव्य चक्र, और प्राथमिक और माध्यमिक घुमावदार की धाराओं। क्योंकि मोड़ अनुपात प्राथमिक और माध्यमिक घुमावदार और कर्तव्य चक्र के माध्यम से बहने वाले वर्तमान को प्रभावित कर सकता है। जब मोड़ अनुपात अधिक होता है, तो कर्तव्य चक्र भी ऊंचा हो जाता है, और प्राथमिक और द्वितीयक घुमावदार के माध्यम से वर्तमान गुजरना कम हो जाता है।

चूंकि सर्किट में उपयोग किया जाने वाला ट्रांसफार्मर एक कस्टम प्रकार है, इसलिए इन दिनों एक मुड़ता अनुपात के साथ एक पूर्ण ट्रांसफार्मर प्राप्त करना संभव नहीं है। इसलिए वांछित रेटिंग के साथ ट्रांसफार्मर का चयन करके और आवश्यक रेटिंग के करीब होने से वोल्टेज और आउटपुट में अंतर की भरपाई हो सकती है।

कोर सामग्री जैसे अन्य मापदंडों, वायु अंतर के प्रभाव, और ध्रुवीकरण को इंजीनियरों द्वारा विचार किया जाना चाहिए।

स्विच स्थिति पर विचार करके फ्लाईबैक कनवर्टर डिज़ाइन की गणना नीचे चर्चा की गई है।

जब स्विच ऑन हो

विन - वीएल - बनाम = ०

आदर्श स्थिति में, Vs = 0 (वोल्टेज ड्रॉप)

फिर विन - वीएल = ०

वीएल = एलपी दी / डीटी

di = (VL / Lp) x dt

जबसे वीएल = विन

di = (Vin / Lp) x dt

हम दोनों पक्षों पर एकीकरण लागू करके,

वर्तमान में प्राथमिक घुमावदार है

इप्री = (विन। / एलपी) टन

प्राथमिक वाइंडिंग में संग्रहीत कुल ऊर्जा है,

एप्री = ½ इप्री^दोएक्स एल.पी.

जहां विन = इनपुट वोल्टेज

Lp = प्राथमिक वाइंडिंग या प्राथमिक इंडक्शन का इंडक्शन।

टन = अवधि जब स्विच चालू होता है

जब स्विच बंद हो

वीएल (माध्यमिक) - वीडी - वॉल्ट = ०

डायोड वोल्टेज ड्रॉप एक आदर्श स्थिति में शून्य होगा

वीएल (माध्यमिक) - वाउट = 0

वीएल (माध्यमिक) = वाउट

वीएल = एलएस दी / डीटी

di = (वीएल सेकेंडरी / एलएस) / डीटी

चूंकि वीएल सेकेंडरी = वोट

इसलिये,

di = Vout / Ls) X dt

एकीकरण लागू करके, हम प्राप्त करते हैं

Isec = (Vsec / Ls) (टी - टन)

हस्तांतरित कुल ऊर्जा को व्यक्त किया जाता है

Esec =। [(Vsec / Ls)। (टी - टोन)]^दो। रास

जहां बनाम वाइंड = सेकेंडरी वाइंडिंग में वोल्टेज = लोड पर कुल आउटपुट वोल्टेज

Ls = द्वितीयक घुमावदार की प्रेरण

T = pwm सिग्नल की अवधि

टन = समय पर स्विच

फ्लाईबैक कनवर्टर / कार्य सिद्धांत का संचालन

फ्लाईबैक कनवर्टर के संचालन को उपरोक्त आरेख से समझा जा सकता है। कार्य सिद्धांत स्विच मोड पावर सप्लाई (एसएमपीएस) मोड पर आधारित है।

जब स्विच चालू स्थिति में होता है, तो इनपुट और लोड के बीच कोई ऊर्जा हस्तांतरण नहीं होता है। कुल ऊर्जा सर्किट के प्राथमिक घुमावदार में संग्रहीत की जाएगी। यहां ड्रेन वोल्टेज वीडी = 0 और वर्तमान आईपी प्राथमिक घुमावदार से गुजरता है। ऊर्जा को ट्रांसफार्मर के चुंबकीय अधिष्ठापन के रूप में संग्रहीत किया जाता है और वर्तमान समय के साथ बढ़ता है। फिर डायोड रिवर्स बायस्ड हो जाता है और ट्रांसफॉर्मर की द्वितीयक वाइंडिंग में कोई करंट प्रवाहित नहीं होता है और कुल ऊर्जा आउटपुट में प्रयुक्त संधारित्र में जमा हो जाती है।

जब स्विच ऑफ स्थिति में होता है, तो चुंबकीय क्षेत्र के कारण ट्रांसफार्मर वाइंडिंग की ध्रुवीयता को बदलकर ऊर्जा को लोड पर स्थानांतरित किया जाता है और रेक्टिफायर सर्किट वोल्टेज को ठीक करना शुरू कर देता है। कोर में कुल ऊर्जा को लोड करने के लिए स्थानांतरित किया जाएगा और प्रक्रिया को चालू रखा जाएगा जब तक कि कोर में ऊर्जा समाप्त नहीं हो जाती है या जब तक स्विच चालू नहीं होता है।

फ्लाईबैक कन्वर्टर टोपोलॉजी

फ्लाईबैक कन्वर्टर टोपोलॉजी अनुकूलनीय, लचीली, सरल अधिकतर उपयोग की जाने वाली SMPS (स्विच मोड पॉवर सप्लाई) डिज़ाइन है, जो अच्छे प्रदर्शन विशेषताओं के साथ है जो कई अनुप्रयोगों को लाभ देती है।
फ्लाईबैक कनवर्टर टोपोलॉजी की प्रदर्शन विशेषताओं को नीचे दिखाया गया है।

फ्लाईबैक टोपोलॉजी

उपरोक्त तरंग फ़्लायबैक ट्रांसफार्मर के प्राथमिक और माध्यमिक घुमावदार के अचानक बदलाव और उलट धाराओं को दर्शाते हैं। आउटपुट वोल्टेज को प्राथमिक वाइंडिंग के कर्तव्य चक्र के चालू / बंद कार्यों को समायोजित करके विनियमित किया जाएगा। हम फीडबैक का उपयोग करके या ट्रांसफार्मर पर एक अतिरिक्त घुमावदार का उपयोग करके इनपुट और आउटपुट को अलग कर सकते हैं

फ्लाईबैक टोपोलॉजी SMPS

फ्लाईबैक टोपोलॉजी SMPS आरेख नीचे दिखाए गए हैं।

फ्लाईबैक टोपोलॉजी एसएमपीएस डिजाइन के लिए कम नहीं की आवश्यकता होती है। अन्य SMPS टोपोलॉजी की तुलना में किसी दिए गए पावर रेंज के घटकों के लिए। यह किसी दिए गए एसी या डीसी स्रोत के लिए काम कर सकता है। यदि इनपुट को एसी स्रोत से लिया जाता है, तो आउटपुट वोल्टेज पूरी तरह से ठीक हो जाएगा। यहाँ MOSFET का उपयोग SMPS के रूप में किया जाता है।

SMPS फ्लाईबैक टोपोलॉजी का संचालन पूरी तरह से स्विच यानी MOSFET की स्थिति पर आधारित है।

फ्लाईबैक टोपोलॉजी SMPS

यह स्विच या FET की स्थिति के आधार पर एक निरंतर या बंद मोड में काम कर सकता है। बंद किए गए मॉडल में, चालू चालू होने से पहले माध्यमिक घुमावदार में वर्तमान शून्य हो जाता है। निरंतर मोड में, माध्यमिक में वर्तमान शून्य नहीं होता है।

जब स्विच को बंद कर दिया जाता है, तो ट्रांसफार्मर के रिसाव अधिष्ठापन में संग्रहीत ऊर्जा प्राथमिक घुमावदार के माध्यम से बहती है और इनपुट क्लैंप सर्किट या स्नबर सर्किट द्वारा अवशोषित होती है। स्नबर सर्किट की भूमिका स्विच को उच्च आगमनात्मक वोल्टेज से बचाने के लिए है। स्विच के चालू और बंद संक्रमण के दौरान बिजली अपव्यय होगा।

SMPS फ्लाईबैक ट्रांसफॉर्मर डिज़ाइन

एसएमपीएस फ्लाईबैक ट्रांसफॉर्मर डिज़ाइन इसकी कम लागत, दक्षता और सरल डिज़ाइन की वजह से सामान्य बिजली आपूर्ति डिजाइनों की तुलना में अधिक लोकप्रिय है। यह दिए गए कई इनपुटों के लिए ट्रांसफार्मर की प्राथमिक और द्वितीयक घुमावदार को अलग करता है और कई आउटपुट वोल्टेज प्रदान करता है, जो सकारात्मक या नकारात्मक हो सकता है।

स्विच चालू होने पर मूल SMPS फ्लाईबैक ट्रांसफॉर्मर डिज़ाइन नीचे दिखाया गया है। यह एक अलग शक्ति कनवर्टर के रूप में भी प्रयोग किया जाता है। डिजाइन में उपयोग किए जाने वाले फ्लाईबैक ट्रांसफार्मर में प्राथमिक और माध्यमिक घुमावदार होते हैं, जो क्षणिक युग्मन, ग्राउंड लूप से बचने के लिए विद्युत रूप से अलग होते हैं, और लचीलापन प्रदान करते हैं।

ट्रांसफार्मर स्विच ऑन है

SMPS फ्लाईबैक ट्रांसफॉर्मर डिज़ाइन के उपयोग से पारंपरिक ट्रांसफ़ॉर्मर डिज़ाइन पर लाभ होता है। यहां वर्तमान में प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग के माध्यम से एक ही समय में प्रवाहित नहीं होता है क्योंकि उपरोक्त आकृति में दिखाए गए अनुसार घुमावदार का चरण उलट जाता है।

ट्रांसफार्मर स्विच ऑफ है

यह एक निश्चित समय के लिए प्राथमिक घुमावदार में चुंबकीय क्षेत्र के रूप में ऊर्जा को संग्रहीत करता है और प्राथमिक घुमावदार में स्थानांतरित करता है। अधिकतम आउटपुट लोड वोल्टेज, ऑपरेटिंग पर्वतमाला, इनपुट और आउटपुट वोल्टेज पर्वतमाला, बिजली वितरण क्षमता, और फ्लाईबैक साइकिल की विशेषताएं एसएमपीएस फ्लाईबैक ट्रांसफॉर्मर डिजाइन में महत्वपूर्ण पैरामीटर हैं।

अनुप्रयोग

flyback कनवर्टर अनुप्रयोगों हैं,

• 250 डब्ल्यू तक की कम शक्ति वाले टेलीविजन सेट और पीसी में उपयोग किया जाता है
• इलेक्ट्रॉनिक पीसी (कम बिजली स्विच मोड) में बिजली की आपूर्ति द्वारा स्टैंड में उपयोग किया जाता है
• मोबाइल फोन और मोबाइल चार्जर में उपयोग किया जाता है
• उच्च वोल्टेज की आपूर्ति में उपयोग किया जाता है जैसे टेलीविजन, सीआरटी, लेजर, फ्लैशलाइट, और कॉपी डिवाइस, आदि।
• कई इनपुट-आउटपुट बिजली की आपूर्ति में उपयोग किया जाता है
• पृथक गेट ड्राइव सर्किट में उपयोग किया जाता है।

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