परिचय
इस परिचयात्मक लेख में, हम स्विच मोड पावर सप्लाई में इंडक्टर की क्रिया के बारे में बात करने जा रहे हैं। यदि आप पावर सप्लाई डिज़ाइन के लिए नए हैं और आप सोच रहे हैं कि डायोड फॉरवर्ड-बायस्ड क्यों लगता है जबकि ऐसा नहीं होना चाहिए, तो पूरी संभावना है कि ऐसा इंडक्टर के कारण होता है। यह लेख आपके लिए है।
प्रेरकों को समझना
शुरुआत में, हमने विश्वविद्यालय में एसी और डीसी सर्किट दोनों में प्रेरकों का अध्ययन किया। एसी सर्किट में, हम प्रेरक को साइनसोइडल इनपुट देते हैं और आयाम और चरण में परिवर्तन देखते हैं। डीसी सर्किट में, हम एक यूनिट स्टेप इनपुट देते हैं और प्रेरक में करंट या वोल्टेज में परिणामी परिवर्तनों का अध्ययन करते हैं।
हालाँकि, स्विच मोड विद्युत आपूर्ति में प्रेरक का व्यवहार विश्वविद्यालय में अध्ययन किये जाने वाले सरल एसी या डीसी सर्किट से काफी भिन्न होता है।
मूल प्रेरक सिद्धांत
एक प्रेरक हमेशा अपने माध्यम से प्रवाहित धारा को बनाए रखने का प्रयास करता है। यह एक बैक ईएमएफ बनाकर धारा में किसी भी परिवर्तन का विरोध करता है। उदाहरण के लिए, यदि एक प्रेरक के माध्यम से 1A प्रवाहित हो रहा है और परिवर्तन का प्रयास किया जाता है, तो प्रेरक इस परिवर्तन का विरोध करने के लिए एक बैक ईएमएफ उत्पन्न करता है। इस सिद्धांत की तुलना एक भारी कार को स्थिर अवस्था से धकेलने से की जा सकती है - यह शुरू में गति का विरोध करती है, और एक बार गति में आने के बाद, यह रुकने का विरोध करती है।
डीसी सर्किट में प्रेरक
1V बैटरी, एक स्विच, एक 1-ओम प्रतिरोधक और एक प्रेरक के साथ एक सरल डीसी सर्किट पर विचार करें। प्रारंभ में, प्रेरक के माध्यम से कोई धारा प्रवाहित नहीं होती है। जब स्विच बंद होता है, तो 1V लगाया जाता है, और धारा प्रवाहित होने लगती है। प्रेरक लागू वोल्टेज (0V) के बराबर एक बैक EMF उत्पन्न करके 1A से 1A तक के परिवर्तन का विरोध करता है। यह समय के साथ प्रेरक के माध्यम से धारा में एक लघुगणकीय वृद्धि बनाता है।
स्विचिंग पावर सप्लाई में एक प्रारंभक
बिजली आपूर्ति में, प्रतिरोध लगभग शून्य ओम होता है, और धारा उसी लघुगणक वक्र का अनुसरण नहीं करती है। इसके बजाय, यह एक सीधी रेखा में बढ़ती है, जिससे एक त्रिकोणीय धारा तरंग बनती है। धारा को चालू और बंद करने से यह त्रिकोणीय आकार बनता है, जो एक सीधी रेखा (y = mx + c) के लिए समीकरण का उपयोग करके विश्लेषण को सरल बनाता है।
उदाहरण सर्किट विश्लेषण
आइए एक सर्किट पर विचार करें जिसमें 1V स्रोत, एक स्विच, एक 1-ओम प्रतिरोधक, एक प्रेरक और एक अतिरिक्त 2-ओम प्रतिरोधक है जिसे दूसरे स्विच द्वारा नियंत्रित किया जाता है। जब प्रारंभिक स्विच बंद होता है, तो धारा 1A तक बढ़ जाती है। यदि यह स्विच खोला जाता है और दूसरा स्विच एक साथ बंद होता है, तो प्रेरक धारा को 3 ओम प्रतिरोध के साथ नए पथ से प्रवाहित करने के लिए मजबूर करता है, जिससे 3A धारा प्रवाह को बनाए रखने के लिए 1V का बैक EMF बनता है।
मैकेनिकल बनाम सेमीकंडक्टर स्विच
मैकेनिकल स्विच तुरंत खुल सकते हैं, जिससे एक उच्च बैक EMF बनता है जो हवा को आयनित कर सकता है और चिंगारी पैदा कर सकता है। यही कारण है कि स्विच की AC वोल्टेज रेटिंग DC रेटिंग से अधिक होती है। हालाँकि, सेमीकंडक्टर स्विच खुलने और बंद होने में एक सीमित समय लेते हैं, जिससे इंडक्टर का व्यवहार प्रभावित होता है। इंडक्टर के बैक EMF के लिए मानक समीकरण E = -L (di/dt) है, जो फैराडे और लेन्ज़ के नियमों से प्राप्त होता है।
व्यावहारिक विद्युत आपूर्ति में प्रेरक व्यवहार
व्यावहारिक बिजली आपूर्ति में, MOSFETs का तेजी से स्विचिंग उच्च di/dt मानों के कारण बड़े वोल्टेज स्पाइक्स बना सकता है। उदाहरण के लिए, 10 नैनोसेकंड में 0A से 10A पर स्विच करने से भारी बैक EMF उत्पन्न होता है, जो शोर और स्पाइक्स के रूप में प्रकट होता है।
निष्कर्ष
इस लेख में, हमने डीसी-डीसी स्विच मोड विद्युत आपूर्ति में प्रेरकों के व्यवहार, त्रिकोणीय धारा आकार, पश्च ईएमएफ की दिशा, तथा वोल्टेज स्पाइक्स पर उच्च di/dt के प्रभाव पर चर्चा की।
