పరిచయం
ఈ పరిచయ వ్యాసంలో, స్విచ్ మోడ్ విద్యుత్ సరఫరాలో ఇండక్టర్ యొక్క చర్య గురించి మనం మాట్లాడబోతున్నాము. మీరు విద్యుత్ సరఫరా రూపకల్పనకు కొత్తవారైతే మరియు డయోడ్ ఎందుకు ఫార్వర్డ్-బయాస్డ్గా ఉన్నట్లు అనిపిస్తుందో అని మీరు ఆలోచిస్తుంటే, అది ఇండక్టర్ వల్లనే కావచ్చు. ఈ వ్యాసం మీ కోసం.
ఇండక్టర్లను అర్థం చేసుకోవడం
ప్రారంభంలో, మేము విశ్వవిద్యాలయంలో AC మరియు DC సర్క్యూట్లలో ఇండక్టర్లను అధ్యయనం చేసాము. AC సర్క్యూట్లో, మేము ఇండక్టర్కు సైనూసోయిడల్ ఇన్పుట్ ఇస్తాము మరియు వ్యాప్తి మరియు దశలో మార్పులను గమనిస్తాము. DC సర్క్యూట్లో, మేము యూనిట్ స్టెప్ ఇన్పుట్ను అందిస్తాము మరియు ఇండక్టర్ అంతటా కరెంట్ లేదా వోల్టేజ్లో వచ్చే మార్పులను అధ్యయనం చేస్తాము.
అయితే, స్విచ్ మోడ్ విద్యుత్ సరఫరాలో ఇండక్టర్ యొక్క ప్రవర్తన విశ్వవిద్యాలయంలో అధ్యయనం చేయబడిన సాధారణ AC లేదా DC సర్క్యూట్ల నుండి గణనీయంగా భిన్నంగా ఉంటుంది.
ప్రాథమిక ఇండక్టర్ సూత్రాలు
ఒక ఇండక్టర్ ఎల్లప్పుడూ దాని ద్వారా ప్రవహించే విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని నిర్వహించడానికి ప్రయత్నిస్తుంది. ఇది బ్యాక్ EMF ను సృష్టించడం ద్వారా విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని వ్యతిరేకిస్తుంది. ఉదాహరణకు, ఒక ఇండక్టర్ ద్వారా 1A ప్రవహించి, మార్పును ప్రయత్నించినట్లయితే, ఈ మార్పును వ్యతిరేకించడానికి ఇండక్టర్ బ్యాక్ EMF ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఈ సూత్రాన్ని భారీ కారును విశ్రాంతి నుండి నెట్టడంతో పోల్చవచ్చు - ఇది ప్రారంభంలో కదలికను నిరోధిస్తుంది మరియు ఒకసారి కదలికలో ఉన్నప్పుడు, అది ఆగిపోవడాన్ని నిరోధిస్తుంది.
DC సర్క్యూట్లో ఇండక్టర్
1V బ్యాటరీ, ఒక స్విచ్, ఒక 1-ఓం రెసిస్టర్ మరియు ఒక ఇండక్టర్తో కూడిన ఒక సాధారణ DC సర్క్యూట్ను పరిగణించండి. ప్రారంభంలో, ఇండక్టర్ ద్వారా కరెంట్ ప్రవహించదు. స్విచ్ మూసివేయబడినప్పుడు, 1V వర్తించబడుతుంది మరియు కరెంట్ ప్రవహించడం ప్రారంభమవుతుంది. ఇండక్టర్ అనువర్తిత వోల్టేజ్ (0V)కి సమానమైన బ్యాక్ EMFని ఉత్పత్తి చేయడం ద్వారా 1A నుండి 1Aకి మార్పును వ్యతిరేకిస్తుంది. ఇది కాలక్రమేణా ఇండక్టర్ ద్వారా కరెంట్లో లాగరిథమిక్ పెరుగుదలను సృష్టిస్తుంది.
స్విచింగ్ పవర్ సప్లైలో ఒక ఇండక్టర్
విద్యుత్ సరఫరాలో, నిరోధకత దాదాపు సున్నా ఓంలు, మరియు కరెంట్ అదే లాగరిథమిక్ వక్రరేఖను అనుసరించదు. బదులుగా, ఇది సరళ రేఖలో పైకి లేచి, త్రిభుజాకార విద్యుత్ తరంగ రూపాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. విద్యుత్తును ఆన్ మరియు ఆఫ్ చేయడం వలన ఈ త్రిభుజాకార ఆకారం ఏర్పడుతుంది, ఇది సరళ రేఖ (y = mx + c) కోసం సమీకరణాన్ని ఉపయోగించి విశ్లేషణను సులభతరం చేస్తుంది.
ఉదాహరణ సర్క్యూట్ విశ్లేషణ
1V సోర్స్, ఒక స్విచ్, ఒక 1-ఓం రెసిస్టర్, ఒక ఇండక్టర్ మరియు మరొక స్విచ్ ద్వారా నియంత్రించబడే అదనపు 2-ఓం రెసిస్టర్ ఉన్న సర్క్యూట్ను పరిశీలిద్దాం. ప్రారంభ స్విచ్ మూసివేయబడినప్పుడు, కరెంట్ 1Aకి పెరుగుతుంది. ఈ స్విచ్ తెరిచి రెండవ స్విచ్ను ఒకేసారి మూసివేస్తే, ఇండక్టర్ 3 ఓంల నిరోధకతతో కొత్త మార్గం ద్వారా కరెంట్ను ప్రవహించేలా బలవంతం చేస్తుంది, 3A కరెంట్ ప్రవాహాన్ని నిర్వహించడానికి 1V యొక్క బ్యాక్ EMFని సృష్టిస్తుంది.
మెకానికల్ vs. సెమీకండక్టర్ స్విచ్లు
మెకానికల్ స్విచ్లు తక్షణమే తెరుచుకోగలవు, గాలిని అయనీకరణం చేయగల మరియు స్పార్క్లకు కారణమయ్యే హై బ్యాక్ EMFని సృష్టిస్తాయి. అందుకే స్విచ్ యొక్క AC వోల్టేజ్ రేటింగ్ DC రేటింగ్ కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. అయితే, సెమీకండక్టర్ స్విచ్లు తెరవడానికి మరియు మూసివేయడానికి పరిమిత సమయం తీసుకుంటాయి, ఇది ఇండక్టర్ యొక్క ప్రవర్తనను ప్రభావితం చేస్తుంది. ఇండక్టర్ యొక్క బ్యాక్ EMF కోసం ప్రామాణిక సమీకరణం E = -L (di/dt), ఇది ఫెరడే మరియు లెంజ్ నియమాల నుండి తీసుకోబడింది.
ఆచరణాత్మక విద్యుత్ సరఫరాలలో ఇండక్టర్ ప్రవర్తన
ఆచరణాత్మక విద్యుత్ సరఫరాలలో, MOSFETలను వేగంగా మార్చడం వలన అధిక di/dt విలువలు కారణంగా పెద్ద వోల్టేజ్ స్పైక్లు ఏర్పడతాయి. ఉదాహరణకు, 10 నానోసెకన్లలో 0A నుండి 10Aకి మారడం వలన భారీ బ్యాక్ EMF ఉత్పత్తి అవుతుంది, ఇది శబ్దం మరియు స్పైక్లుగా వ్యక్తమవుతుంది.
ముగింపు
ఈ వ్యాసంలో, DC-DC స్విచ్ మోడ్ విద్యుత్ సరఫరాలలో ఇండక్టర్ల ప్రవర్తన, త్రిభుజాకార కరెంట్ ఆకారం, బ్యాక్ EMF దిశ మరియు వోల్టేజ్ స్పైక్లపై అధిక di/dt ప్రభావం గురించి చర్చించాము.
