एसएमपीएस में इंडक्टर कॉइल की भूमिका

स्विच्ड मोड कनवर्टर या SMPS का सबसे महत्वपूर्ण तत्व प्रारंभ करनेवाला है।

संक्षिप्त समय अवधि (टी) के दौरान ऊर्जा को प्रारंभ करनेवाला की मुख्य सामग्री में एक चुंबकीय क्षेत्र के रूप में संग्रहीत किया जाता है_पर) जुड़े स्विचिंग तत्व जैसे कि MOSFET या BJT के माध्यम से स्विच किया जाता है।

एसएमपीएस में इंडक्टर कैसे काम करता है

इस अवधि के दौरान, वोल्टेज, V, प्रारंभ करनेवाला, L के पार लगाया जाता है, और समय के साथ प्रारंभ करनेवाला परिवर्तन के माध्यम से वर्तमान।

यह वर्तमान परिवर्तन अधिष्ठापन द्वारा 'प्रतिबंधित' है, इसलिए हम संबंधित शब्द चोक को सामान्य रूप से एसएमपीएस प्रारंभकर्ता के लिए वैकल्पिक नाम के रूप में उपयोग करते हैं, जो गणितीय रूप से सूत्र के माध्यम से दर्शाया गया है:

di / dt = V / L

जब स्विच को बंद कर दिया जाता है, तो प्रारंभ करनेवाला में संग्रहीत ऊर्जा को छोड़ दिया जाता है या 'वापस किक' किया जाता है।

वर्तमान प्रवाह या वोल्टेज के क्षेत्र में पकड़ के अभाव में वाइंडिंग के पार विकसित चुंबकीय क्षेत्र ढह जाता है। इस बिंदु पर ढहते हुए क्षेत्र को वाइंडिंग के माध्यम से तेजी से 'कट' किया जाता है, जो मूल रूप से लागू स्विचिंग वोल्टेज के विपरीत ध्रुवीयता वाले एक रिवर्स वोल्टेज बनाता है।

यह वोल्टेज एक धारा को उसी दिशा में ले जाने का कारण बनता है। एक ऊर्जा विनिमय इस प्रकार प्रारंभ करनेवाला घुमावदार के इनपुट और आउटपुट के बीच होता है।

ऊपर वर्णित तरीके से प्रारंभ करनेवाला को लागू करना लेनज़ के कानून के प्राथमिक अनुप्रयोग के रूप में देखा जा सकता है। दूसरी ओर, पहली बार में ऐसा लगता है कि संधारित्र की तरह ही किसी भी ऊर्जा को प्रारंभ करनेवाला के भीतर 'असीम' संचित नहीं किया जा सकता है।

सुपरकंडक्टिंग वायर का उपयोग करके निर्मित एक प्रारंभकर्ता की कल्पना करें। एक बार एक स्विचिंग क्षमता के साथ 'चार्ज' होने पर, संग्रहीत ऊर्जा संभवतः चुंबकीय क्षेत्र के रूप में हमेशा के लिए धारण की जा सकती है।

हालांकि, इस ऊर्जा को जल्दी से निकालना पूरी तरह से एक अलग मुद्दा हो सकता है। एक प्रारंभ करनेवाला के भीतर कितनी ऊर्जा का प्रवाह किया जा सकता है, यह संतृप्ति प्रवाह के घनत्व, प्रारंभकर्ता की मुख्य सामग्री, Bmax द्वारा प्रतिबंधित है।

यह सामग्री आमतौर पर फेराइट है। एक प्रारंभ करनेवाला एक संतृप्ति में चलता है, कोर सामग्री किसी भी आगे चुम्बकित होने की अपनी क्षमता को खो देती है।

सामग्री के अंदर सभी चुंबकीय द्विध्रुवीय संरेखित हो जाते हैं, जिससे कोई भी अधिक ऊर्जा इसके अंदर एक चुंबकीय क्षेत्र के रूप में संचित नहीं हो पाती है। सामग्री का संतृप्ति प्रवाह घनत्व आमतौर पर मुख्य तापमान में परिवर्तन से प्रभावित होता है, जो 25 डिग्री सेल्सियस पर अपने मूल मूल्य की तुलना में 100 डिग्री सेल्सियस में 50% तक गिर सकता है।

सटीक होने के लिए, यदि एसएमपीएस प्रारंभ करनेवाला कोर को संतृप्त करने से नहीं रोका जाता है, तो प्रेरक प्रभाव के कारण वर्तमान अनियंत्रित हो जाता है।

यह अब पूरी तरह से वाइंडिंग के प्रतिरोध के साथ सीमित हो जाता है और स्रोत आपूर्ति की मात्रा प्रदान करने में सक्षम है। स्थिति को आम तौर पर स्विचिंग तत्व के अधिकतम ऑन-टाइम द्वारा नियंत्रित किया जाता है जो कोर की संतृप्ति को रोकने के लिए उचित रूप से सीमित है।

Inductor वोल्टेज और करंट की गणना

संतृप्ति बिंदु को नियंत्रित और ऑप्टिमाइज़ करने के लिए, प्रारंभ करनेवाला के पार वर्तमान और वोल्टेज इस प्रकार सभी एसएमपीएस डिज़ाइनों में उचित रूप से गणना की जाती है। यह समय के साथ वर्तमान परिवर्तन है जो एसएमपीएस डिजाइन का प्रमुख कारक बन जाता है। इसके द्वारा दिया गया है:

i = (विन / एल) टी_पर

उपरोक्त सूत्र प्रारंभ करनेवाला के साथ श्रृंखला में एक शून्य प्रतिरोध मानता है। हालांकि, व्यावहारिक रूप से, स्विचिंग तत्व, प्रारंभ करनेवाला, साथ ही साथ पीसीबी ट्रैक से जुड़ा प्रतिरोध, प्रारंभ करनेवाला के माध्यम से अधिकतम वर्तमान को सीमित करने में योगदान देगा।

आइए एक प्रतिरोध मानें जो कुल 1 ओम है, जो काफी उचित है।

इस प्रकार प्रारंभ करनेवाला के माध्यम से वर्तमान की व्याख्या अब इस प्रकार की जा सकती है:

मैं = (वी)_में/ आर) एक्स (1 - ई^{आयकर_परआर / एल})

कोर संतृप्ति रेखांकन

पहले ग्राफ के नीचे दिखाए गए रेखांकन का जिक्र वर्तमान में 10 ductorH प्रारंभ करनेवाला के माध्यम से बिना किसी श्रृंखला प्रतिरोध के अंतर को दर्शाता है, और जब 1 ओम को श्रृंखला में डाला जाता है।

उपयोग किया गया वोल्टेज 10 V है। यदि कोई भी श्रृंखला 'सीमित' प्रतिरोध नहीं करती है, तो करंट तेजी से और लगातार अनंत समय सीमा में बढ़ने का कारण बन सकता है।

स्पष्ट रूप से, यह संभव नहीं हो सकता है, हालांकि रिपोर्ट इस बात पर जोर देती है कि एक प्रारंभ करनेवाला में वर्तमान जल्दी से पर्याप्त और संभावित खतरनाक परिमाण प्राप्त कर सकता है। जब तक प्रारंभकर्ता संतृप्ति बिंदु से नीचे रहता है, तब तक यह सूत्र केवल मान्य होता है।

जैसे ही प्रारंभ करनेवाला कोर संतृप्ति तक पहुंचता है, प्रेरक एकाग्रता वर्तमान वृद्धि का अनुकूलन करने में असमर्थ है। इसलिए वर्तमान बहुत तेजी से बढ़ता है जो समीकरण की भविष्यवाणी सीमा से परे है। संतृप्ति के दौरान, श्रृंखला प्रतिरोध और लागू वोल्टेज द्वारा सामान्य रूप से स्थापित मूल्य पर वर्तमान प्रतिबंधित हो जाता है।

छोटे प्रेरकों के मामले में उनके माध्यम से वर्तमान में वृद्धि वास्तव में तेज है, लेकिन वे एक निर्धारित समय सीमा के भीतर ऊर्जा के महत्वपूर्ण स्तर को बनाए रख सकते हैं। इसके विपरीत, बड़े प्रारंभकर्ता मान वर्तमान में सुस्त वृद्धि दिखा सकते हैं, लेकिन ये एक ही निर्धारित समय के भीतर ऊर्जा के उच्च स्तर को बनाए रखने में असमर्थ हैं।

इस आशय को दूसरे और तीसरे ग्राफ में देखा जा सकता है, 10V की आपूर्ति का उपयोग करने पर 10 currentH, 100 mH, और 1 mH इंडक्टर्स में पूर्व प्रदर्शनकारी वृद्धि होती है।

ग्राफ 3 एक ही मान के साथ प्रेरकों के लिए समय के साथ संग्रहीत ऊर्जा को इंगित करता है।

चौथे ग्राफ में हम एक ही प्रेरकों के माध्यम से वर्तमान वृद्धि को देख सकते हैं, 10 V को लागू करके, हालांकि अब प्रारंभ करनेवाला के साथ श्रृंखला में 1 ओम की एक श्रृंखला का प्रतिरोध किया जाता है।

पांचवा ग्राफ बहुत ही प्रेरकों के लिए संग्रहीत ऊर्जा को प्रदर्शित करता है।

यहां, यह स्पष्ट है कि 10 ductorH प्रारंभ करनेवाला के माध्यम से यह वर्तमान तेजी से 10 ए अधिकतम मूल्य की ओर लगभग 50 एमएस में बढ़ जाता है। हालांकि 1 ओम अवरोधक के परिणामस्वरूप यह केवल 500 मिलीजुअल के करीब बनाए रखने में सक्षम है।

कहा जा रहा है कि, 100 andH और 1 mH इंडक्टर्स के माध्यम से करंट उठता है और संग्रहीत ऊर्जा समय की समान मात्रा में श्रृंखला प्रतिरोध के साथ यथोचित अप्रभावित रहती है।