230V AC को 5V DC में कन्वर्ट करने के लिए स्टेप डाउन कन्वर्टर का उपयोग करें

हर बिजली और इलेक्ट्रॉनिक उपकरण जो हम अपने दिन-प्रतिदिन के जीवन में उपयोग करते हैं, उन्हें बिजली की आपूर्ति की आवश्यकता होगी। सामान्य तौर पर, हम 230V 50Hz की एक एसी आपूर्ति का उपयोग करते हैं, लेकिन विभिन्न प्रकार के उपकरणों को बिजली की आपूर्ति प्रदान करने के लिए इस शक्ति को आवश्यक मूल्यों या वोल्टेज रेंज के साथ आवश्यक रूप में बदलना पड़ता है। विभिन्न प्रकार के विद्युत इलेक्ट्रॉनिक कन्वर्टर्स हैं जैसे कि स्टेप-डाउन कनवर्टर, स्टेप-अप कनवर्टर, वोल्टेज स्टेबलाइज़र, एसी से डीसी कनवर्टर, डीसी से डीसी कनवर्टर, डीसी से एसी कनवर्टर, और इसी तरह। उदाहरण के लिए, उन माइक्रोकंट्रोलर्स पर विचार करें जो कई विकसित करने के लिए अक्सर उपयोग किए जाते हैं एम्बेडेड सिस्टम आधारित परियोजनाएं और वास्तविक समय अनुप्रयोगों में इस्तेमाल किया किट। इन माइक्रोकंट्रोलर्स को 5 वी डीसी आपूर्ति की आवश्यकता होती है, इसलिए एसी 230 वी को अपने बिजली आपूर्ति सर्किट में चरण-डाउन कनवर्टर का उपयोग करके 5 वी डीसी में परिवर्तित करने की आवश्यकता होती है।

बिजली की आपूर्ति सर्किट

कनवर्टर सर्किट नीचे कदम

पावर सप्लाई सर्किट, नाम ही इंगित करता है कि इस सर्किट का उपयोग अन्य इलेक्ट्रिकल और इलेक्ट्रॉनिक सर्किट या उपकरणों को बिजली की आपूर्ति करने के लिए किया जाता है। वह अलग अलग है बिजली की आपूर्ति के प्रकार उपकरणों के लिए प्रदान करने के लिए उपयोग की जाने वाली शक्ति के आधार पर सर्किट। उदाहरण के लिए, माइक्रो-कंट्रोलर आधारित सर्किट, आमतौर पर 5 वी डीसी विनियमित बिजली आपूर्ति सर्किट का उपयोग किया जाता है, जिसे उपलब्ध तकनीकों का उपयोग करके विभिन्न 230V एसी बिजली को 5V डीसी पावर में परिवर्तित करने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है। आमतौर पर इनपुट वोल्टेज से कम आउटपुट वोल्टेज वाले कन्वर्टर्स को स्टेप-डाउन कन्वर्टर्स कहा जाता है।

230V AC को 5V DC में बदलने के लिए 4 चरण

1. वोल्टेज स्तर नीचे कदम

उच्च वोल्टेज को कम वोल्टेज में परिवर्तित करने के लिए चरण-डाउन कन्वर्टर्स का उपयोग किया जाता है। इनपुट वोल्टेज से कम आउटपुट वोल्टेज वाले कनवर्टर को स्टेप-डाउन कनवर्टर के रूप में कहा जाता है, और इनपुट वोल्टेज से अधिक आउटपुट वोल्टेज वाले कनवर्टर को स्टेप-अप कनवर्टर के रूप में कहा जाता है। स्टेप-अप और स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर हैं जिनका उपयोग वोल्टेज के स्तर को ऊपर या नीचे करने के लिए किया जाता है। 230V AC को स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर का उपयोग करके 12V AC में परिवर्तित किया जाता है। स्टेपडाउन ट्रांसफार्मर का 12V आउटपुट एक आरएमएस मूल्य है और इसकी चोटी का मूल्य आरएमएस मूल्य के साथ दो के वर्गमूल के उत्पाद द्वारा दिया जाता है, जो लगभग 17 वी है।

ट्रांसफार्मर नीचे कदम

स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर में दो वाइंडिंग्स होते हैं, अर्थात् प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग्स जहाँ प्राथमिक को कम गेज वाले तार का उपयोग करके अधिक से अधिक घुमावों के साथ डिजाइन किया जा सकता है क्योंकि इसका उपयोग निम्न-वर्तमान हाई-वोल्टेज बिजली ले जाने के लिए किया जाता है, और द्वितीयक वाइंडिंग का उपयोग करके हाई-गेज तार कम संख्या के साथ मुड़ता है क्योंकि इसका उपयोग उच्च-वर्तमान कम-वोल्टेज बिजली ले जाने के लिए किया जाता है। ट्रांसफार्मर फैराडे के विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के नियमों के सिद्धांत पर काम करते हैं।

2. एसी को डीसी में बदलें

230V AC पावर को 12V AC (12V RMS मान जिसमें पीक वैल्यू लगभग 17V है) में परिवर्तित किया जाता है, लेकिन इस उद्देश्य के लिए आवश्यक पावर 5V DC है, 17V AC पावर को मुख्य रूप से DC पावर में परिवर्तित किया जाना चाहिए, फिर इसे नीचे ले जाया जा सकता है 5 वी डीसी। लेकिन सबसे पहले, हमें पता होना चाहिए कि एसी को डीसी में कैसे बदलना है? AC पॉवर को DC में से किसी एक का उपयोग करके परिवर्तित किया जा सकता है बिजली इलेक्ट्रॉनिक कन्वर्टर्स रेक्टिफायर के रूप में कहा जाता है। अलग-अलग प्रकार के रेक्टिफायर हैं, जैसे हाफ-वेव रेक्टिफायर, फुल-वेव रेक्टिफायर और ब्रिज रेक्टिफायर। आधे और पूर्ण लहर सुधारक के ऊपर पुल सुधारक के लाभों के कारण, पुल सुधारक का उपयोग अक्सर एसी को डीसी में परिवर्तित करने के लिए किया जाता है।

ब्रिज रेक्टिफायर

पुल सुधारक चार डायोड होते हैं जो एक पुल के रूप में जुड़े होते हैं। हम जानते हैं कि डायोड एक अनियंत्रित आयताकार है जो केवल आगे के पूर्वाग्रह का संचालन करेगा और रिवर्स पूर्वाग्रह के दौरान आचरण नहीं करेगा। यदि डायोड एनोड वोल्टेज कैथोड वोल्टेज से अधिक है तो डायोड को आगे के पूर्वाग्रह में कहा जाता है। सकारात्मक आधा चक्र के दौरान, डायोड डी 2 और डी 4 का संचालन होगा और नकारात्मक आधे चक्र के दौरान डी 1 और डी 3 का संचालन होगा। इस प्रकार, एसी को डीसी में परिवर्तित किया जाता है, यहां प्राप्त शुद्ध डीसी नहीं है क्योंकि इसमें दाल शामिल है। इसलिए, इसे पल्सेटिंग डीसी पावर कहा जाता है। लेकिन डायोड में वोल्टेज ड्रॉप (2 * 0.7V) 1.4V है, इसलिए, इस रेटिफ़ायर सर्किट के आउटपुट में पीक वोल्टेज 15V (17-1.4) लगभग है।

3. फ़िल्टर का उपयोग करके तरंगों को चिकना करना

15 वी डीसी को स्टेप-डाउन कनवर्टर का उपयोग करके 5 वी डीसी में विनियमित किया जा सकता है, लेकिन इससे पहले, शुद्ध डीसी पावर प्राप्त करना आवश्यक है। डायोड ब्रिज का आउटपुट एक डीसी होता है जिसमें रिपल्स होते हैं जिन्हें पल्सेटिंग डीसी भी कहा जाता है। इस स्पंदित डीसी को रिपटर को हटाने के लिए एक प्रारंभ करनेवाला फिल्टर या एक संधारित्र फिल्टर या एक रोकनेवाला-संधारित्र-युग्मित फिल्टर का उपयोग करके फ़िल्टर किया जा सकता है। एक संधारित्र फिल्टर पर विचार करें जो अक्सर चौरसाई के लिए ज्यादातर मामलों में उपयोग किया जाता है।

फ़िल्टर

हम जानते हैं कि एक संधारित्र एक ऊर्जा भंडारण तत्व है। सर्किट में, संधारित्र ऊर्जा संग्रहीत करता है जबकि इनपुट शून्य से शिखर मूल्य तक बढ़ता है और, जबकि आपूर्ति वोल्टेज पीक मान से घटकर शून्य हो जाता है, संधारित्र निर्वहन शुरू कर देता है। संधारित्र के इस चार्जिंग और डिस्चार्जिंग से स्पंदित डीसी को शुद्ध डीसी में बनाया जाएगा, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।

4. वोल्टेज नियामक का उपयोग करके 5V डीसी में 12V डीसी का विनियमन

15V डीसी वोल्टेज को डीसी स्टेप-डाउन कनवर्टर का उपयोग करके 5 वी डीसी वोल्टेज के लिए नीचे ले जाया जा सकता है वोल्टेज रेगुलेटर IC7805। IC7805 वोल्टेज नियामक के पहले दो अंक ’78’ सकारात्मक श्रृंखला वोल्टेज नियामकों का प्रतिनिधित्व करते हैं और अंतिम दो अंक the 05 ’वोल्टेज नियामक के आउटपुट वोल्टेज का प्रतिनिधित्व करते हैं।

IC7805 वोल्टेज नियामक आंतरिक ब्लॉक आरेख

IC7805 वोल्टेज रेगुलेटर के ब्लॉक आरेख को चित्र में दिखाया गया है जिसमें एक ऑपरेटिंग एम्पलीफायर होता है जो त्रुटि एम्पलीफायर के रूप में कार्य करता है, जेनर डायोड का उपयोग वोल्टेज संदर्भ प्रदान करने के लिए किया जाता है , जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।

वोल्टेज संदर्भ के रूप में जेनर डायोड

ट्रांजिस्टर गर्मी SOA संरक्षण (सुरक्षित संचालन क्षेत्र) और के रूप में अतिरिक्त ऊर्जा को नष्ट करने के लिए उपयोग की जाने वाली एक श्रृंखला पास तत्व के रूप में थर्मल सुरक्षा के लिए हीट सिंक का उपयोग किया जाता है अत्यधिक आपूर्ति वोल्टेज के मामले में। सामान्य तौर पर, एक IC7805 नियामक 7.2V से 35V तक वोल्टेज का सामना कर सकता है और 7.2V वोल्टेज की अधिकतम दक्षता देता है और अगर वोल्टेज 7.2V से अधिक हो जाता है, तो गर्मी के रूप में ऊर्जा का नुकसान होता है। नियामक को अधिक गर्मी से बचाने के लिए, ताप सिंक का उपयोग करके थर्मल सुरक्षा प्रदान की जाती है। इस प्रकार 230V AC पावर से 5V DC प्राप्त होता है।

हम सीधे ट्रांसफार्मर का उपयोग किए बिना 230 वी एसी को 5 वी डीसी में बदल सकते हैं, लेकिन हमें उच्च-रेटिंग वाले डायोड और अन्य घटकों की आवश्यकता हो सकती है जो कम दक्षता देते हैं। यदि हमारे पास 230V डीसी बिजली की आपूर्ति है, तो हम 230V DC को DC-DC हिरन कन्वर्टर का उपयोग करके 5V DC में बदल सकते हैं।

230v से 5v डीसी-डीसी बक कनवर्टर:

डीसी-डीसी हिरन कनवर्टर का उपयोग करके डिज़ाइन किए गए डीसी विनियमित बिजली आपूर्ति सर्किट के साथ शुरू करते हैं। यदि हमारे पास 230V डीसी बिजली की आपूर्ति है, तो हम 230V डीसी को 5V डीसी बिजली की आपूर्ति में परिवर्तित करने के लिए एक डीसी-डीसी बक कन्वर्टर का उपयोग कर सकते हैं। DC-DC हिरन कनवर्टर में कैपेसिटर, MOSFET, PWM नियंत्रण , डायोड्स और इंडक्टर्स। डीसी-डीसी हिरन कनवर्टर का मूल टोपोलॉजी नीचे दिए गए आंकड़े में दिखाया गया है।

डीसी से डीसी बक कनवर्टर

प्रारंभ करनेवाला में वोल्टेज ड्रॉप और डिवाइस के माध्यम से बहने वाले विद्युत प्रवाह में परिवर्तन एक दूसरे के आनुपातिक हैं। इसलिए, हिरन कनवर्टर एक प्रारंभ करनेवाला में संग्रहीत ऊर्जा के सिद्धांत पर काम करता है। पावर सेमीकंडक्टर MOSFET या स्विचिंग तत्व के रूप में उपयोग किए जाने वाले आईजीबीटी का उपयोग दो अलग-अलग राज्यों के बीच हिरन कनवर्टर सर्किट को बंद करने या खोलने और स्विचिंग तत्व का उपयोग करके किया जा सकता है। यदि स्विच चालू स्थिति में है, तो इन-रश की धारा के कारण प्रारंभ करनेवाला में एक क्षमता निर्मित होती है, जो आपूर्ति वोल्टेज का विरोध करेगी, जिससे परिणामी आउटपुट वोल्टेज कम हो जाएगा। जैसा कि डायोड रिवर्स बायस्ड है, कोई भी डायोड के माध्यम से प्रवाह नहीं होगा।

यदि स्विच खुला है, तो प्रारंभ करनेवाला के माध्यम से वर्तमान अचानक बाधित हो जाता है और डायोड प्रवाहकत्त्व शुरू कर देता है, इस प्रकार प्रारंभ करनेवाला को एक वापसी पथ प्रदान किया जाता है। सक्रिय प्रारंभ करनेवाला के पार वोल्टेज ड्रॉप उलट हो जाती है, जिसे इस स्विचिंग चक्र के दौरान आउटपुट पावर का प्राथमिक स्रोत माना जा सकता है और यह वर्तमान प्रवाह में इस त्वरित बदलाव के कारण है। प्रारंभ करनेवाला की संग्रहीत ऊर्जा लगातार लोड पर वितरित की जाती है और इस प्रकार प्रारंभ करनेवाला चालू तब तक छोड़ना शुरू कर देगा जब तक कि वर्तमान अपने पिछले मूल्य या राज्य पर अगले तक बढ़ जाता है। लोड को ऊर्जा पहुंचाने की निरंतरता प्रारंभकर्ता को वर्तमान में गिराने की ओर ले जाती है जब तक कि वर्तमान अपने पिछले मूल्य तक नहीं बढ़ जाता है। इस घटना को आउटपुट रिपल के रूप में कहा जाता है जिसे आउटपुट के साथ समांतर संधारित्र का उपयोग करके स्वीकार्य मूल्य तक कम किया जा सकता है। इस प्रकार, डीसी-डीसी कनवर्टर स्टेप-डाउन कनवर्टर के रूप में कार्य करता है।

PWM Cotrol का उपयोग करते हुए DC से DC स्टेप-डाउन कन्वर्टर

आंकड़ा उच्च आवृत्ति स्विचिंग के लिए पीडब्लूएम थरथरानवाला का उपयोग करके डीसी से डीसी स्टेप-डाउन कनवर्टर के कामकाजी सिद्धांत को दर्शाता है और एक त्रुटि एम्पलीफायर के साथ एक फीडबैक जुड़ा हुआ है।

सभी एम्बेडेड सिस्टम आधारित है इलेक्ट्रॉनिक्स प्रोजेक्ट एक निश्चित या एक समायोज्य वोल्टेज नियामक की आवश्यकता होती है जो विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक सर्किट या किट को आवश्यक आपूर्ति प्रदान करने के लिए उपयोग किया जाता है। कई उन्नत स्वचालित वोल्टेज नियामक हैं जो आवेदन के मानदंडों के आधार पर स्वचालित रूप से आउटपुट वोल्टेज को समायोजित करने में सक्षम हैं। बिजली की आपूर्ति सर्किट के बारे में और तकनीकी मदद के लिए और नीचे दिए गए टिप्पणी अनुभाग में टिप्पणी के रूप में अपने प्रश्नों को पोस्ट करें।