બક કન્વર્ટર — ઘટક કદ બદલવાનું

આ લેખ ગેલ્વેનિકલી આઇસોલેટેડ સ્ટેપ-ડાઉન ડીસી કન્વર્ટર, બક કન્વર્ટર ટોપોલોજીના પાવર સેક્શનને ડિઝાઇન કરવા માટે જરૂરી ઘટકોની ગણતરી અને પસંદગી માટેની પ્રક્રિયા આપશે. આ ટોપોલોજીના કન્વર્ટર ઇનપુટ પર 50 વોલ્ટની અંદર અને 100 વોટથી વધુ ન હોય તેવા લોડ પાવર પર સ્ટેપ-ડાઉન ડીસી વોલ્ટેજ માટે યોગ્ય છે.

કંટ્રોલર અને ડ્રાઇવર સર્કિટની પસંદગી, તેમજ ફિલ્ડ-ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટરના પ્રકારને લગતી દરેક વસ્તુને આ લેખના અવકાશની બહાર છોડી દેવામાં આવશે, પરંતુ અમે સર્કિટ અને દરેકના ઑપરેટિંગ મોડ્સની લાક્ષણિકતાઓનું વિગતવાર વિશ્લેષણ કરીશું. આ પ્રકારના કન્વર્ટરના પાવર વિભાગના મુખ્ય ઘટકોમાંથી.

વિકાસ શરૂ કરો પલ્સ કન્વર્ટર, નીચેના પ્રારંભિક ડેટાને ધ્યાનમાં લો: ઇનપુટ અને આઉટપુટ વોલ્ટેજ મૂલ્યો, મહત્તમ સતત લોડ વર્તમાન, પાવર ટ્રાન્ઝિસ્ટરની સ્વિચિંગ આવર્તન (કન્વર્ટરની ઓપરેટિંગ આવર્તન), તેમજ ચોક દ્વારા વર્તમાન તરંગ પણ, તેના આધારે આ ડેટા, ગણતરી ચોક ઇન્ડક્ટન્સ, જે જરૂરી પરિમાણો, આઉટપુટ કેપેસિટરની ક્ષમતા, તેમજ રિવર્સ ડાયોડની લાક્ષણિકતાઓ પ્રદાન કરશે.

• ઇનપુટ વોલ્ટેજ — Uin, V

• આઉટપુટ વોલ્ટેજ - યુઆઉટ, વી

• મહત્તમ લોડ વર્તમાન — Iout, A

• ચોક દ્વારા લહેર પ્રવાહની શ્રેણી — Idr, A

• ટ્રાન્ઝિસ્ટરની સ્વિચિંગ ફ્રીક્વન્સી — f, kHz

કન્વર્ટર નીચે પ્રમાણે કામ કરે છે. જ્યારે ટ્રાન્ઝિસ્ટર બંધ હોય ત્યારે સમયગાળાના પ્રથમ ભાગ દરમિયાન, આઉટપુટ ફિલ્ટર કેપેસિટર ચાર્જ થઈ રહ્યું હોય ત્યારે ઇન્ડક્ટર દ્વારા લોડને પ્રાથમિક પાવર સ્ત્રોતમાંથી પ્રવાહ પૂરો પાડવામાં આવે છે. જ્યારે ટ્રાન્ઝિસ્ટર ખુલ્લું હોય છે, ત્યારે લોડ પ્રવાહ કેપેસિટર ચાર્જ અને ઇન્ડક્ટર વર્તમાન દ્વારા જાળવવામાં આવે છે, જે તરત જ વિક્ષેપિત થઈ શકતો નથી, અને રિવર્સ ડાયોડ દ્વારા બંધ કરવામાં આવે છે, જે હવે સમયગાળાના બીજા ભાગ દરમિયાન ખુલે છે.

ઉદાહરણ તરીકે, ચાલો કહીએ કે આપણે 24 વોલ્ટના સતત વોલ્ટેજ દ્વારા સંચાલિત બક કન્વર્ટરની ટોપોલોજી વિકસાવવાની જરૂર છે, અને આઉટપુટ પર આપણને 1 amp ના રેટેડ લોડ કરંટ સાથે 12 વોલ્ટ મેળવવાની જરૂર છે અને જેથી વોલ્ટેજ લહેરાય. આઉટપુટ 50 mV થી વધુ નથી. કન્વર્ટરની ઓપરેટિંગ આવર્તન 450 kHz રહેવા દો, અને ઇન્ડક્ટર દ્વારા વર્તમાન લહેરિયાં મહત્તમ લોડ વર્તમાનના 30% કરતા વધુ નથી.

પ્રારંભિક ડેટા:

• Uin = 24 વી

• Uout = 12V

• I આઉટ = 1 A.

• I dr = 0.3 * 1 A = 0.3 A

• f = 450 kHz

કારણ કે આપણે પલ્સ કન્વર્ટર વિશે વાત કરી રહ્યા છીએ, તેના ઓપરેશન દરમિયાન વોલ્ટેજ સતત ચોક પર લાગુ કરવામાં આવશે નહીં, તે કઠોળ દ્વારા ચોક્કસ રીતે લાગુ કરવામાં આવશે, જેનાં હકારાત્મક ભાગોનો સમયગાળો ડીટીની ઓપરેટિંગ આવર્તનના આધારે ગણતરી કરી શકાય છે. કન્વર્ટર અને નીચેના સૂત્ર અનુસાર ઇનપુટ અને આઉટપુટ વોલ્ટેજનો ગુણોત્તર:

dT = Uout / (Uin * f),

જ્યાં Uout/Uin = DC એ ટ્રાન્ઝિસ્ટર કંટ્રોલ પલ્સનું ફરજ ચક્ર છે.

સ્વિચિંગ પલ્સના સકારાત્મક ભાગ દરમિયાન, સ્ત્રોત કન્વર્ટર સર્કિટને શક્તિ આપે છે, પલ્સના નકારાત્મક ભાગ દરમિયાન, ઇન્ડક્ટર દ્વારા સંગ્રહિત ઊર્જા આઉટપુટ સર્કિટમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે.

અમારા ઉદાહરણ માટે, તે તારણ આપે છે: dT = 1.11 μs — કેપેસિટર સાથે ઇન્ડક્ટર પર ઇનપુટ વોલ્ટેજ કાર્ય કરે છે તે સમય અને પલ્સના હકારાત્મક ભાગ દરમિયાન તેની સાથે જોડાયેલ લોડ.

અનુસાર ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનના કાયદા સાથે, ઇન્ડક્ટર L (જે ચોક છે) દ્વારા વર્તમાન Idr માં ફેરફાર કોઇલના ટર્મિનલ્સ પર લાગુ થતા વોલ્ટેજ Udr અને તેની અરજીના સમય dT (પલ્સના સકારાત્મક ભાગની અવધિ) ના પ્રમાણસર હશે:

Udr = L * Idr / dT

ચોક વોલ્ટેજ Udr — આ કિસ્સામાં જ્યારે ટ્રાન્ઝિસ્ટર વાહક સ્થિતિમાં હોય ત્યારે સમયગાળાના તે ભાગ દરમિયાન ઇનપુટ અને આઉટપુટ વોલ્ટેજ વચ્ચેના તફાવત સિવાય બીજું કંઈ નથી:

Udr = Uin-Uout

અને અમારા ઉદાહરણ માટે તે તારણ આપે છે: Udr = 24 — 12 = 12 V — ઓપરેટિંગ પલ્સના સકારાત્મક ભાગ દરમિયાન ચોક પર લાગુ વોલ્ટેજનું કંપનવિસ્તાર.

થ્રોટલ

હવે, ચોક Udr પર લાગુ થતા વોલ્ટેજની તીવ્રતા જાણીને, ચોક પર ઓપરેટિંગ પલ્સ dT નો સમય સેટ કરીને, તેમજ ચોક Idr ના મહત્તમ અનુમતિપાત્ર વર્તમાન લહેરનું મૂલ્ય જાણીને, અમે જરૂરી ચોક ઇન્ડક્ટન્સ L ની ગણતરી કરી શકીએ છીએ. :

L = Udr * dT / Idr

અમારા ઉદાહરણ માટે, તે તારણ આપે છે: L = 44.4 μH — વર્કિંગ ચોકનું ન્યૂનતમ ઇન્ડક્ટન્સ, જેની સાથે, કંટ્રોલ પલ્સ ડીટીના સકારાત્મક ભાગની આપેલ અવધિ માટે, તરંગનો સ્વિંગ Idr કરતાં વધી જશે નહીં.

કન્ડેન્સર

જ્યારે ચોકના ઇન્ડક્ટન્સનું મૂલ્ય નક્કી કરવામાં આવે છે, ત્યારે ફિલ્ટરના આઉટપુટ કેપેસિટરની કેપેસિટેન્સની પસંદગી પર આગળ વધો. કેપેસિટર દ્વારા લહેરિયાત પ્રવાહ ઇન્ડક્ટર દ્વારા લહેર પ્રવાહ જેટલો છે. તેથી, ઇન્ડક્ટિવ કંડક્ટરના પ્રતિકાર અને કેપેસિટરના ઇન્ડક્ટન્સની અવગણના કરીને, અમે કેપેસિટરની ન્યૂનતમ આવશ્યક કેપેસિટેન્સ શોધવા માટે નીચેના સૂત્રનો ઉપયોગ કરીએ છીએ:

C = dT * Idr / dU,

જ્યાં dU એ સમગ્ર કેપેસિટરમાં વોલ્ટેજ રિપલ છે.

dU = 0.050 V ની બરાબર કેપેસિટરમાં વોલ્ટેજ તરંગનું મૂલ્ય લેતાં, અમારા ઉદાહરણ માટે આપણે C = 6.66 μF મેળવીએ છીએ — ફિલ્ટરના આઉટપુટ કેપેસિટરની ન્યૂનતમ કેપેસીટન્સ.

ડાયોડ

અંતે, તે કાર્યકારી ડાયોડના પરિમાણો નક્કી કરવાનું બાકી છે. જ્યારે ઇનપુટ વોલ્ટેજ ઇન્ડક્ટરથી ડિસ્કનેક્ટ થાય છે, એટલે કે ઓપરેટિંગ પલ્સના બીજા ભાગમાં, ડાયોડમાંથી વર્તમાન વહે છે:

Id = (1 -DC) * Iout — ડાયોડ દ્વારા સરેરાશ પ્રવાહ જ્યારે તે ખુલ્લું હોય અને વહન કરે છે.

અમારા ઉદાહરણ માટે Id = (1 -Uout / Uin) * Iout = 0.5 A — તમે ઇનપુટ કરતા મહત્તમ રિવર્સ વોલ્ટેજ સાથે 1 A ના વર્તમાન માટે શોટકી ડાયોડ પસંદ કરી શકો છો, એટલે કે લગભગ 30 વોલ્ટ.