AC/DC کنورٹر دی ولٹیج رپل پر ایک فلٹر کیپیسٹر شامل کرنے دا اثر کیا ہوتا ہے
AC/DC کنورٹرز میں فلٹر کیپیسٹرز کا اضافہ کرنے کا ولٹیج رپل پر اثر
AC/DC کنورٹرز میں، فلٹر کیپیسٹرز کا اضافہ ولٹیج رپل پر نمایاں اثر ڈالتا ہے۔ فلٹر کیپیسٹرز کا بنیادی کردار ریکٹیفکشن کے بعد پلٹیٹنگ DC ولٹیج کو موٹا کرنا ہوتا ہے، آؤٹ پٹ ولٹیج میں AC کامپوننٹس (یعنی رپل) کو کم کرتا ہے اور زیادہ استحکام والا DC ولٹیج فراہم کرتا ہے۔ نیچے تفصیل سے بیان کیا گیا ہے:
1. ولٹیج رپل کیا ہے؟
ولٹیج رپل ریکٹیفائر کے ذریعے مستقیم جاری ولٹیج (DC) میں موجود متبادل جاری (AC) کامپوننٹس کو ظاہر کرتا ہے۔ کیونکہ ریکٹیفائر AC کو DC میں تبدیل کرتا ہے، لہذا آؤٹ پٹ ولٹیج مکمل طور پر موٹا نہیں بلکہ دوروں کے ساتھ فلکٹویشنز ہوتے ہیں، جو رپل کے نام سے جانے جاتے ہیں۔
رپل کی موجودگی آؤٹ پٹ ولٹیج میں عدم استحکام کا باعث بنتی ہے، جس سے نچلے سرکٹس کی صحیح کام کرنے میں خرابی آ سکتی ہے، خصوصی طور پر وہ جہاں پاور کی کوالٹی کا اہم رکن ہوتا ہے (جیسے صحت مند الیکٹرانکس، کمیونیکیشن سسٹم وغیرہ)۔
2. فلٹر کیپیسٹرز کا کردار
کیپیسٹرز کی بنیادی خصوصیات: کیپیسٹرز کے پاس برقی شارج کو ذخیرہ کرنا اور رہا کرنا کی صلاحیت ہوتی ہے۔ جب ان پٹ ولٹیج کیپیسٹر کے ولٹیج سے زیادہ ہوتا ہے تو کیپیسٹر چارجن ہوتا ہے؛ جب ان پٹ ولٹیج کم ہوتا ہے تو کیپیسٹر ڈیچارجن ہوتا ہے۔ اس چارجنگ اور ڈیچارجنگ کے ذریعے کیپیسٹرز ولٹیج فلکٹویشنز کو موٹا کر سکتے ہیں۔
فلٹر کیپیسٹرز کا عملی کردار: AC/DC کنورٹر میں، ریکٹیفائر AC ولٹیج کو پلٹیٹنگ DC ولٹیج میں تبدیل کرتا ہے۔ فلٹر کیپیسٹر ریکٹیفائر کے آؤٹ پٹ پر جڑا ہوتا ہے۔ اس کا کردار ولٹیج کے پیکس کے دوران توانائی کو ذخیرہ کرنا ہوتا ہے اور جب ولٹیج کم ہوتا ہے تو اسے رہا کرنا ہوتا ہے، تاکہ ولٹیج والی کے درمیان خالی جگہیں بھر سکیں اور آؤٹ پٹ ولٹیج کو موٹا کر سکیں۔
3. فلٹر کیپیسٹرز کا ولٹیج رپل پر اثر
3.1 رپل ایمپلیٹیوڈ کو کم کرنا
بڑا کیپیسٹنس رپل کو کم کرتا ہے: فلٹر کیپیسٹر کا کیپیسٹنس جتنی زیادہ ہوگا، اتنا ہی زیادہ توانائی اس کے ذخیرہ کرنے کی صلاحیت ہوگی، اور اتنا ہی اچھا اس ولٹیج فلکٹویشنز کو موٹا کر سکے گا۔ لہذا، فلٹر کیپیسٹر کے کیپیسٹنس کو بڑھا کر آؤٹ پٹ ولٹیج رپل کی ایمپلیٹیوڈ کو نمایاں طور پر کم کیا جا سکتا ہے۔
فرمول کی تشریح: نصف یا پورا موج ریکٹیفائر کے لئے، رپل ولٹیج ایمپلیٹیوڈ V ripple کیپیسٹنس C اور لوڈ کرنٹ IL کے ساتھ نیچے دیئے گئے فرمولے کے ذریعے متعلق ہوتا ہے:
جہاں:
V ripple پیک-ٹو-پیک رپل ولٹیج ہے؛IL لوڈ کرنٹ ہے؛f AC سروس کی فریکوئنسی ہے (پورا موج ریکٹیفائر کے لئے فریکوئنسی ان پٹ AC فریکوئنسی کا دوگنا ہوتا ہے)؛C فلٹر کیپیسٹر کا کیپیسٹنس ہے۔
فرمولے سے یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ کیپیسٹنس C یا فریکوئنسی f کو بڑھا کر رپل ولٹیج کو کم کیا جا سکتا ہے۔
3.2 رپل کے دور کو لمبا کرنا
کیپیسٹر کی چارجنگ اور ڈیچارجنگ کا وقت کنستانٹ: وقت کنستانٹ τ=R×C ہوتا ہے، جہاں R لوڈ ریزسٹنس ہوتا ہے۔ بڑا کیپیسٹنس کیپیسٹر کے ڈیچارجنگ کا وقت لمبا کرتا ہے، رپل کے دور کو لمبا کرتا ہے اور موج کو موٹا کرتا ہے۔
اثر: جب کیپیسٹنس بڑھتا ہے، رپل کی فریکوئنسی کم ہوتی ہے، اور موج ایک ایدیل DC ولٹیج کے قریب آتی ہے، بالکل کم فریکوئنسی کامپوننٹس کو کم کرتی ہے۔
3.3 ڈائینامک ری اسپانس کو بہتر بنانا
لوڈ کے تبدیلیوں کا مقابلہ: فلٹر کیپیسٹرز صرف سٹیٹک حالت میں ولٹیج رپل کو موٹا کرنے میں مدد نہیں کرتے بلکہ جب لوڈ کرنٹ ناگہانی سے تبدیل ہوتا ہے تو فوری توانائی فراہم کرتے ہیں۔ جب لوڈ کرنٹ ناگہانی سے بڑھتا ہے تو کیپیسٹر تیزی سے ذخیرہ توانائی کو رہا کر سکتا ہے، آؤٹ پٹ ولٹیج کی شدید کمی کو روک سکتا ہے؛ جب لوڈ کرنٹ کم ہوتا ہے تو کیپیسٹر زائد توانائی کو جذب کر سکتا ہے، اوور ولٹیج کو روک سکتا ہے۔
اثر: یہ سسٹم کی ڈائینامک ری اسپانس کو بہتر بناتا ہے، لوڈ کی تبدیلی کے باوجود آؤٹ پٹ ولٹیج کو استحکام سے بچاتا ہے۔
4. فلٹر کیپیسٹرز کے انتخاب کے لئے اعتبارات
4.1 کیپیسٹر کا قسم
ایلیکٹرولٹک کیپیسٹرز: ایک عام استعمال کی جانے والی فلٹر کیپیسٹر کی قسم ایلیکٹرولٹک کیپیسٹر ہے، جو نسبتاً کم قیمت پر بڑا کیپیسٹنس فراہم کرتی ہے، اس کی وجہ سے یہ کم فریکوئنسی کے اطلاقیات (جیسے 50Hz یا 60Hz مینز ریکٹیفکشن) کے لئے مناسب ہوتی ہے۔ لیکن، ایلیکٹرولٹک کیپیسٹرز کی محدود عمر ہوتی ہے اور ان کی صلاحیت بلند درجے کے گرمی میں کمزور ہوتی ہے۔
سرامیک کیپیسٹرز: سرامیک کیپیسٹرز کی کیپیسٹنس کی مقدار کم ہوتی ہے لیکن وہ تیزی سے ردعمل دیتے ہیں، جس کی وجہ سے یہ بلند فریکوئنسی کے اطلاقیات کے لئے مناسب ہوتے ہیں۔ ان کو عام طور پر ایلیکٹرولٹک کیپیسٹرز کے ساتھ استعمال کیا جاتا ہے تاکہ کم فریکوئنسی اور بلند فریکوئنسی دونوں رپل کا مقابلہ کیا جا سکے۔
فلم کیپیسٹرز: فلم کیپیسٹرز کا لو ایکویولنٹ سیریز ریزسٹنس (ESR) ہوتا ہے اور ان کی بہتر گرمی کی استحکام ہوتی ہے، جس کی وجہ سے یہ بلند دقت اور بلند کارکردگی کے اطلاقیات کے لئے مناسب ہوتے ہیں۔
4.2 کیپیسٹنس کی مقدار
لوڈ کی ضروریات کے مطابق انتخاب: کیپیسٹنس کی مقدار کو لوڈ کرنٹ اور مجاز رپل ولٹیج کے مطابق منتخب کیا جانا چاہئے۔ بڑا کیپیسٹنس بہتر رپل سپریشن فراہم کرتا ہے لیکن قیمت اور جسمانی سائز میں اضافہ کر سکتا ہے۔
ڈیزائن کے درمیان توازن: عملی ڈیزائن میں، کیپیسٹنس، قیمت، سائز اور کارکردگی کے درمیان توازن قائم کرنا ضروری ہوتا ہے۔ مہندس عام طور پر ایک کیپیسٹنس کی مقدار کو منتخب کرتے ہیں جو رپل کی ضروریات کو پورا کرتا ہے بغیر قیمت اور سائز کو بہت زیادہ بڑھا کے۔
4.3 ایکویولنٹ سیریز ریزسٹنس (ESR)
ESR کا اثر: کیپیسٹر کا ایکویولنٹ سیریز ریزسٹنس (ESR) اس کی فلٹر کی صلاحیت پر اثر ڈالتا ہے۔ بلند ESR زیادہ توانائی کے نقصان کے ساتھ رپل ولٹیج میں اضافہ کرتا ہے۔ لہذا، کم ESR کیپیسٹر کا انتخاب فلٹر کی صلاحیت کو بہتر بناتا ہے اور رپل کو کم کرتا ہے۔
گرمی کا اثر: ESR کیپیسٹر کو گرم کرتا ہے، خصوصی طور پر بلند کرنٹ کے اطلاقیات میں۔ لہذا، کم ESR کیپیسٹر کا انتخاب نہ صرف فلٹر کی صلاحیت کو بہتر بناتا ہے بلکہ کیپیسٹر کی عمر کو بھی میں بڑھاتا ہے۔
5. ملٹی-سٹیج اور ہائبرڈ فلٹر
ملٹی-سٹیج فلٹر: رپل کو مزید کم کرنے کے لئے AC/DC کنورٹرز میں ملٹی-سٹیج فلٹر کا استعمال کیا جا سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، ریکٹیفائر کے بعد متعدد کیپیسٹرز یا انڈکٹرز اور کیپیسٹرز (LC فلٹر) کا مجموعہ جڑا ہو سکتا ہے۔ LC فلٹر مخصوص فریکوئنسی کے رپل کو ریزوننس کے ذریعے فلٹر کر سکتا ہے، اور اس طرح آؤٹ پٹ ولٹیج کو مزید موٹا کر سکتا ہے۔
ہائبرڈ فلٹر: مختلف قسم کے کیپیسٹرز (جیسے ایلیکٹرولٹک اور سرامیک کیپیسٹرز) کو ملایا کرنا کم فریکوئنسی اور بلند فریکوئنسی دونوں رپل کا مقابلہ کر سکتا ہے، فلٹر کی صلاحیت کو مزید بہتر بناتا ہے۔ مثال کے طور پر، ایلیکٹرولٹک کیپیسٹرز کم فریکوئنسی رپل کا مقابلہ کرتے ہیں، جبکہ سرامیک کیپیسٹرز بلند فریکوئنسی رپل کا مقابلہ کرتے ہیں۔
6. خلاصہ
AC/DC کنورٹرز میں فلٹر کیپیسٹرز کا اضافہ ولٹیج رپل پر نمایاں اثر ڈالتا ہے، بنیادی طور پر یہ طریقوں سے:
رپل ایمپلیٹیوڈ کو کم کرنا: کیپیسٹنس یا پاور سپلائی کی فریکوئنسی کو بڑھا کر آؤٹ پٹ ولٹیج رپل کی ایمپلیٹیوڈ کو موثر طور پر کم کیا جا سکتا ہے۔
رپل کے دور کو لمبا کرنا: بڑا کیپیسٹنس کیپیسٹر کے ڈیچارجنگ کا وقت لمبا کرتا ہے، رپل کے دور کو لمبا کرتا ہے اور موج کو موٹا کرتا ہے۔
ڈائینامک ری اسپانس کو بہتر بنانا: فلٹر کیپیسٹرز لوڈ کرنٹ میں تبدیلی کے وقت فوری توانائی فراہم کرتے ہیں، آؤٹ پٹ ولٹیج کو استحکام سے بچاتے ہیں۔
مناسب کیپیسٹر کی قسم اور کیپیسٹنس کا انتخاب: اطلاقیات کی ضروریات کے مطابق کیپیسٹرز کی قسم اور کیپیسٹنس کا انتخاب کیا جاتا ہے تاکہ قیمت، سائز اور کارکردگی کے درمیان توازن قائم کیا جا سکے۔
فلٹر کیپیسٹرز کو درست طور پر منتخب کرنا اور کنفیگر کرنا AC/DC کنورٹرز کی آؤٹ پٹ ولٹیج کی کوالٹی کو نمایاں طور پر بہتر بناتا ہے، نچلے سرکٹس کی استحکام اور قابلیت کو یقینی بناتا ہے۔
