وولٹیج کے ذریعہ مستقل وولٹیج برقرار رکھنے کے طریقے
وولٹیج کے ذریعہ مستقل وولٹیج کو برقرار رکھنا وولٹیج ریگولیٹرز کے استعمال سے حاصل کیا جاتا ہے۔ وولٹیج ریگولیٹرز لوڈ کی تبدیلیوں، ان پٹ وولٹیج کی تیز تبدیلیوں یا ماحولی شرائط کے باوجود آؤٹ پٹ وولٹیج کو مستحکم رکھتے ہیں۔ نیچے کچھ عام طریقے اور ان کے کام کرنے کے بنیادی اصول درج ہیں:
1. لینئر ریگولیٹر
کام کرنے کا اصول: لینئر ریگولیٹر اپنے اندر کے ٹرانزسٹر کے کنڈکشن سطح کو ترتیب دیتا ہے تاکہ زائد وولٹیج کو گرمی کے طور پر ختم کر دے، یوں مستقل آؤٹ پٹ وولٹیج برقرار رکھا جا سکے۔ یہ ایک متغیر مقاومت کی طرح کام کرتا ہے، لوڈ کی تبدیلیوں کے بنیاد پر خود بخود اپنی مقاومت کو ترتیب دیتا ہے تاکہ آؤٹ پٹ وولٹیج کو مستحکم رکھا جا سکے۔
فائدے:
ایک سیدھے سادہ کرکٹ ڈیزائن کے ساتھ آسان استعمال ہوتا ہے۔
بسیار مسلسل اور کم نویز کا آؤٹ پٹ وولٹیج فراہم کرتا ہے۔
نقصانات:
کم کارکردگی، خصوصاً جب ان پٹ وولٹیج آؤٹ پٹ وولٹیج سے بہت زیادہ ہو تو، کیونکہ بہت زیادہ توانائی گرمی کے طور پر ضائع ہو جاتی ہے۔
گرمی کی تولید کی وجہ سے اچھا حرارتی مینجمنٹ کی ضرورت ہوتی ہے۔
معمولی اطلاق: آڈیو ڈیوائس اور صحت مند سینسر جیسے نویز حساس سرکٹس کے لیے مناسب ہوتا ہے۔
2. سوئچنگ ریگولیٹر
کام کرنے کا اصول: سوئچنگ ریگولیٹر (عموماً MOSFETs یا BJTs کے ساتھ) تیز سوئچنگ کا استعمال کرتا ہے تاکہ کرنٹ کے پرواز کو کنٹرول کیا جا سکے، ان پٹ وولٹیج کو پالس ویو فارم میں تبدیل کرتا ہے۔ یہ ویو فارم پھر ایک فلٹر کے ذریعہ مہندی کیا جاتا ہے تاکہ مستحکم DC آؤٹ پٹ حاصل کیا جا سکے۔ سوئچنگ ریگولیٹرز کی ضرورت پر مبنی آؤٹ پٹ وولٹیج کو بڑھا (Boost)، کم کر (Buck)، یا دونوں (Buck-Boost) کیا جا سکتا ہے۔
فائدے:
بالکل کارکردگی، عام طور پر 80% سے 95% تک ہوتی ہے، خصوصاً جب ان پٹ اور آؤٹ پٹ وولٹیجوں کے درمیان بہت زیادہ فرق ہو۔
ویڈ رنج کے طاقت کے سطحوں کو سنبھال سکتا ہے، بالکل بلڈ پاور اطلاق کے لیے مناسب ہوتا ہے۔
نقصانات:
زیادہ پیچیدہ کرکٹ ڈیزائن، جس کی وجہ سے اس کو لاگو کرنا اور ڈیبگ کرنا مشکل ہوتا ہے۔
آؤٹ پٹ وولٹیج میں کچھ رپل اور نویز ہو سکتا ہے، جس کی وجہ سے اضافی فلٹر کی ضرورت ہوتی ہے۔
زیادہ سوئچنگ فریکوئنسیاں الیکٹرو میگنیٹک انٹرفیئرنس (EMI) پیدا کر سکتی ہیں۔
معمولی اطلاق: لپ ٹاپ پاور ایڈاپٹرز اور برقی وہیکل کے چارجنگ سسٹم جیسے بالکل کارکردگی والے، بلڈ پاور اطلاق کے لیے مناسب ہوتا ہے۔
3. شنٹ ریگولیٹر
کام کرنے کا اصول: شنٹ ریگولیٹر کسی کمپوننٹ (جیسے زینر ڈائیوڈ یا وولٹیج ریگولیٹر) کو ریفرنس وولٹیج اور آؤٹ پٹ وولٹیج کے درمیان متوازی طور پر جوڑ کر زائد کرنٹ کو جذب کرتا ہے، یوں مستقل آؤٹ پٹ وولٹیج برقرار رکھا جا سکتا ہے۔ یہ عموماً سیدھے کم وولٹیج کے ریگولیشن سرکٹس میں استعمال ہوتا ہے۔
فائدے:
سیدھا اور کم قیمت کا کرکٹ ڈیزائن۔
کم طاقت، چھوٹا کرنٹ کے اطلاق کے لیے مناسب ہوتا ہے۔
نقصانات:
کم کارکردگی، کیونکہ زائد کرنٹ گرمی کے طور پر ضائع ہو جاتا ہے۔
چھوٹے لوڈ کی تبدیلیوں تک محدود ہوتا ہے۔
معمولی اطلاق: سیدھے ریفرنس وولٹیج کے ذریعہ یا کم طاقت کے سرکٹس کے لیے مناسب ہوتا ہے۔
4. فیڈ بیک کنٹرول سرکٹ
کام کرنے کا اصول: بہت سے وولٹیج ریگولیٹرز فیڈ بیک کنٹرول لوپ کا استعمال کرتے ہیں تاکہ آؤٹ پٹ وولٹیج کو ملاحظہ کیا جا سکے اور کسی بھی انحرافات کے بنیاد پر ریگولیٹر کی رویہ کو ترتیب دیا جا سکے۔ فیڈ بیک سرکٹ آؤٹ پٹ وولٹیج کو ریفرنس وولٹیج کے ساتھ موازنہ کرتا ہے، ایک غلطی کا سگنل جنم دیتا ہے جو ریگولیٹر کے آؤٹ پٹ کو ترتیب دیتا ہے۔ یہ بند لوپ سسٹم ریگولیٹر کی دقت اور ردعمل کا وقت بہتر کرتا ہے۔
فائدے:
ریگولیٹر کی دقت اور استحکام کو بہتر بناتا ہے۔
لوڈ کی تبدیلیوں اور ان پٹ وولٹیج کی تیز تبدیلیوں کے لیے تیز ردعمل کرتا ہے۔
نقصانات:
زیادہ پیچیدہ کرکٹ ڈیزائن، جس کی وجہ سے اس کو لاگو کرنا اور ڈیبگ کرنا مشکل ہوتا ہے۔
اوسلیشن یا عدم استحکام سے بچنے کے لیے سختی سے ڈیزائن کی ضرورت ہوتی ہے۔
معمولی اطلاق: مختلف قسم کے ریگولیٹرز میں کارکردگی اور قابلِ اعتمادیت کو بہتر بنانے کے لیے وسیع طور پر استعمال ہوتا ہے۔
5. بیٹری مینجمنٹ سسٹم (BMS)
کام کرنے کا اصول: بیٹری پاورڈ سسٹمز کے لیے، بیٹری مینجمنٹ سسٹم (BMS) بیٹری وولٹیج، کرنٹ، اور درجہ حرارت جیسے پیرامیٹرز کو ملاحظہ کرتا ہے، اور چارجنگ اور ڈیچارجنگ کے عمل کو ذہانت سے کنٹرول کرتا ہے تاکہ بیٹری وولٹیج کو ایک سالم حد میں رکھا جا سکے۔ BMS بیٹری کو اوورچارجنگ، اوورڈیچارجنگ، اور اوورہیٹنگ سے بچاتا ہے، بیٹری کی عمر کو بڑھاتا ہے۔
فائدے:
بیٹری کی حفاظت کرتا ہے اور اس کی عمر کو بڑھاتا ہے۔
بیٹری کے چارجنگ اور ڈیچارجنگ کے عمل کو دقت سے کنٹرول کرتا ہے تاکہ مستحکم وولٹیج برقرار رکھا جا سکے۔
نقصانات:
بیٹری پاورڈ سسٹمز کے لیے محض متعلق ہوتا ہے، دیگر قسم کے پاور سرسٹس کے لیے نہیں۔
معمولی اطلاق: لیتھیم آئن بیٹریز اور لیڈ-اسیڈ بیٹریز جیسے دوبارہ چارج ہونے والے بیٹری سسٹمز کے لیے مناسب ہوتا ہے، جو عام طور پر برقی وہیکلز اور پورٹیبل الیکٹرانک ڈیوائسز میں پائے جاتے ہیں۔
6. وولٹیج ریفرنس
کام کرنے کا اصول: وولٹیج ریفرنس ایک سرکٹ ہے جو بانڈگیپ ریفرنس ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے بہت مستحکم ریفرنس وولٹیج فراہم کرتا ہے۔ یہ وسیع درجہ حرارت اور ان پٹ وولٹیج کے رنج میں عالی دقت اور استحکام برقرار رکھتا ہے۔
فائدے:
کم درجہ حرارت کے سریز اور عالی لمبے عرصے کی استحکام کے ساتھ عالی دقت۔
عالی دقت کے وولٹیج ریفرنس کے لیے متعلقہ اطلاقوں کے لیے مناسب ہوتا ہے۔
نقصانات:
عام طور پر صرف چھوٹے کرنٹ فراہم کرتا ہے، بلڈ پاور اطلاق کے لیے مناسب نہیں ہوتا ہے۔
معمولی اطلاق: ADC/DAC کنورٹرز اور عالی دقت کے پیمائشی آلے جیسے عالی دقت کے وولٹیج ریفرنس کے لیے متعلقہ اطلاقوں کے لیے مناسب ہوتا ہے۔
7. ٹرانسفارمر اور ریکٹیفائر
کام کرنے کا اصول: AC پاور سسٹمز میں، ٹرانسفارمر ان پٹ وولٹیج کو مطلوبہ آؤٹ پٹ وولٹیج میں تبدیل کرتا ہے، اور ریکٹیفائر AC وولٹیج کو DC وولٹیج میں تبدیل کرتا ہے۔ مستحکم DC آؤٹ پٹ وولٹیج برقرار رکھنے کے لیے، ریکٹیفائر کے بعد فلٹرز اور ریگولیٹرز کا اضافہ کیا جاتا ہے۔
فائدے:
AC پاور سسٹمز میں وولٹیج کنورژن کے لیے مناسب ہوتا ہے۔
سیدھا اور قیمتی طور پر موثر ڈیزائن۔
نقصانات:
آؤٹ پٹ وولٹیج ان پٹ وولٹیج کی تیز تبدیلیوں کے لیے حساس ہوتا ہے، جس کی وجہ سے اضافی ریگولیشن کی ضرورت ہوتی ہے۔
بڑا سائز، پورٹیبل ڈیوائسز کے لیے مناسب نہیں ہوتا ہے۔
معمولی اطلاق: گھریلو آلات اور صنعتی ڈیوائسز جیسے AC پاور سسٹمز میں مناسب ہوتا ہے۔
خلاصہ
مناسب وولٹیج ریگولیشن کے طریقے کا انتخاب مخصوص اطلاق کی مطالبات پر منحصر ہوتا ہے، جس میں طاقت کی ضرورت، کارکردگی، دقت، قیمت، اور ماحولی شرائط شامل ہوتی ہیں۔ لینئر ریگولیٹرز کم نویز، کم طاقت کے اطلاق کے لیے مناسب ہوتے ہیں؛ سوئچنگ ریگولیٹرز بالکل کارکردگی، بلڈ پاور کے اطلاق کے لیے مناسب ہوتے ہیں؛ شنٹ ریگولیٹرز سیدھے، کم طاقت کے اطلاق کے لیے مناسب ہوتے ہیں؛ فیڈ بیک کنٹرول سرکٹس ریگولیٹرز کی دقت اور ردعمل کا وقت بہتر بناتے ہیں؛ بیٹری مینجمنٹ سسٹمز بیٹری پاورڈ سسٹمز کے لیے ڈیزائن کیے گئے ہیں؛ وولٹیج ریفرنس عالی دقت کے وولٹیج ریفرنس کے لیے استعمال ہوتے ہیں؛ اور ٹرانسفارمرز اور ریکٹیفائرز AC پاور سسٹمز میں وولٹیج کنورژن کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔