स्विच-मोड रेगुलेटरको कामकाजी सिद्धान्त

स्विच-मोड रेगुलेटरहरू प्रभावी वोल्टेज रेगुलेटरहरू हुन् जसले स्विचिङ तत्वहरू (जस्तै MOSFET) लाई शीघ्र बदल्दै र ऊर्जा संचयण घटकहरू (जस्तै इन्डक्टर वा कैपासिटर) लाई प्रयोग गरेर वोल्टेज रेगुलेटन गर्छन्। यहाँ यसको कामकाजी प्रक्रिया र महत्त्वपूर्ण घटकहरूको विवरण दिइएको छ:

1. स्विच तत्व नियन्त्रण

स्विचिङ रेगुलेटरको मुख्य भाग स्विच तत्व हो जो लगातार ON अवस्था र OFF अवस्था बीच बदल्दै जान्छ। जब स्विच तत्व ON अवस्थामा छ भने इनपुट वोल्टेज स्विच तत्व द्वारा इन्डक्टरमा फेरिन्छ; जब स्विच तत्व OFF अवस्थामा छ भने इन्डक्टरमा फ्लो हुने धारा आउटपुट छोरमा डायोड (वा सिंक्रोनस रेक्टिफायर) द्वारा लगातार फ्लो गरिन्छ।

2. इन्डक्टर र कैपासिटरको भूमिका

• इन्डक्टर: यो एक संचयण घटक हो, जो स्विच तत्व चालु छ भने ऊर्जा संचय गर्छ र स्विच तत्व बन्द छ भने ऊर्जा बाहिर गर्छ।

• कैपासिटर: यो आउटपुटमा समान्तर जोडिएको छ जसले आउटपुट वोल्टेज निरन्तर राख्दछ र इन्डक्टरको धारा अवरोध द्वारा उत्पन्न झिल्ली घटाउँछ।

3. पल्स विस्तार मोडुलेसन (PWM) नियन्त्रण

PWM एक विधि हो जसले स्विचिङ तत्वहरूको संचालन र बन्द गर्ने समयको अनुपात नियन्त्रण गर्छ। PWM सिग्नलको duty cycle (यानी संचालन समय र अवधिको अनुपात) लाई समायोजन गर्दै इन्डक्टरले ऊर्जा संचय र बाहिर गर्ने गति नियन्त्रण गर्न सकिन्छ, जसले आउटपुट वोल्टेजको राशि नियन्त्रण गर्दछ।

4. प्रतिक्रिया लूप

आउटपुट वोल्टेजको स्थिरता बनाउनको लागि, बक टाइप स्विचिङ रेगुलेटरहरूमा सामान्यतया प्रतिक्रिया लूप समावेश गरिन्छ। यो लूप आउटपुट वोल्टेजलाई निगर्ने र त्यसलाई एक तुलनात्मक वोल्टेजसँग तुलना गर्छ। यदि आउटपुट वोल्टेज निर्धारित मानबाट भिन्न छ भने, प्रतिक्रिया लूप PWM सिग्नलको duty cycle लाई समायोजन गर्दछ र इन्डक्टरले ऊर्जा ट्रान्सफर बढाउँदै वा घटाउँदै आउटपुट वोल्टेजको स्थिरता बनाउँछ।

5. कामकाजी ढाँचा

• निरन्तर चालन ढाँचा (CCM): भारी लोड अवस्थामा, इन्डक्टरमा धारा पूरा स्विचिङ चक्रमा कहिले पनि शून्य नहुन्छ।

• अनिरन्तर चालन ढाँचा (DCM): वा बर्स्ट मोड: हल्को लोड वा लोड नहुने अवस्थामा, रेगुलेटरले यी मोडहरूमा प्रवेश गर्न सक्छ यसले प्रभावशीलता बढाउँदै र निष्क्रिय शक्ति उपभोग घटाउँदछ।

6. प्रभावशीलता र ताप नियन्त्रण

स्विचिङ तत्वको स्विचिङ कार्यले केही नाटेशन उत्पन्न गर्छ, त्यसैले स्विचिङ रेगुलेटरको प्रभावशीलता 100% छैन। तर, उच्च प्रभावशील डिजाइनहरू स्विचिङ तत्वहरूको चयन अनुकूलित गर्दै, स्विचिङ नाटेशन र चालन नाटेशन घटाउँदै प्राप्त गरिन सकिन्छ। एउटै समयमा, उचित ताप नियन्त्रण उपायहरू (जस्तै हीट सिङ्क) आवश्यक छन् जसले अतिताप रोक्ने र रेगुलेटरको विश्वसनीयता बनाउने छ।

सारांश

स्विच-मोड रेगुलेटरहरू यी तथाकथित तन्त्र द्वारा प्रभावी र स्थिर वोल्टेज रेगुलेटन प्राप्त गर्छन्, र यी विभिन्न इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूमा जस्तै कम्प्युटर, मोबाइल फोन, टेलिभिजन, आदिमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ, जसले यी उपकरणहरूलाई विभिन्न इनपुट वोल्टेज अवस्थामा सामान्य रूपमा संचालन गर्न सकिन्छ।