ఒక ఉండటం స్విచ్చింగ్ రెగ్యులేటర్ , ఈ సర్క్యూట్ అత్యంత సమర్థవంతమైనది మరియు IC 7812, లేదా IC LM317 లేదా IC LM338 వంటి లీనియర్ రెగ్యులేటర్‌ల వలె కాకుండా శక్తిని వృధా చేయదు లేదా వెదజల్లదు.
7812, LM317 మరియు LM338 వంటి లీనియర్ రెగ్యులేటర్లు ఎందుకు బాడ్ స్టెప్ డౌన్ కన్వర్టర్లు?
7812 మరియు LM317 వంటి లీనియర్ రెగ్యులేటర్లు వాటి కార్యాచరణ లక్షణాల కారణంగా అసమర్థమైన స్టెప్-డౌన్ కన్వర్టర్‌లుగా పరిగణించబడతాయి.
లీనియర్ రెగ్యులేటర్‌లో, అదనపు ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్ వేడి రూపంలో వెదజల్లుతుంది. ఇన్‌పుట్ మరియు అవుట్‌పుట్ టెర్మినల్స్ మధ్య వోల్టేజ్ తగ్గుదల కేవలం వృధా అయిన శక్తిగా 'బర్న్ ఆఫ్' అవుతుందని ఇది సూచిస్తుంది. లీనియర్ రెగ్యులేటర్ వేరియబుల్ రెసిస్టర్‌గా పని చేయడం ద్వారా పనిచేస్తుంది, మిగులు శక్తిని వెదజల్లడానికి మరియు అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్‌ను నియంత్రించడానికి దాని నిరోధకతను సర్దుబాటు చేస్తుంది.
ఈ వెదజల్లే ప్రక్రియ గణనీయమైన శక్తి నష్టం మరియు తక్కువ సామర్థ్యానికి దారితీస్తుంది. లీనియర్ రెగ్యులేటర్ యొక్క సామర్థ్యం అవుట్‌పుట్ పవర్ మరియు ఇన్‌పుట్ పవర్ నిష్పత్తి ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. ఇన్‌పుట్-అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్ వ్యత్యాసం పెరిగేకొద్దీ, శక్తి వేడిగా వెదజల్లుతుంది, ఇది అవుట్‌పుట్ కరెంట్‌తో గుణించబడిన వోల్టేజ్ వ్యత్యాసం కూడా పెరుగుతుంది. పర్యవసానంగా, ఇన్‌పుట్ మరియు అవుట్‌పుట్ మధ్య వోల్టేజ్ భేదం పెరగడంతో సామర్థ్యం తగ్గుతుంది.
ఉదాహరణకు, 24 V ఇన్‌పుట్‌ను 12 Vకి తగ్గించడానికి లీనియర్ రెగ్యులేటర్‌ను ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు, అదనపు 12 V వేడిగా వెదజల్లుతుంది. ఇది గణనీయమైన శక్తి వృధాకి దారి తీస్తుంది మరియు అధిక శక్తితో కూడిన అనువర్తనాల్లో అదనపు శీతలీకరణ విధానాలు అవసరం.
దీనికి విరుద్ధంగా, స్విచ్చింగ్ రెగ్యులేటర్లు (ఉదా బక్ కన్వర్టర్లు ) స్టెప్-డౌన్ మార్పిడి కోసం మరింత సమర్థవంతంగా ఉంటాయి. వారు వోల్టేజ్‌ను సమర్థవంతంగా మార్చడానికి ఇండక్టర్‌లు, కెపాసిటర్లు మరియు స్విచ్‌ల కలయికను ఉపయోగిస్తారు.
స్విచింగ్ రెగ్యులేటర్లు స్విచింగ్ సైకిల్ యొక్క ఒక దశలో శక్తిని నిల్వ చేస్తాయి మరియు మరొక దశలో దానిని అందజేస్తాయి, తద్వారా శక్తి వేడిగా వెదజల్లడాన్ని తగ్గిస్తుంది. నిర్దిష్ట డిజైన్‌పై ఆధారపడి, స్విచ్చింగ్ రెగ్యులేటర్లు 80-95% లేదా అంతకంటే ఎక్కువ సామర్థ్యాలను సాధించగలవు.
సారాంశంలో, 7812 మరియు LM317 వంటి లీనియర్ రెగ్యులేటర్లు సూటిగా మరియు తక్కువ ఖర్చుతో కూడుకున్నవిగా ఉన్నప్పటికీ, పవర్ ఎఫిషియన్సీ ముఖ్యమైన ఆందోళనగా ఉన్నప్పుడు స్టెప్-డౌన్ మార్పిడికి అవి అత్యంత సమర్థవంతమైన ఎంపిక కాదు.
సర్క్యూట్ వివరణ
దిగువ బొమ్మ 24 V నుండి 12 V కన్వర్టర్ యొక్క ప్రాథమిక రేఖాచిత్రాన్ని చూపుతుంది.
ఉపయోగించిన స్విచింగ్ రెగ్యులేటర్ Motorola నుండి ఒక సాధారణ మోడల్: µA78S40.
కింది బొమ్మ ఈ ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ యొక్క అంతర్గత నిర్మాణాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది, ఇందులో స్విచ్చింగ్ రెగ్యులేటర్ కోసం అవసరమైన వివిధ భాగాలు ఉన్నాయి: ఓసిలేటర్, ఫ్లిప్-ఫ్లాప్, కంపారిటర్, వోల్టేజ్ రిఫరెన్స్ సోర్స్, డ్రైవర్ మరియు స్విచ్చింగ్ ట్రాన్సిస్టర్‌లు.
అదనంగా, ఈ అప్లికేషన్ కోసం అవసరం లేని కార్యాచరణ యాంప్లిఫైయర్ ఉంది. విద్యుత్ సరఫరా యొక్క వడపోత మరియు సున్నితంగా మార్చడం C3 నుండి C7 వరకు కెపాసిటర్ల ద్వారా నిర్వహించబడుతుంది.
కెపాసిటర్ C1 ఓసిలేటర్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీని నిర్ణయిస్తుంది, అయితే రెసిస్టర్‌లు R1, R5 మరియు R6 కన్వర్టర్ యొక్క అవుట్‌పుట్ కరెంట్‌ను పరిమితం చేయడంలో సహాయపడతాయి.
రెసిస్టర్ R1 అంతటా వోల్టేజ్ కన్వర్టర్ ద్వారా సరఫరా చేయబడిన కరెంట్‌కు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
µA78S40 యొక్క పిన్స్ 13 మరియు 14 మధ్య వోల్టేజ్ వ్యత్యాసాన్ని 0.3 V సెట్ చేయడం ద్వారా, రెసిస్టర్‌లు R6 మరియు R7 వోల్టేజ్ డివైడర్‌ను సృష్టిస్తాయి, దీని వలన కరెంట్ పరిమితి 5A వద్ద ఏర్పడుతుంది.
కెపాసిటర్ C2 ద్వారా విడదీయబడిన వోల్టేజ్ సూచన మూలం, IC1 యొక్క పిన్ 8 వద్ద అందుబాటులో ఉంది.
ఈ సూచన వోల్టేజ్ IC1 యొక్క అంతర్గత కంపారిటర్ యొక్క నాన్-ఇన్వర్టింగ్ ఇన్‌పుట్‌కు వర్తించబడుతుంది. ఇన్వర్టింగ్ ఇన్‌పుట్ కన్వర్టర్ అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్‌కు సంభావ్య అనుపాతానికి సెట్ చేయబడింది.
స్థిరమైన అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్‌ని నిర్వహించడానికి, కంపారిటర్ IC1 అవుట్‌పుట్ దశను నియంత్రిస్తుంది.
కంపారిటర్ యొక్క రెండు ఇన్‌పుట్‌లు ఒకే పొటెన్షియల్‌లో నిర్వహించబడతాయి మరియు అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్ క్రింది ఫార్ములా ద్వారా ఇవ్వబడుతుంది:
Vs = 1.25 * [1 + (R4 + Aj1) / R5].
సర్దుబాటు చేయగల రెసిస్టర్ Aj1 +10V నుండి +15V పరిధిలో కన్వర్టర్ యొక్క అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్‌ని సర్దుబాటు చేయడానికి అనుమతిస్తుంది.
రెండు అవుట్‌పుట్ ట్రాన్సిస్టర్‌లు డార్లింగ్టన్ జతను ఏర్పరుస్తాయి మరియు కెపాసిటర్ C1 యొక్క డోలనాలతో సమకాలీకరించబడిన ఫ్లిప్-ఫ్లాప్ ద్వారా వాటి వరుస మార్పిడి నియంత్రించబడుతుంది.
AND గేట్‌తో కలిపి, µA78S40 యొక్క అవుట్‌పుట్ దశ యొక్క ప్రసరణ సమయాన్ని సర్దుబాటు చేయడానికి మరియు స్థిరమైన అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్‌ను నిర్వహించడానికి ఈ ఫ్లిప్-ఫ్లాప్ కంపారిటర్ ద్వారా నియంత్రించబడుతుంది.
ట్రాన్సిస్టర్ T1 యొక్క సంతృప్త లేదా నిరోధించబడిన స్థితి IC1 యొక్క డార్లింగ్టన్ జత స్థితిని అనుసరిస్తుంది. IC1 యొక్క అవుట్‌పుట్ దశ సంతృప్తమైనప్పుడు, ట్రాన్సిస్టర్ T1 పక్షపాతంతో ఉంటుంది మరియు దాని బేస్ కరెంట్ రెసిస్టర్ R2 ద్వారా పరిమితం చేయబడుతుంది.
రెసిస్టర్ R3, రెసిస్టర్ R9తో కలిసి, వోల్టేజ్ డివైడర్‌ను ఏర్పరుస్తుంది, స్విచింగ్ ప్రక్రియ ప్రారంభంలో ట్రాన్సిస్టర్ T1 యొక్క VBE వోల్టేజ్‌ను పరిమితం చేస్తుంది.
ట్రాన్సిస్టర్ T1, డార్లింగ్టన్ మోడల్‌గా పనిచేస్తుంది, µA78S40 యొక్క ఓసిలేటర్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ వద్ద ఓపెన్ లేదా క్లోజ్డ్ స్విచ్‌గా ప్రవర్తిస్తుంది.
ఇండక్టెన్స్ యొక్క లక్షణాలను ఉపయోగించి 24V నుండి 12V వరకు వోల్టేజ్ డ్రాప్ కోసం ఇండక్టర్ L1 అనుమతిస్తుంది. స్థిరమైన స్థితిలో, ట్రాన్సిస్టర్ T1 సంతృప్తమైనప్పుడు, ఇండక్టర్ L1 అంతటా +12V వోల్టేజ్ వర్తించబడుతుంది.
ఈ దశలో, ఇండక్టెన్స్ శక్తిని నిల్వ చేస్తుంది, అనువర్తిత వోల్టేజ్ అదృశ్యమైనప్పుడు అది విడుదల చేస్తుంది. అందువలన, ట్రాన్సిస్టర్ T1 నిరోధించబడినప్పుడు, ఇండక్టర్ L1 దాని గుండా ప్రవహించే కరెంట్‌ను నిర్వహిస్తుంది.
డయోడ్ D1 వాహకంగా మారుతుంది మరియు ఇండక్టర్ L1 అంతటా -12V యొక్క కౌంటర్-ఎలక్ట్రోమోటివ్ ఫోర్స్ కనిపిస్తుంది.
