బక్ కన్వర్టర్లు ఎలా పనిచేస్తాయి

దిగువ వ్యాసం బక్ కన్వర్టర్లు ఎలా పని చేస్తాయనే దాని గురించి సమగ్రమైన జ్ఞానాన్ని అందిస్తుంది.

పేరు సూచించినట్లుగా, బక్ కన్వర్టర్ ఇన్పుట్ కరెంట్‌ను వ్యతిరేకించడానికి లేదా పరిమితం చేయడానికి రూపొందించబడింది, దీనివల్ల అవుట్‌పుట్ సరఫరా అవుతుంది.

మరో మాటలో చెప్పాలంటే, ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ కంటే తక్కువ లెక్కించిన వోల్టేజీలు లేదా ప్రవాహాలను పొందటానికి ఇది ఒక స్టెప్ డౌన్ కన్వర్టర్గా పరిగణించబడుతుంది.

యొక్క పని గురించి మరింత తెలుసుకుందాం ఎలక్ట్రానిక్ సర్క్యూట్లలో బక్ కన్వర్టర్లు కింది చర్చ ద్వారా:

బక్ కన్వర్టర్

సాధారణంగా మీరు SMPS మరియు MPPT సర్క్యూట్లలో ఉపయోగించబడుతున్న బక్ కన్వర్టర్‌ను కనుగొనవచ్చు, ప్రత్యేకంగా అవుట్పుట్ వోల్టేజ్‌ను ఇన్‌పుట్ సోర్స్ పవర్ కంటే గణనీయంగా తగ్గించాల్సిన అవసరం ఉంది, విద్యుత్ ఉత్పత్తిని ప్రభావితం చేయకుండా లేదా మార్చకుండా, ఇది V x I విలువ.

బక్ కన్వర్టర్‌కు సరఫరా మూలం AC అవుట్‌లెట్ నుండి లేదా DC విద్యుత్ సరఫరా నుండి కావచ్చు.

ఇన్పుట్ పవర్ సోర్స్ మరియు లోడ్ అంతటా ఎలక్ట్రికల్ ఐసోలేషన్ విమర్శనాత్మకంగా అవసరం లేని అనువర్తనాలకు మాత్రమే బక్ కన్వర్టర్ ఉపయోగించబడుతుంది, అయితే ఇన్పుట్ మెయిన్స్ లెవల్లో ఉన్న అనువర్తనాల కోసం, ఫ్లైబ్యాక్ టోపోలాజీని సాధారణంగా ఐసోలేటింగ్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ ద్వారా ఉపయోగిస్తారు.

బక్ కన్వర్టర్‌లో స్విచ్చింగ్ ఏజెంట్‌గా ఉపయోగించబడే ప్రధాన పరికరం మోస్‌ఫెట్ లేదా పవర్ బిజెటి (2N3055 వంటివి) రూపంలో ఉండవచ్చు, ఇది ఇంటిగ్రేటెడ్ ఓసిలేటర్ స్టేజ్ ద్వారా వేగవంతమైన రేటుతో మారడానికి లేదా డోలనం చేయడానికి కాన్ఫిగర్ చేయబడింది. దాని బేస్ లేదా గేట్.

బక్ కన్వర్టర్‌లోని రెండవ ముఖ్యమైన అంశం ఇండక్టర్ ఎల్, ఇది ట్రాన్సిస్టర్ నుండి విద్యుత్తును దాని ON వ్యవధిలో నిల్వ చేస్తుంది మరియు నిర్దేశిత స్థాయిలో లోడ్‌కు నిరంతర సరఫరాను నిర్వహించే దాని ఆఫ్ వ్యవధిలో విడుదల చేస్తుంది.

ఈ దశను కూడా సూచిస్తారు 'ఫ్లైవీల్' దశ దాని పనితీరు యాంత్రిక ఫ్లైవీల్‌ను పోలి ఉంటుంది, ఇది బాహ్య మూలం నుండి సాధారణ నెట్టడం సహాయంతో నిరంతర మరియు స్థిరమైన భ్రమణాన్ని కొనసాగించగలదు.

ఇన్‌పుట్ ఎసి లేదా డిసి?

బక్ కన్వర్టర్ ప్రాథమికంగా DC నుండి DC కన్వర్టర్ సర్క్యూట్, ఇది DC మూలం నుండి సరఫరాను పొందటానికి రూపొందించబడింది, ఇది బ్యాటరీ లేదా సోలార్ ప్యానెల్ కావచ్చు. ఇది వంతెన రెక్టిఫైయర్ మరియు ఫిల్టర్ కెపాసిటర్ ద్వారా సాధించిన AC నుండి DC అడాప్టర్ అవుట్పుట్ వరకు కూడా కావచ్చు.

బక్ కన్వర్టర్‌కు ఇన్‌పుట్ DC యొక్క మూలం ఏమైనప్పటికీ, ఇది PWM దశతో పాటు ఛాపర్ ఓసిలేటర్ సర్క్యూట్‌ను ఉపయోగించి అధిక పౌన frequency పున్యంగా మార్చబడుతుంది.

ఈ పౌన frequency పున్యం అవసరమైన బక్ కన్వర్టర్ చర్యల కోసం మారే పరికరానికి ఇవ్వబడుతుంది.

బక్ కన్వర్టర్ ఆపరేషన్

బక్ కన్వర్టర్ ఎలా పనిచేస్తుందనే దానిపై పై విభాగంలో చర్చించినట్లుగా, మరియు ఈ క్రింది రేఖాచిత్రంలో చూడవచ్చు, బక్ కన్వర్టర్ సర్క్యూట్లో స్విచింగ్ ట్రాన్సిస్టర్ మరియు అనుబంధ ఫ్లైవీల్ సర్క్యూట్ ఉన్నాయి, ఇందులో డయోడ్ డి 1, ఇండక్టర్ ఎల్ 1 మరియు కెపాసిటర్ సి 1 ఉన్నాయి.

ట్రాన్సిస్టర్ ఆన్‌లో ఉన్న కాలాల్లో, శక్తి మొదట ట్రాన్సిస్టర్ ద్వారా మరియు తరువాత ఇండక్టర్ ఎల్ 1 ద్వారా మరియు చివరికి లోడ్‌కు వెళుతుంది. ఈ ప్రక్రియలో, ప్రేరక దాని స్వాభావిక ఆస్తి కారణంగా దానిలోని శక్తిని నిల్వ చేయడం ద్వారా ఆకస్మికంగా ప్రవాహాన్ని ప్రవేశపెట్టడాన్ని వ్యతిరేకిస్తుంది.

L1 యొక్క ఈ వ్యతిరేకత అనువర్తిత ఇన్పుట్ నుండి లోడ్ను చేరుకోవడానికి మరియు ప్రారంభ స్విచింగ్ తక్షణాల గరిష్ట విలువను చేరుకోవడానికి నిరోధిస్తుంది.

అయితే ఈ సమయంలో, ట్రాన్సిస్టర్ దాని స్విచ్ ఆఫ్ దశలోకి ప్రవేశిస్తుంది, ఇండక్టర్‌కు ఇన్‌పుట్ సరఫరాను నిలిపివేస్తుంది.

సరఫరా స్విచ్ ఆఫ్‌తో L1 మళ్లీ కరెంట్‌లో ఆకస్మిక మార్పును ఎదుర్కొంటుంది, మరియు మార్పును భర్తీ చేయడానికి ఇది కనెక్ట్ చేయబడిన లోడ్‌లో నిల్వ చేసిన శక్తిని బయటకు తీస్తుంది

ట్రాన్సిస్టర్ స్విచ్ ‘ఆన్’ కాలం

పైన పేర్కొన్న బొమ్మను ప్రస్తావిస్తూ, ట్రాన్సిస్టర్ స్విచ్ ఆన్ దశలో ఉన్నప్పుడు, ఇది కరెంట్ లోడ్‌ను చేరుకోవడానికి అనుమతిస్తుంది, అయితే స్విచ్ ఆన్ యొక్క ప్రారంభ సందర్భాలలో కరెంట్ యొక్క ఆకస్మిక అనువర్తనానికి ప్రేరేపకుల వ్యతిరేకత కారణంగా ప్రస్తుతము భారీగా పరిమితం చేయబడింది దాని ద్వారా ప్రస్తుత.

అయితే ఈ ప్రక్రియలో ప్రేరక స్పందన మరియు ప్రవర్తనను దానిలో కరెంట్ నిల్వ చేయడం ద్వారా భర్తీ చేస్తుంది, మరియు కోర్సులో కొంత భాగాన్ని సరఫరా భారాన్ని చేరుకోవడానికి మరియు కెపాసిటర్ సి 1 కు కూడా అనుమతించబడుతుంది, ఇది సరఫరాలో అనుమతించబడిన భాగాన్ని కూడా నిల్వ చేస్తుంది .

పైన పేర్కొన్నప్పుడు, D1 కాథోడ్ పూర్తి సానుకూల సామర్థ్యాన్ని అనుభవిస్తుందని కూడా పరిగణనలోకి తీసుకోవాలి, ఇది రివర్స్ పక్షపాతంతో ఉంచుతుంది, L1 యొక్క నిల్వ చేయబడిన శక్తి లోడ్ ద్వారా తిరిగి లోడ్ మార్గాన్ని పొందడం అసాధ్యం చేస్తుంది. ఈ పరిస్థితి ప్రేరేపకుడు ఎటువంటి లీకేజీలు లేకుండా శక్తిని దానిలో నిల్వ ఉంచడానికి అనుమతిస్తుంది.

ట్రాన్సిస్టర్ స్విచ్ ‘ఆఫ్’ కాలం

ఇప్పుడు పై బొమ్మను సూచిస్తూ, ట్రాన్సిస్టర్ దాని స్విచ్చింగ్ చర్యను తిరిగి మార్చినప్పుడు, అది ఆపివేయబడిన వెంటనే, L1 మళ్లీ ఆకస్మిక శూన్యతతో పరిచయం చేయబడింది, దీనికి నిల్వ చేయబడిన శక్తిని లోడ్ వైపు విడుదల చేయడం ద్వారా ప్రతిస్పందిస్తుంది సమానమైన సంభావ్య వ్యత్యాసం యొక్క రూపం.

ఇప్పుడు, T1 ఆఫ్ చేయబడినందున, D1 యొక్క కాథోడ్ సానుకూల సంభావ్యత నుండి ఉపశమనం పొందుతుంది మరియు ఇది ఫార్వర్డ్ బేస్డ్ కండిషన్‌తో ప్రారంభించబడుతుంది.

D1 యొక్క ఫార్వర్డ్ బయాస్డ్ కండిషన్ కారణంగా, విడుదలైన L1 శక్తి లేదా L1 చేత తన్నబడిన వెనుక EMF లోడ్, D1 మరియు తిరిగి L1 ద్వారా చక్రం పూర్తి చేయడానికి అనుమతించబడుతుంది.

ప్రక్రియ పూర్తవుతున్నప్పుడు, లోడ్ వినియోగం కారణంగా L1 శక్తి ఘాతాంక డ్రాప్ ద్వారా వెళుతుంది. C1 ఇప్పుడు రక్షించటానికి వస్తుంది మరియు L1 EMF ను దాని స్వంత నిల్వ చేసిన కరెంట్‌ను లోడ్‌కు జోడించి సహాయం చేస్తుంది లేదా సహాయపడుతుంది, తద్వారా లోడ్‌కు సహేతుకమైన స్థిరమైన తక్షణ వోల్టేజ్‌ను నిర్ధారిస్తుంది ... ట్రాన్సిస్టర్ మళ్లీ ఆన్ చేసే వరకు చక్రం తిరిగి రిఫ్రెష్ అవుతుంది.

మొత్తం విధానం కావలసిన బక్ కన్వర్టర్ అప్లికేషన్ యొక్క అమలును అనుమతిస్తుంది, దీనిలో ఇన్పుట్ మూలం నుండి సాపేక్షంగా పెద్ద పీక్ వోల్టేజ్కు బదులుగా సరఫరా వోల్టేజ్ మరియు కరెంట్ యొక్క లెక్కించిన భాగం మాత్రమే లోడ్ కోసం అనుమతించబడుతుంది.

ఇన్పుట్ మూలం నుండి భారీ చదరపు తరంగాలకు బదులుగా ఇది చిన్న అలల తరంగ రూపంలో చూడవచ్చు.

పై విభాగంలో బక్ కన్వర్టర్లు ఎలా పనిచేస్తాయో తెలుసుకున్నాము, ఈ క్రింది చర్చలో మేము లోతుగా పరిశోధించి బక్ కన్వర్టర్లకు సంబంధించిన వివిధ పారామితులను నిర్ణయించే సంబంధిత సూత్రాన్ని నేర్చుకుంటాము.

బక్ కన్వర్టర్ సర్క్యూట్లో బక్ వోల్టేజ్ను లెక్కించడానికి ఫార్ములా

పై నిర్ణయం నుండి, L1 లోపల నిల్వ చేయబడిన గరిష్ట ప్రవాహం ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ON సమయం మీద ఆధారపడి ఉంటుందని మేము నిర్ధారించగలము, లేదా L1 యొక్క వెనుక EMF ను సరైన పరిమాణంలో ఆన్ చేయడం మరియు L యొక్క OFF సమయాన్ని కొలవడం ద్వారా కొలవవచ్చు, ఇది అవుట్‌పుట్‌ను కూడా సూచిస్తుంది T1 యొక్క ON సమయాన్ని లెక్కించడం ద్వారా బక్ కన్వర్టర్‌లోని వోల్టేజ్‌ను ముందే నిర్ణయించవచ్చు.

బక్ కన్వర్టర్ అవుట్‌పుట్‌ను వ్యక్తీకరించే సూత్రం క్రింద ఇచ్చిన సంబంధంలో చూడవచ్చు:

V (అవుట్) = {V (ఇన్) x t (ON)} / T.

ఇక్కడ V (in) మూలం వోల్టేజ్, t (ON) ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ON సమయం,

మరియు T అనేది 'ఆవర్తన సమయం' లేదా PWM యొక్క ఒక పూర్తి చక్రం యొక్క కాలం, ఇది ఒక పూర్తి సమయం + ఒక పూర్తి OFF సమయం పూర్తి చేయడానికి తీసుకున్న సమయం.

పరిష్కరించబడిన ఉదాహరణ:

పై సూత్రాన్ని పరిష్కరించిన ఉదాహరణతో అర్థం చేసుకోవడానికి ప్రయత్నిద్దాం:

V (in) = 24V తో బక్ కన్వర్టర్ పనిచేసే పరిస్థితిని అనుకుందాం

T = 2ms + 2ms (ON time + OFF time)

t (ON) = 1ms

పై సూత్రంలో వీటిని ప్రత్యామ్నాయం చేయడం మనకు లభిస్తుంది:

వి (అవుట్) = 24 x 0.001 / 0.004 = 6 వి

అందువల్ల V (అవుట్) = 6V

ఇప్పుడు t (ON) = 1.5ms చేయడం ద్వారా ట్రాన్సిస్టర్ సమయాన్ని పెంచుదాం

కాబట్టి, V (అవుట్) = 24 x 0.0015 / 0.004 = 9 వి

పై ఉదాహరణల నుండి, ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క బక్ కన్వర్టర్ మార్పిడి సమయం t (ON) లో అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ లేదా అవసరమైన బక్ వోల్టేజ్‌ను నియంత్రిస్తుంది, అందువల్ల 0 మరియు V (in) మధ్య ఏదైనా విలువను తగిన పరిమాణంతో కొలవడం ద్వారా సాధించవచ్చు. మారే ట్రాన్సిస్టర్ సమయం.

ప్రతికూల సరఫరాల కోసం బక్ కన్వర్టర్

మేము ఇప్పటివరకు చర్చించిన బక్ కన్వర్టర్ సర్క్యూట్ సానుకూల సరఫరా అనువర్తనాలకు అనుగుణంగా రూపొందించబడింది, ఎందుకంటే అవుట్పుట్ ఇన్పుట్ గ్రౌండ్కు సంబంధించి సానుకూల సామర్థ్యాన్ని ఉత్పత్తి చేయగలదు.

అయితే ప్రతికూల సరఫరా అవసరమయ్యే అనువర్తనాల కోసం, డిజైన్ కొద్దిగా సవరించబడుతుంది మరియు అటువంటి అనువర్తనాలకు అనుకూలంగా ఉంటుంది.

ప్రేరక మరియు డయోడ్ యొక్క స్థానాలను మార్చుకోవడం ద్వారా, బక్ కన్వర్టర్ నుండి అవుట్‌పుట్ విలోమం కావచ్చు లేదా అందుబాటులో ఉన్న సాధారణ గ్రౌండ్ ఇన్‌పుట్‌కు సంబంధించి ప్రతికూలంగా ఉంటుంది.