ہونا a ریگولیٹر سوئچنگ ، یہ سرکٹ انتہائی موثر ہے اور IC 7812، یا IC LM317 یا IC LM338 جیسے لکیری ریگولیٹرز کے برعکس توانائی کو ضائع یا ضائع نہیں کرے گا۔
کیوں لکیری ریگولیٹرز جیسے 7812، LM317 اور LM338 خراب سٹیپ ڈاؤن کنورٹرز ہیں؟
لکیری ریگولیٹرز جیسے 7812 اور LM317 کو ان کی آپریشنل خصوصیات کی وجہ سے غیر موثر سٹیپ ڈاون کنورٹرز تصور کیا جاتا ہے۔
ایک لکیری ریگولیٹر میں، اضافی ان پٹ وولٹیج گرمی کی شکل میں کھپت سے گزرتا ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ ان پٹ اور آؤٹ پٹ ٹرمینلز کے درمیان وولٹیج ڈراپ صرف ضائع شدہ توانائی کے طور پر 'جلا ہوا' ہے۔ لکیری ریگولیٹر ایک متغیر ریزسٹر کے طور پر کام کرتا ہے، اضافی توانائی کو ختم کرنے اور آؤٹ پٹ وولٹیج کو ریگولیٹ کرنے کے لیے اس کی مزاحمت کو ایڈجسٹ کرتا ہے۔
یہ کھپت کا عمل کافی حد تک بجلی کے نقصان اور کم کارکردگی کا باعث بنتا ہے۔ لکیری ریگولیٹر کی کارکردگی کا تعین آؤٹ پٹ پاور اور ان پٹ پاور کے تناسب سے ہوتا ہے۔ جیسے جیسے ان پٹ-آؤٹ پٹ وولٹیج کا فرق بڑھتا ہے، حرارت کے طور پر ختم ہونے والی طاقت، جو کہ آؤٹ پٹ کرنٹ سے ضرب کرنے والے وولٹیج کا فرق ہے، بھی بڑھ جاتا ہے۔ نتیجتاً، ان پٹ اور آؤٹ پٹ کے درمیان وولٹیج کا فرق بڑھنے کے ساتھ ہی کارکردگی کم ہوتی جاتی ہے۔
مثال کے طور پر، جب 24 V ان پٹ کو 12 V تک ریگولیٹ کرنے کے لیے ایک لکیری ریگولیٹر کا استعمال کیا جاتا ہے، تو اضافی 12 V گرمی کے طور پر ختم ہو جاتا ہے۔ اس کے نتیجے میں بجلی کا خاطر خواہ ضیاع ہو سکتا ہے اور ہائی پاور پر مشتمل ایپلی کیشنز میں اضافی کولنگ میکانزم کی ضرورت پڑ سکتی ہے۔
اس کے برعکس، ریگولیٹرز کو تبدیل کرنا (جیسے بک کنورٹرز ) مرحلہ وار تبدیلی کے لیے زیادہ موثر ہیں۔ وہ وولٹیج کو مؤثر طریقے سے تبدیل کرنے کے لیے انڈکٹرز، کیپسیٹرز، اور سوئچز کے امتزاج کا استعمال کرتے ہیں۔
سوئچنگ ریگولیٹرز سوئچنگ سائیکل کے ایک مرحلے کے دوران توانائی کو ذخیرہ کرتے ہیں اور دوسرے مرحلے کے دوران اسے فراہم کرتے ہیں، اس طرح توانائی کی حرارت کے طور پر کھپت کو کم سے کم کرتے ہیں۔ مخصوص ڈیزائن پر منحصر ہے، ریگولیٹرز کو تبدیل کرنے سے 80-95% یا اس سے بھی زیادہ کی استعداد کار حاصل ہو سکتی ہے۔
خلاصہ یہ کہ جب کہ 7812 اور LM317 جیسے لکیری ریگولیٹرز سیدھے اور لاگت کے قابل ہیں، جب کہ بجلی کی کارکردگی ایک اہم تشویش کا باعث ہوتی ہے تو وہ سٹیپ ڈاؤن کنورژن کے لیے سب سے زیادہ موثر انتخاب نہیں ہیں۔
سرکٹ کی تفصیل
نیچے دی گئی تصویر 24 V سے 12 V کنورٹر کا بنیادی خاکہ دکھاتی ہے۔
استعمال شدہ سوئچنگ ریگولیٹر Motorola کا ایک عام ماڈل ہے: µA78S40۔
مندرجہ ذیل اعداد و شمار اس مربوط سرکٹ کی اندرونی ساخت کو پیش کرتا ہے، جس میں سوئچنگ ریگولیٹر کے لیے مختلف ضروری اجزاء شامل ہوتے ہیں: آسکیلیٹر، فلپ فلاپ، کمپیریٹر، وولٹیج ریفرنس سورس، ڈرائیور اور سوئچنگ ٹرانزسٹر۔
مزید برآں، ایک آپریشنل یمپلیفائر ہے جس کی اس ایپلی کیشن کے لیے ضرورت نہیں ہے۔ بجلی کی فراہمی کی فلٹرنگ اور ہموار کرنے کا کام کیپسیٹرز C3 سے C7 تک ہوتا ہے۔
Capacitor C1 oscillator کی فریکوئنسی کا تعین کرتا ہے، جبکہ resistors R1, R5، اور R6 کنورٹر کے آؤٹ پٹ کرنٹ کو محدود کرنے میں مدد کرتے ہیں۔
ریزسٹر R1 میں وولٹیج کنورٹر کے ذریعہ فراہم کردہ کرنٹ کے متناسب ہے۔
µA78S40 کے پنوں 13 اور 14 کے درمیان تقریباً 0.3 V کا وولٹیج کا فرق قائم کرنے سے، ریزسٹرس R6 اور R7 ایک وولٹیج ڈیوائیڈر بناتے ہیں، جس سے کرنٹ کی حد 5A کے قریب واقع ہو سکتی ہے۔
وولٹیج کا حوالہ ماخذ، کیپسیٹر C2 کے ذریعے ڈیکپلڈ، IC1 کے پن 8 پر دستیاب ہے۔
یہ حوالہ وولٹیج IC1 کے اندرونی موازنہ کے غیر الٹنے والے ان پٹ پر لاگو ہوتا ہے۔ الٹا ان پٹ کنورٹر کے آؤٹ پٹ وولٹیج کے ممکنہ متناسب پر سیٹ کیا گیا ہے۔
مسلسل آؤٹ پٹ وولٹیج کو برقرار رکھنے کے لیے، کمپیریٹر IC1 کے آؤٹ پٹ اسٹیج کو کنٹرول کرتا ہے۔
کمپیریٹر کے دونوں ان پٹس کو ایک ہی پوٹینشل پر برقرار رکھا جاتا ہے، اور آؤٹ پٹ وولٹیج درج ذیل فارمولے سے دیا جاتا ہے:
بمقابلہ = 1.25 * [1 + (R4 + Aj1) / R5]۔
ایڈجسٹ ایبل ریزسٹر Aj1 کنورٹر کے آؤٹ پٹ وولٹیج کو +10V سے +15V کی حد میں ایڈجسٹ کرنے کی اجازت دیتا ہے۔
دو آؤٹ پٹ ٹرانزسٹرز ایک ڈارلنگٹن جوڑا بناتے ہیں، اور ان کے یکے بعد دیگرے سوئچنگ کو کیپسیٹر C1 کے دوغلوں کے ساتھ مطابقت پذیری میں فلپ فلاپ کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے۔
AND گیٹ کے ساتھ مل کر، یہ فلپ فلاپ µA78S40 کے آؤٹ پٹ اسٹیج کے کنڈکشن ٹائم کو ایڈجسٹ کرنے اور آؤٹ پٹ وولٹیج کو مستقل برقرار رکھنے کے لیے کمپیریٹر کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے۔
ٹرانجسٹر T1 کی سیر شدہ یا مسدود حالت IC1 کے ڈارلنگٹن جوڑے کی حالت کی پیروی کرتی ہے۔ جب IC1 کا آؤٹ پٹ سٹیج سیر ہوتا ہے، ٹرانزسٹر T1 متعصب ہوتا ہے، اور اس کا بنیادی کرنٹ ریزسٹر R2 کے ذریعے محدود ہوتا ہے۔
ریزسٹر R3، ریزسٹر R9 کے ساتھ مل کر، ایک وولٹیج ڈیوائیڈر بناتا ہے، جو سوئچنگ کے عمل کے آغاز میں ٹرانجسٹر T1 کے VBE وولٹیج کو محدود کرتا ہے۔
ٹرانزسٹر T1، ڈارلنگٹن ماڈل کے طور پر کام کرتا ہے، µA78S40 کے آسکیلیٹر کی فریکوئنسی پر کھلے یا بند سوئچ کے طور پر برتاؤ کرتا ہے۔
انڈکٹر L1 انڈکٹنس کی خصوصیات کا استعمال کرتے ہوئے وولٹیج کو 24V سے 12V تک گرانے کی اجازت دیتا ہے۔ ایک مستحکم حالت میں، جب ٹرانزسٹر T1 سیر ہوتا ہے، انڈکٹر L1 پر +12V کا وولٹیج لگایا جاتا ہے۔
اس مرحلے کے دوران، انڈکٹنس توانائی کو ذخیرہ کرتا ہے، جسے یہ اس وقت جاری کرتا ہے جب لاگو وولٹیج غائب ہوجاتا ہے۔ اس طرح، جب ٹرانزسٹر T1 بلاک ہو جاتا ہے، انڈکٹر L1 اس کے ذریعے بہنے والے کرنٹ کو برقرار رکھتا ہے۔
Diode D1 کنڈکٹیو بن جاتا ہے، اور انڈکٹر L1 پر -12V کی مخالف الیکٹرو موٹیو قوت ظاہر ہوتی ہے۔
