चित्रा 1: रैखिक बिजली की आपूर्ति
एक रैखिक बिजली की आपूर्ति एक प्रकार का बिजली उपकरण है जो लगातार समायोजन प्रतिरोध को समायोजित करके एक स्थिर और सुसंगत वोल्टेज आउटपुट प्रदान करता है।यह विधि तेजी से स्विचिंग के उपयोग से बचती है, जिससे यह विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को स्वच्छ और विश्वसनीय शक्ति प्रदान करने के लिए सरल और आदर्श बन जाता है।
प्रक्रिया एक प्रतिक्रिया प्रणाली से शुरू होती है जो लगातार आउटपुट वोल्टेज की जांच करती है।इस वोल्टेज की तुलना एक विभेदक एम्पलीफायर का उपयोग करके एक सेट संदर्भ वोल्टेज से की जाती है, एक सर्किट जो सटीकता सुनिश्चित करने में मदद करता है।यदि आउटपुट वोल्टेज संदर्भ से अलग है, तो एम्पलीफायर अंतर को ठीक करने के लिए एक संकेत उत्पन्न करता है।यह सिग्नल पास तत्व नामक एक हिस्से को नियंत्रित करता है, जो एक ट्रांजिस्टर या एक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर (FET) हो सकता है।पास तत्व एक चर अवरोधक की तरह काम करता है, वोल्टेज को सही स्तर पर रखने के लिए इसके प्रतिरोध को समायोजित करता है।
उदाहरण के लिए, यदि इनपुट वोल्टेज बढ़ता है, तो पास तत्व आउटपुट वोल्टेज को बढ़ने से रोकने के लिए अपने प्रतिरोध को बढ़ाता है।दूसरी ओर, यदि इनपुट वोल्टेज कम हो जाता है, तो पास तत्व अधिक वर्तमान की अनुमति देने के लिए अपने प्रतिरोध को कम करता है, यह सुनिश्चित करता है कि आउटपुट वोल्टेज स्थिर रहता है।
यह निरंतर समायोजन यह सुनिश्चित करता है कि बिजली की आपूर्ति एक सुसंगत वोल्टेज प्रदान करती है, तब भी जब इनपुट वोल्टेज या लोड परिवर्तन होता है।रैखिक बिजली की आपूर्ति की सादगी इसे विश्वसनीय बनाती है और बहुत कम विद्युत शोर पैदा करती है, जो उन उपकरणों के लिए सहायक होती है जिन्हें स्थिर शक्ति की आवश्यकता होती है।हालांकि, इस प्रकार की बिजली की आपूर्ति आम तौर पर कम कुशल होती है क्योंकि अतिरिक्त ऊर्जा को गर्मी के रूप में जारी किया जाता है, जिसका अर्थ है कि इसे बड़े शीतलन प्रणालियों की आवश्यकता हो सकती है और अधिक शक्ति का उपयोग कर सकते हैं।
चित्रा 2: एक रैखिक बिजली की आपूर्ति के घटक
एक रैखिक बिजली की आपूर्ति में, ट्रांसफार्मर पहला घटक है जो मुख्य से एसी पावर के साथ बातचीत करता है।इसका मुख्य काम है वोल्टेज बदलें एक स्तर जो डिवाइस के लिए उपयुक्त है, या तो इसे कम करके (जो अधिक सामान्य है) या डिवाइस की जरूरतों के आधार पर इसे बढ़ाकर।ट्रांसफार्मर बिजली की आपूर्ति को मुख्य से अलग करके सुरक्षा प्रदान करता है, जिससे विद्युत खतरों के जोखिम को कम किया जाता है।उच्च शक्ति अनुप्रयोगों में, ट्रांसफार्मर काफी बड़ा हो सकता है, जो बिजली की आपूर्ति के समग्र आकार और वजन को बढ़ाता है।बिजली की आपूर्ति को कैसे डिज़ाइन किया गया है, इसके आधार पर, ट्रांसफार्मर हो सकता है एक या एक से अधिक द्वितीयक वाइंडिंग विभिन्न आउटपुट वोल्टेज का उत्पादन करने के लिए।
एक बार जब ट्रांसफार्मर ने वोल्टेज को समायोजित कर लिया, तो एसी पावर को डीसी पावर में परिवर्तित करने की आवश्यकता होती है, जो कि रेक्टिफायर द्वारा किया जाता है।रेक्टिफायर बिजली की आपूर्ति का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है, और यह विभिन्न सेटअप में आता है। अर्ध-लहर सुधार एसी चक्र के केवल आधे चक्र को डीसी में परिवर्तित करने के लिए एक एकल डायोड का उपयोग करता है, जिससे यह कम कुशल हो जाता है और आउटपुट में अधिक उतार -चढ़ाव पैदा होता है, जो चिकना करना कठिन होता है। पूर्ण-लहर सुधार अधिक कुशल है और एसी चक्र के दोनों हिस्सों का उपयोग करता है।यह एक केंद्र-टैप किए गए ट्रांसफार्मर और दो डायोड के साथ या एक पुल रेक्टिफायर सेटअप के साथ किया जा सकता है जो चार डायोड का उपयोग करता है।ब्रिज रेक्टिफायर का उपयोग आमतौर पर आधुनिक डिजाइनों में किया जाता है क्योंकि यह अधिक कुशल है।आधुनिक रेक्टिफायर आमतौर पर उपयोग करते हैं अर्धचालक डायोड पीएन जंक्शन डायोड या शोट्की डायोड की तरह।Schottky डायोड को अक्सर चुना जाता है क्योंकि वे कम वोल्टेज खो देते हैं जब वर्तमान उनके माध्यम से गुजरता है, जो उन्हें अधिक कुशल बनाता है, हालांकि वे कुछ करंट को रिसाव करने की अनुमति दे सकते हैं और कम से कम वोल्टेज थ्रेशोल्ड होते हैं।
रेक्टिफायर एसी को डीसी में परिवर्तित करने के बाद, आउटपुट पूरी तरह से चिकना नहीं होता है और इसमें वोल्टेज में उतार -चढ़ाव होता है जो अधिकांश इलेक्ट्रॉनिक सर्किट के लिए वांछनीय नहीं हैं।चौरसाई संधारित्र मदद करता है यहां तक कि इन उतार -चढ़ाव तरंग के गिरने पर रिलिट किए गए तरंग और रिलीजिंग चार्ज के दौरान चार्ज करके चार्ज करके।यह मदद करता है डीसी वोल्टेज को अधिक स्थिर रखें।यद्यपि संधारित्र उतार -चढ़ाव को बहुत कम कर देता है, यह उन्हें पूरी तरह से नहीं हटाता है।इन उतार -चढ़ाव को कम करने के लिए संधारित्र की क्षमता उसके आकार और लोड की वर्तमान की मात्रा पर निर्भर करती है।
वोल्टेज नियामक एक रैखिक बिजली की आपूर्ति का मुख्य घटक है, यह सुनिश्चित करता है कि आउटपुट वोल्टेज इनपुट वोल्टेज या लोड बदले जाने पर भी स्थिर रहता है।रैखिक नियामकों के दो मुख्य प्रकार हैं: शंट नियामक और श्रृंखला नियामक।
शंट नियामक कम आम है और लोड में एक चर घटक रखकर काम करता है, जो आउटपुट वोल्टेज को स्थिर रखने के लिए अतिरिक्त वर्तमान को अवशोषित करता है।इस प्रकार के नियामक का उपयोग तब किया जाता है जब वोल्टेज के सटीक नियंत्रण की आवश्यकता होती है, भले ही यह बहुत कुशल न हो।इसकी कम दक्षता के कारण, यह आमतौर पर केवल विशिष्ट स्थितियों में उपयोग किया जाता है।
श्रृंखला नियामक सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला प्रकार का रैखिक नियामक है।इस सेटअप में, एक चर प्रतिरोध को लोड के साथ श्रृंखला में रखा जाता है, और नियंत्रण सर्किट वांछित आउटपुट वोल्टेज को बनाए रखने के लिए प्रतिरोध को समायोजित करता है।श्रृंखला नियामक की सादगी और प्रभावशीलता इसे कई रैखिक बिजली आपूर्ति डिजाइनों के लिए एक लोकप्रिय विकल्प बनाती है।यह अपेक्षाकृत सरल डिजाइन के साथ अच्छा वोल्टेज नियंत्रण प्रदान करता है, जिससे यह उपयोग की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए उपयुक्त है।
रैखिक बिजली की आपूर्ति के कई लाभ हैं, विशेष रूप से उन स्थितियों में जहां स्थिरता और शांत संचालन आवश्यक है।मुख्य लाभों में से एक यह है कि वे बनाते हैं बहुत कम शोर।स्विचिंग बिजली की आपूर्ति के विपरीत, जो वर्तमान को चालू और बंद कर देती हैं, रैखिक बिजली की आपूर्ति वर्तमान में लगातार बहती रहती है।तेजी से स्विचिंग की इस कमी का मतलब है कि वे बहुत अधिक विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप नहीं बनाते हैं, जिससे वे ऑडियो सिस्टम, चिकित्सा उपकरण और उपकरणों जैसे नाजुक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए एक अच्छा विकल्प बनाते हैं, जिन्हें सटीक माप की आवश्यकता होती है।
एक और लाभ उनका है विश्वसनीय प्रदर्शन।रैखिक बिजली की आपूर्ति लंबे समय से आसपास रही है, और उनकी तकनीक प्रसिद्ध और भरोसेमंद है।क्योंकि उनका उपयोग इतने सालों से किया गया है, उनका प्रदर्शन सुसंगत और अच्छी तरह से समझा जाता है।इंजीनियर और डिजाइनर लगातार काम करने के लिए इन आपूर्ति पर भरोसा कर सकते हैं, जो उन स्थितियों में बहुत मददगार है जहां निर्भरता एक जरूरी है।
हालांकि, रैखिक बिजली की आपूर्ति में कुछ कमियां होती हैं, मुख्य रूप से जब यह आता है कि वे ऊर्जा और उनके आकार का कितना अच्छा उपयोग करते हैं।सबसे बड़ी कमियों में से एक है कम दक्षता।ये आपूर्ति आमतौर पर केवल 50% इनपुट ऊर्जा का प्रभावी ढंग से उपयोग करते हैं, अन्य आधे को बर्बाद किया जाता है, आमतौर पर गर्मी के रूप में।यह कम दक्षता इसलिए होती है क्योंकि आपूर्ति अतिरिक्त ऊर्जा से छुटकारा पाकर वोल्टेज को नियंत्रित करती है, जो बहुत अधिक ऊर्जा को बर्बाद करती है।
यह बर्बाद ऊर्जा एक और समस्या की ओर ले जाती है: गर्मी ।जिस ऊर्जा का उपयोग नहीं किया जाता है वह गर्मी पैदा करता है, जिसे बिजली की आपूर्ति और जुड़े उपकरणों को क्षतिग्रस्त होने से रोकने के लिए प्रबंधित करने की आवश्यकता होती है।इसका मतलब अक्सर हीट सिंक या कूलिंग प्रशंसकों जैसे अतिरिक्त भागों को जोड़ना है, जो डिजाइन को अधिक जटिल बना सकता है और लागत बढ़ा सकता है।
अंत में, रैखिक बिजली की आपूर्ति हैं बड़ा और भारी बिजली की आपूर्ति स्विच करने की तुलना में।उन्हें गर्मी का प्रबंधन करने के लिए वोल्टेज और अतिरिक्त भागों को कम करने के लिए बड़े ट्रांसफार्मर की आवश्यकता होती है, जिससे ये बिजली आपूर्ति भारी हो जाती हैं।यह उन स्थितियों में एक बड़ा नुकसान हो सकता है जहां अंतरिक्ष और वजन महत्वपूर्ण हैं, जैसे कि पोर्टेबल या कॉम्पैक्ट उपकरणों में।
चित्रा 3: रैखिक बिजली की आपूर्ति के अनुप्रयोग
रैखिक बिजली की आपूर्ति, जबकि उनके स्विचिंग समकक्षों के रूप में ऊर्जा-कुशल नहीं है, अक्सर विशिष्ट स्थितियों के लिए चुना जाता है जहां एक स्थिर और शोर-मुक्त बिजली उत्पादन आवश्यक है।ये बिजली की आपूर्ति उन वातावरणों में विशेष रूप से उपयोगी होती है जहां विघटन के बिना स्थिर और स्वच्छ बिजली की आवश्यकता होती है जो स्विचिंग बिजली की आपूर्ति के साथ आ सकती है।
ऑडियो-विजुअल उपकरणों में, उच्च गुणवत्ता वाले ऑडियो एम्पलीफायरों और संवेदनशील ऑडियो उपकरणों के लिए रैखिक बिजली की आपूर्ति बहुत उपयोगी है।वे एक चिकनी और स्थिर वोल्टेज आउटपुट प्रदान करते हैं, जो ध्वनि की गुणवत्ता को बरकरार रखने के लिए महत्वपूर्ण है।स्विचिंग पावर सप्लाई कभी -कभी शोर और स्पाइक्स का परिचय दे सकती है जो ऑडियो सिग्नल के साथ हस्तक्षेप कर सकती है, जिससे ध्वनि विरूपण या अवांछित हस्तक्षेप हो सकता है।इस वजह से, रैखिक बिजली की आपूर्ति को उच्च-अंत ऑडियो सिस्टम में पसंद किया जाता है, जहां ध्वनि की गुणवत्ता को शुद्ध और स्पष्ट रखना महत्वपूर्ण है।
प्रयोगशाला उपकरणों में, सुसंगत और सटीक शक्ति होना बहुत महत्वपूर्ण है।प्रयोगशाला बिजली की आपूर्ति जैसे उपकरण, जो स्थिर और सटीक वोल्टेज आउटपुट प्रदान करने के लिए उपयोग किए जाते हैं, अक्सर रैखिक विनियमन पर भरोसा करते हैं।रैखिक बिजली की आपूर्ति द्वारा दी जाने वाली स्थिरता यह सुनिश्चित करती है कि वोल्टेज सुसंगत है, जो प्रयोगात्मक और परीक्षण वातावरण में बहुत महत्वपूर्ण है जहां छोटे बदलाव भी गलत परिणाम दे सकते हैं।इन बिजली आपूर्ति को स्वच्छ, शोर-मुक्त शक्ति प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो संवेदनशील माप और प्रयोगों के लिए आवश्यक है, जिसमें उच्च स्तर की सटीकता की आवश्यकता होती है।
रैखिक बिजली की आपूर्ति को न्यूनतम शोर के साथ लगातार वोल्टेज देने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिससे वे उन स्थितियों के लिए एकदम सही हैं जहां बिजली की गुणवत्ता सीधे प्रभावित करती है कि डिवाइस कितनी अच्छी तरह से काम करता है।हालांकि वे बिजली की आपूर्ति को स्विच करने के रूप में ऊर्जा-कुशल नहीं हो सकते हैं, स्थिर और स्वच्छ शक्ति प्रदान करने की उनकी क्षमता उन्हें विशिष्ट, शोर-संवेदनशील अनुप्रयोगों में विशेष रूप से उपयोगी बनाती है।ऑडियो-विजुअल और प्रयोगशाला उपकरणों में उनका उपयोग दिखाता है कि इन सेटिंग्स में प्रदर्शन और सटीकता को बनाए रखने में बिजली की गुणवत्ता कैसे महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।
रैखिक बिजली की आपूर्ति का उपयोग विद्युत ऊर्जा को एक रूप से दूसरे रूप में बदलने के लिए किया जाता है, आमतौर पर वैकल्पिक वर्तमान (एसी) को प्रत्यक्ष वर्तमान (डीसी) में बदल दिया जाता है।कई प्रकार की बिजली की आपूर्ति होती है, प्रत्येक अपनी विशेषताओं के साथ:
चित्रा 4: अनियमित रैखिक बिजली की आपूर्ति
अनियमित रैखिक बिजली की आपूर्ति सबसे बुनियादी प्रकार है।वे एसी को डीसी में परिवर्तित करते हैं, लेकिन वोल्टेज को स्थिर रखने के लिए कोई अतिरिक्त सुविधाएँ नहीं हैं।इसका मतलब है कि आउटपुट वोल्टेज बदल सकता है यदि इनपुट वोल्टेज बदलता है या यदि उपयोग की जा रही बिजली की मात्रा (लोड) बदल जाती है।यदि इनपुट वोल्टेज ऊपर जाता है, तो आउटपुट वोल्टेज भी ऊपर जाएगा, और यदि लोड बढ़ता है, तो आउटपुट वोल्टेज गिर सकता है।इस वजह से, ये बिजली की आपूर्ति उन उपकरणों के लिए आदर्श नहीं हैं जिन्हें ठीक से काम करने के लिए एक स्थिर वोल्टेज की आवश्यकता होती है।
चित्रा 5: फेरोरसोनेंट बिजली की आपूर्ति
फेरोरसोनेंट पावर सप्लाई आउटपुट वोल्टेज को स्थिर रखने के लिए चुंबकीय क्षेत्रों से जुड़ी एक विशेष तकनीक का उपयोग करती है।वे एक ट्रांसफार्मर और एक गुंजयमान सर्किट के संयोजन के साथ ऐसा करते हैं।ट्रांसफार्मर के चुंबकीय गुण एक स्थिर आउटपुट वोल्टेज को बनाए रखने में मदद करते हैं, भले ही इनपुट वोल्टेज या लोड परिवर्तन हो।इन बिजली आपूर्ति में अचानक बिजली स्पाइक्स के खिलाफ अंतर्निहित सुरक्षा भी है, जो उन्हें उन स्थानों पर विश्वसनीय बनाता है जहां बिजली की आपूर्ति स्थिर नहीं है।हालांकि, वे आमतौर पर बड़े और भारी होते हैं, जो उन स्थितियों में एक दोष हो सकता है जहां आकार और वजन मायने रखते हैं।
चित्रा 6: स्विच मोड बिजली की आपूर्ति (एसएमपी)
स्विच मोड पावर आपूर्ति (एसएमपी) को रैखिक बिजली आपूर्ति की तुलना में अधिक कुशल होने के लिए डिज़ाइन किया गया है।वे ट्रांजिस्टर जैसे इलेक्ट्रॉनिक स्विच का उपयोग करके इनपुट पावर को तेजी से स्विच करके काम करते हैं।यह विधि उन्हें अधिक कुशलता से शक्ति को परिवर्तित करने की अनुमति देती है, जिसका अर्थ है कि वे कम गर्मी का उत्पादन करते हैं और इसे छोटा और हल्का बनाया जा सकता है।हालांकि, हाई-स्पीड स्विचिंग के कारण, एसएमपी विद्युत शोर पैदा कर सकते हैं, जो पास के अन्य इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के साथ हस्तक्षेप कर सकते हैं।एसएमपी भी डिजाइन में अधिक जटिल हैं और अगर कुछ गलत हो जाता है तो ठीक करना कठिन हो सकता है।
रैखिक बिजली की आपूर्ति अभी भी उन स्थितियों में एक पसंद है जहां एक स्थिर और शोर-मुक्त बिजली की आपूर्ति की बहुत आवश्यकता होती है।उनका सरल डिजाइन और भरोसेमंद प्रदर्शन उन्हें ऑडियो उपकरण और प्रयोगशाला परीक्षण जैसे क्षेत्रों में पसंदीदा बनाते हैं।हालांकि, उनके पास ऊर्जा दक्षता और आकार के संदर्भ में व्यापार-बंद हैं, इसलिए यह सोचना महत्वपूर्ण है कि आप उनके लिए क्या उपयोग कर रहे हैं।जब हम अन्य प्रकारों के साथ रैखिक बिजली की आपूर्ति की तुलना करते हैं, तो यह स्पष्ट हो जाता है कि, जबकि वे हमेशा सबसे अधिक ऊर्जा-बचत विकल्प नहीं हो सकते हैं, स्वच्छ और सुसंगत शक्ति देने की उनकी क्षमता का मतलब है कि वे आज की तकनीकी दुनिया में अभी भी उपयोगी हैं।इन अंतरों को समझकर, आप अपनी विशिष्ट आवश्यकताओं के लिए सही बिजली की आपूर्ति चुनते समय बेहतर निर्णय ले सकते हैं।
रैखिक बिजली की आपूर्ति आमतौर पर वातावरण में उपयोग की जाती है जहां स्थिर और कम-शोर शक्ति की बहुत आवश्यकता होती है।इसमें उच्च गुणवत्ता वाले ऑडियो उपकरण, चिकित्सा उपकरण, प्रयोगशाला उपकरण और सटीक माप उपकरण शामिल हैं, जहां भी छोटे विद्युत शोर उपकरण के संचालन या सटीकता में हस्तक्षेप कर सकते हैं।
एक रैखिक बिजली की आपूर्ति की दक्षता आम तौर पर कम होती है, अक्सर लगभग 50% या उससे कम होती है।ऐसा इसलिए है क्योंकि बिजली की आपूर्ति गर्मी के रूप में अतिरिक्त ऊर्जा को फैलाकर वोल्टेज को नियंत्रित करती है, जिसके परिणामस्वरूप महत्वपूर्ण ऊर्जा हानि होती है।
एक रैखिक बिजली की आपूर्ति का मुख्य लाभ स्वच्छ, स्थिर और कम-शोर शक्ति प्रदान करने की क्षमता है, जो संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए आदर्श है।नुकसान में कम दक्षता, ऊष्मा विघटन की आवश्यकता के कारण बड़े आकार, और गर्मी के रूप में अतिरिक्त ऊर्जा बर्बाद हो जाती है।
एक रैखिक वोल्टेज नियामक के नुकसान में कम दक्षता शामिल है, क्योंकि यह गर्मी के रूप में बहुत अधिक शक्ति को बर्बाद करता है, और वोल्टेज को बढ़ाने में असमर्थता, जिसका अर्थ है कि यह केवल इनपुट स्तर से वोल्टेज को कम कर सकता है।इसके अतिरिक्त, उन्हें उत्पादित गर्मी का प्रबंधन करने के लिए बड़े हीट सिंक या कूलिंग सिस्टम की आवश्यकता हो सकती है, जिससे वे भारी हो सकते हैं।
बिजली की आपूर्ति का सबसे कुशल प्रकार स्विच-मोड पावर सप्लाई (एसएमपीएस) है।यह न्यूनतम ऊर्जा हानि के साथ बिजली को परिवर्तित करने के लिए उच्च आवृत्ति स्विचिंग का उपयोग करता है, जिसके परिणामस्वरूप रैखिक बिजली की आपूर्ति की तुलना में बहुत अधिक दक्षता होती है।
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