मुख्य अंतर - एसएमपीएस बनाम रैखिक बिजली आपूर्ति
अधिकांश इलेक्ट्रॉनिक और विद्युत उपकरणों को कार्य करने के लिए डीसी वोल्टेज की आवश्यकता होती है। इन उपकरणों, विशेष रूप से एकीकृत सर्किट वाले इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को बिना किसी खराबी या जलने के काम करने के लिए एक विश्वसनीय, विरूपण-कम डीसी वोल्टेज के साथ आपूर्ति की जानी चाहिए। डीसी बिजली की आपूर्ति का उद्देश्य इन उपकरणों को स्वच्छ डीसी वोल्टेज की आपूर्ति करना है। डीसी बिजली की आपूर्ति को रैखिक और स्विच-मोड में वर्गीकृत किया गया है, जो एसी मेन आपूर्ति को सुचारू डीसी में बनाने के लिए शामिल टोपोलॉजी हैं। रैखिक बिजली की आपूर्ति एक ट्रांसफॉर्मर का उपयोग एसी मेन वोल्टेज को वांछित स्तर पर सीधे स्टेप-डाउन करने के लिए करती है जबकि एसएमपीएस एक स्विचिंग डिवाइस का उपयोग करके एसी को डीसी में परिवर्तित करता है जो वांछित वोल्टेज स्तर का औसत मूल्य प्राप्त करने में मदद करता है।यह एसएमपीएस और रैखिक बिजली आपूर्ति के बीच महत्वपूर्ण अंतर है।
रैखिक विद्युत आपूर्ति क्या है?
एक रैखिक बिजली आपूर्ति में, मुख्य एसी वोल्टेज को एक स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर द्वारा सीधे कम वोल्टेज में परिवर्तित किया जाता है। इस ट्रांसफार्मर को एक बड़ी शक्ति को संभालना पड़ता है क्योंकि यह एसी मेन फ़्रीक्वेंसी 50/60 हर्ट्ज पर काम करता है। इसलिए, यह ट्रांसफार्मर भारी और बड़ा है, जिससे बिजली की आपूर्ति भारी और बड़ी हो जाती है।
स्टेप्ड-डाउन वोल्टेज को आउटपुट के लिए आवश्यक डीसी वोल्टेज प्राप्त करने के लिए सुधारा और फ़िल्टर किया जाता है। चूंकि इस स्तर पर वोल्टेज इनपुट वोल्टेज के विकृतियों के आधार पर भिन्न होता है, आउटपुट से पहले वोल्टेज विनियमन किया जाता है। एक रैखिक बिजली आपूर्ति में वोल्टेज नियामक एक रैखिक नियामक होता है, जो आमतौर पर एक अर्धचालक उपकरण होता है जो एक चर अवरोधक के रूप में कार्य करता है। आउटपुट प्रतिरोध मान आउटपुट पावर की आवश्यकता के साथ बदलता है, जिससे आउटपुट वोल्टेज स्थिर रहता है। इस प्रकार, वोल्टेज नियामक एक बिजली अपव्यय उपकरण के रूप में कार्य करता है।अधिकांश समय, यह वोल्टेज को स्थिर बनाने के लिए अतिरिक्त शक्ति को नष्ट कर देता है। इसलिए, वोल्टेज नियामक में बड़े हीट सिंक होने चाहिए। नतीजतन, रैखिक बिजली की आपूर्ति बहुत भारी हो जाती है। इसके अलावा, वोल्टेज नियामक द्वारा गर्मी के रूप में बिजली अपव्यय के परिणामस्वरूप, एक रैखिक बिजली आपूर्ति की दक्षता लगभग 60% तक गिर जाती है।
हालांकि, रैखिक बिजली की आपूर्ति आउटपुट वोल्टेज पर विद्युत शोर उत्पन्न नहीं करती है। यह ट्रांसफॉर्मर के कारण आउटपुट और इनपुट के बीच अलगाव प्रदान करता है। इसलिए, रैखिक बिजली आपूर्ति का उपयोग उच्च-आवृत्ति अनुप्रयोगों जैसे रेडियो आवृत्ति उपकरणों, ऑडियो अनुप्रयोगों, प्रयोगशाला परीक्षणों के लिए किया जाता है जिनके लिए शोर-मुक्त आपूर्ति, सिग्नल प्रोसेसिंग और एम्पलीफायरों की आवश्यकता होती है।
चित्रा 01: एक रैखिक वोल्टेज नियामक के साथ बिजली की आपूर्ति
एसएमपीएस क्या है?
SMPS (स्विच्ड-मोड पावर सप्लाई) एक स्विचिंग ट्रांजिस्टर डिवाइस पर काम करता है। सबसे पहले, एसी इनपुट को एक रेक्टिफायर द्वारा डीसी वोल्टेज में परिवर्तित किया जाता है, बिना वोल्टेज को कम किए, एक रैखिक बिजली की आपूर्ति के विपरीत। तब डीसी वोल्टेज एक उच्च आवृत्ति स्विचिंग से गुजरता है, आमतौर पर एक एमओएसएफईटी ट्रांजिस्टर द्वारा। यही है, एमओएसएफईटी के माध्यम से वोल्टेज को एमओएसएफईटी गेट सिग्नल द्वारा चालू और बंद किया जाता है, आमतौर पर लगभग 50 किलोहर्ट्ज़ (हेलिकॉप्टर/इन्वर्टर ब्लॉक) का पल्स-चौड़ाई-मॉड्यूलेटेड सिग्नल। इस चॉपिंग ऑपरेशन के बाद, वेवफॉर्म स्पंदित-डीसी सिग्नल बन जाता है। उसके बाद, उच्च आवृत्ति स्पंदित डीसी सिग्नल के वोल्टेज को वांछित स्तर तक कम करने के लिए एक स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर का उपयोग किया जाता है। अंत में, आउटपुट डीसी वोल्टेज को वापस करने के लिए एक आउटपुट रेक्टिफायर और एक फिल्टर का उपयोग किया जाता है।
चित्र 02: एक एसएमपीएस का ब्लॉक आरेख
एसएमपीएस में वोल्टेज विनियमन एक फीडबैक सर्किट के माध्यम से किया जाता है जो आउटपुट वोल्टेज की निगरानी करता है। यदि लोड की बिजली की आवश्यकता अधिक है, तो आउटपुट वोल्टेज में वृद्धि होती है। इस वृद्धि का पता रेगुलेटर फीडबैक सर्किट द्वारा लगाया जाता है और इसका उपयोग PWM सिग्नल के ऑन-टू-ऑफ अनुपात को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। इस प्रकार, औसत सिग्नल वोल्टेज बदलता है। नतीजतन, आउटपुट वोल्टेज को स्थिर रखने के लिए नियंत्रित किया जाता है।
एसएमपीएस में उपयोग किया जाने वाला स्टेप-डाउन ट्रांसफॉर्मर उच्च आवृत्ति पर संचालित होता है; इस प्रकार, ट्रांसफार्मर का आयतन और वजन एक रैखिक बिजली आपूर्ति की तुलना में बहुत कम होता है। यह एक SMPS के अपने रैखिक प्रकार के समकक्ष की तुलना में बहुत छोटा और हल्का होने का एक प्रमुख कारण बन जाता है। इसके अलावा, वोल्टेज विनियमन ओमिक-नुकसान या गर्मी के रूप में अतिरिक्त शक्ति को नष्ट किए बिना किया जाता है। एसएमपीएस की दक्षता 85-90% तक पहुंच जाती है।
उसी समय, एमओएसएफईटी के स्विचिंग ऑपरेशन के कारण एक एसएमपीएस उच्च आवृत्ति शोर उत्पन्न करता है।यह शोर आउटपुट वोल्टेज में परिलक्षित हो सकता है; हालांकि, कुछ उन्नत और महंगे मॉडलों में, यह आउटपुट शोर कुछ हद तक कम हो जाता है। इसके अलावा, स्विचिंग विद्युत चुम्बकीय और रेडियो आवृत्ति हस्तक्षेप भी बनाता है। इसलिए, एसएमपीएस में आरएफ शील्डिंग और ईएमआई फिल्टर का उपयोग करना आवश्यक है। इसलिए, एसएमपीएस उपयुक्त ऑडियो और रेडियो फ्रीक्वेंसी एप्लिकेशन नहीं हैं। एसएमपीएस के साथ कम शोर-संवेदनशील उपकरण जैसे मोबाइल फोन चार्जर, डीसी मोटर, उच्च शक्ति अनुप्रयोग आदि का उपयोग किया जा सकता है। इसका हल्का और छोटा डिज़ाइन पोर्टेबल डिवाइस के रूप में भी उपयोग करना सुविधाजनक बनाता है।
एसएमपीएस और लीनियर पावर सप्लाई में क्या अंतर है?
एसएमपीएस बनाम रैखिक बिजली आपूर्ति |
|
| एसएमपीएस वोल्टेज को कम किए बिना सीधे मेन एसी को ठीक कर देता है। फिर परिवर्तित डीसी को वांछित वोल्टेज स्तर तक कम करने के लिए एक छोटे ट्रांसफार्मर के लिए उच्च आवृत्ति में स्विच किया जाता है। अंत में, उच्च आवृत्ति वाले एसी सिग्नल को डीसी आउटपुट वोल्टेज में सुधारा जाता है। | रैखिक बिजली की आपूर्ति एक बड़े ट्रांसफॉर्मर द्वारा शुरुआत में वोल्टेज को वांछित मान तक कम कर देती है। उसके बाद, आउटपुट डीसी वोल्टेज बनाने के लिए एसी को ठीक किया जाता है और फ़िल्टर किया जाता है। |
| वोल्टेज विनियमन | |
| स्विचिंग आवृत्ति को नियंत्रित करके वोल्टेज विनियमन किया जाता है। आउटपुट वोल्टेज की निगरानी फीडबैक सर्किट द्वारा की जाती है और वोल्टेज की भिन्नता आवृत्ति नियंत्रण के लिए उपयोग की जाती है। | रेक्टिफाइड और फिल्टर्ड डीसी वोल्टेज को आउटपुट वोल्टेज बनाने के लिए वोल्टेज डिवाइडर के आउटपुट रेजिस्टेंस के अधीन किया जाता है। यह प्रतिरोध एक फीडबैक सर्किट द्वारा नियंत्रित होता है जो आउटपुट वोल्टेज भिन्नता पर नज़र रखता है। |
| दक्षता | |
| एसएमपीएस में गर्मी उत्पादन तुलनात्मक रूप से कम है क्योंकि स्विचिंग ट्रांजिस्टर कट-ऑफ और भुखमरी क्षेत्रों में संचालित होता है। आउटपुट ट्रांसफॉर्मर का छोटा आकार भी गर्मी के नुकसान को छोटा करता है। इसलिए, दक्षता अधिक है (85-90%)। | एक रैखिक बिजली आपूर्ति में वोल्टेज को स्थिर बनाने के लिए अतिरिक्त शक्ति गर्मी के रूप में समाप्त हो जाती है। इसके अलावा, इनपुट ट्रांसफार्मर बहुत अधिक भारी है; इस प्रकार, ट्रांसफार्मर का नुकसान अधिक है। इसलिए, एक रैखिक बिजली आपूर्ति की दक्षता 60% जितनी कम है। |
| बिल्ड | |
| SMPS के ट्रांसफॉर्मर का आकार बड़ा होने की आवश्यकता नहीं है क्योंकि यह उच्च-आवृत्ति में संचालित होता है। इसलिए ट्रांसफार्मर का वजन भी कम होगा। नतीजतन, एक एसएमपीएस का आकार, साथ ही वजन एक रैखिक बिजली आपूर्ति की तुलना में बहुत कम है। | रैखिक बिजली की आपूर्ति बहुत अधिक होती है क्योंकि कम आवृत्ति के कारण इनपुट ट्रांसफॉर्मर को बड़ा होना पड़ता है। चूंकि वोल्टेज नियामक में अधिक गर्मी उत्पन्न होती है, इसलिए हीट सिंक का भी उपयोग किया जाना चाहिए। |
| शोर और वोल्टेज में गड़बड़ी | |
| SMPS स्विचिंग के कारण उच्च आवृत्ति वाला शोर उत्पन्न करता है। यह आउटपुट वोल्टेज के साथ-साथ कभी-कभी इनपुट मेन में भी जाता है। एसएमपीएस में मेन पावर में हार्मोनिक विकृति भी संभव हो सकती है। | रैखिक बिजली आपूर्ति आउटपुट वोल्टेज में शोर उत्पन्न नहीं करती है। हार्मोनिक विरूपण एसएमपीएस की तुलना में बहुत कम है। |
| आवेदन | |
| एसएमपीएस को छोटे निर्माण के कारण पोर्टेबल डिवाइस के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। लेकिन चूंकि यह उच्च-आवृत्ति शोर उत्पन्न करता है, एसएमपीएस का उपयोग शोर-संवेदनशील अनुप्रयोगों जैसे आरएफ और ऑडियो अनुप्रयोगों के लिए नहीं किया जा सकता है। | रैखिक बिजली की आपूर्ति बहुत बड़ी है और पोर्टेबल उपकरणों के लिए इसका उपयोग नहीं किया जा सकता है। चूंकि वे शोर उत्पन्न नहीं करते हैं और आउटपुट वोल्टेज भी साफ होता है, इसलिए प्रयोगशालाओं में अधिकांश विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक परीक्षणों के लिए उनका उपयोग किया जाता है। |
सारांश - एसएमपीएस बनाम रैखिक बिजली आपूर्ति
SMPS और रैखिक बिजली आपूर्ति दो प्रकार की DC बिजली आपूर्तियाँ हैं जिनका उपयोग किया जा रहा है। एसएमपीएस और रैखिक बिजली आपूर्ति के बीच महत्वपूर्ण अंतर वोल्टेज विनियमन और वोल्टेज को कम करने के लिए उपयोग की जाने वाली टोपोलॉजी है।जबकि रैखिक बिजली की आपूर्ति शुरुआत में एसी को कम वोल्टेज में परिवर्तित करती है, एसएमपीएस पहले मुख्य एसी को ठीक करता है और फ़िल्टर करता है और फिर नीचे जाने से पहले एक उच्च आवृत्ति एसी पर स्विच करता है। चूंकि ट्रांसफॉर्मर वजन और आकार बढ़ता है क्योंकि ऑपरेटिंग आवृत्ति घट जाती है, रैखिक बिजली की आपूर्ति 'इनपुट ट्रांसफॉर्मर एसएमपीएस के विपरीत बहुत भारी और बड़ा होता है। इसके अलावा, चूंकि वोल्टेज विनियमन प्रतिरोधों के माध्यम से गर्मी अपव्यय के साथ किया जाता है, रैखिक बिजली की आपूर्ति में गर्मी सिंक होनी चाहिए जो उन्हें और भी भारी बनाती है। एसएमपीएस का नियामक आउटपुट वोल्टेज को नियंत्रित करने के लिए स्विचिंग आवृत्ति को नियंत्रित करता है। इसलिए, SMPS आकार में छोटे और वजन में हल्के होते हैं। चूंकि एसएमपीएस में ताप उत्पादन कम होता है, इसलिए उनकी दक्षता भी अधिक होती है।
एसएमपीएस बनाम रैखिक बिजली आपूर्ति का पीडीएफ संस्करण डाउनलोड करें
आप इस लेख का पीडीएफ संस्करण डाउनलोड कर सकते हैं और उद्धरण नोट्स के अनुसार इसे ऑफ़लाइन उद्देश्यों के लिए उपयोग कर सकते हैं। कृपया पीडीएफ संस्करण यहां डाउनलोड करें एसएमपीएस और रैखिक बिजली आपूर्ति के बीच अंतर।
