کون سے عوامل ہائی فریکوئنسی ٹرانسفارمرز کی سوئچنگ فریکوئنسی کا تعین کرتے ہیں؟ اصل: آلات کی روشنی

ٹرانسفارمر کی سوئچنگ فریکوئنسی جتنی زیادہ ہوگی، اس کا حجم اتنا ہی چھوٹا ہوگا۔ تو، کیا اس کا مطلب یہ ہے کہ سوئچنگ فریکوئنسی کی کوئی اوپری حد نہیں ہے؟ تو، کیا حجم بہت چھوٹا ہو سکتا ہے؟

جواب نفی میں ہے۔ اصل کام کرنے کے عمل میں، ہائی فریکوئنسی ٹرانسفارمرز کی فریکوئنسی کا تعین متعدد عوامل سے کیا جاتا ہے اور اسے کئی پہلوؤں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے:

1، سرکٹ ٹوپولوجی فلائی بیک ٹوپولوجی: ٹرانسفارمرز میں انرجی سٹوریج اور ٹرانسفارمیشن کا کام ہوتا ہے، عام طور پر استعمال ہونے والی آپریٹنگ فریکوئنسی 40-100kHz کے ساتھ۔ جب فریکوئنسی 40kHz سے کم ہوتی ہے، تو آئرن کور کا حجم بہت بڑا ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں پاور سپلائی کا حجم زیادہ ہوتا ہے۔ جب فریکوئنسی 100kHz سے زیادہ ہو جائے تو، لیکیج انڈکٹنس کی وجہ سے وولٹیج کی بڑھتی ہوئی وارداتیں سوئچنگ ٹرانزسٹر کو نقصان پہنچا سکتی ہیں۔

فارورڈ ٹوپولوجی: عام رینج 60-150kHz ہے، لیکن اس کے لیے مقناطیسی بنیادی نقصانات اور سوئچ کے نقصانات کو متوازن کرنے کی ضرورت ہے۔ پش پل/ہاف برج/ فل برج ٹوپولوجی: ہم آہنگ سوئچ سے چلنے والا دو طرفہ مقناطیسی مقناطیسی کور، اعلی کارکردگی، سینکڑوں کلو ہرٹز سے میگا ہرٹز تک کی اعلی تعدد کو سپورٹ کرتا ہے، لیکن اس کے لیے زیادہ پیچیدہ کنٹرول ڈیزائن اور حرارت کی کھپت کی ضرورت ہوتی ہے۔

2، مقناطیسی بنیادی مواد کی خصوصیات میں مقناطیسی ہسٹریسیس نقصان اور ایڈی کرنٹ نقصان شامل ہیں۔ ایک مخصوص رینج کے اندر، مقناطیسی بنیادی نقصان تعدد کے اضافے کے ساتھ بڑھتا ہے۔ لہذا، مختلف مقناطیسی بنیادی مواد میں نسبتاً کم مقناطیسی بنیادی نقصانات کو یقینی بنانے کے لیے مختلف فریکوئنسی استعمال کی حدیں ہونی چاہئیں۔ مثال کے طور پر، مینگنیج زنک فیرائٹ 10 سے 300kHz تک کی فریکوئنسیوں پر استعمال کے لیے موزوں ہے، جبکہ نکل زنک فیرائٹ 1MHz سے اوپر کی فریکوئنسیوں پر استعمال کے لیے موزوں ہے۔

دوم، جیسے جیسے فریکوئنسی بڑھتی ہے، مقناطیسی کور کی سنترپتی سے بچنے کے لیے زیادہ سے زیادہ مقناطیسی انڈکشن کی شدت کو کم کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، DMR40 کی مقناطیسی شمولیت کی شدت 0.38T ہے، اور 100KHz کی فریکوئنسی پر ڈیزائن کرتے وقت، ہم عام طور پر تقریباً 0.2T کی قدر لیتے ہیں۔

3، پاور ڈیوائس سوئچنگ اسپیڈ MOS ٹرانزسٹر کا تعلق یونی پولر ڈیوائسز سے ہے، جس کا آن آف ٹائم نینو سیکنڈ میں ہوتا ہے۔ نظریاتی آپریٹنگ فریکوئنسی میگاہرٹز تک پہنچ سکتی ہے، اور اصل زیادہ سے زیادہ آپریٹنگ فریکوئنسی کئی سو KHz ہے۔ IGBT کا تعلق دو قطبی آلات سے ہے، جس میں نسبتاً لمبا ٹرن آف ٹائم اور زیادہ سے زیادہ آپریٹنگ فریکوئنسی عام طور پر 40~50KHz کے درمیان ہوتی ہے۔

4، کارکردگی اور گرمی کی کھپت کی فریکوئنسی میں اضافہ سوئچ اور ڈرائیو کے نقصانات میں اضافہ کا باعث بنتا ہے، جس کے نتیجے میں مجموعی کارکردگی میں کمی اور گرمی کی پیداوار میں اضافہ ہوتا ہے۔ اس بات کو یقینی بنانے کے لیے کہ پروڈکٹ کا درجہ حرارت نارمل رینج میں ہے، ہمیں گرمی کی کھپت سے نمٹنے کے لیے مزید اقدامات کی ضرورت ہے۔

5، اعلی تعدد پر، سوئچ کے بڑھتے ہوئے نقصانات کی وجہ سے لاگت بڑھ جاتی ہے، گرمی کی کھپت کو سنبھالنے کے لیے مزید اقدامات کی ضرورت ہوتی ہے، جس سے اخراجات میں اضافہ ہوتا ہے۔ دوم، کیپسیٹرز اور انڈکٹرز اکثر اعلی تعدد پر کارکردگی میں کمی کا تجربہ کرتے ہیں، اور ہمیں ایسے آلات کا انتخاب کرنے کی ضرورت ہے جو زیادہ تعدد کے لیے موزوں ہوں، جس سے اخراجات میں اضافہ ہوتا ہے۔ عملی ڈیزائن میں، اخراجات محدود ہوتے ہیں، جو اکثر آپریٹنگ فریکوئنسی کی اوپری حد کا تعین کرتے ہیں۔

6، چپ کی خصوصیات: PWM کنٹرول چپس میں متحرک لوڈ ایڈجسٹمنٹ کا جواب دینے کے لیے اکثر فریکوئنسی اوپری حد کے تقاضے ہوتے ہیں۔ اس سے یہ بھی طے ہوتا ہے کہ ٹرانسفارمر کی سوئچنگ فریکوئنسی ایک خاص حد کے اندر ہے۔