SMPS Kya Hai

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SMPS Kya Hai

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Hello Friends Tutorialsroot मे आपका स्वागत है आज हम आपको इस Post में SMPS के बारे में बताने जा रहे है जिसमे आपको SMPS के बारे में सीखने को मिलेगा हमे आशा है की पिछली बार की तरह इस बार भी आप हमारी Post को पसंद करेंगे. बहुत कम लोग ही जानते होंगे की SMPS क्या है और इसका उपयोग कैसे और क्यों किया जाता है अगर आप इसके बारे में नही जानते तो कोई बात नहीं हम आपको इसके बारे में पूरी तरह से जानकारी देंगे इसके लिए हमारी Post को शुरू से अंत तक ज़रुर पढ़े.

SMPS Kya Hai - What is SMPS in Hindi

SMPS की फुल फॉर्म SWITCH MODE POWER SUPPLY होती है. बिजली की आपूर्ति एक इलेक्ट्रॉनिक सर्किट है जिसका उपयोग कंप्यूटर या मशीनों जैसे उपकरणों या भार को विद्युत शक्ति प्रदान करने के लिए किया जाता है. इन विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक भारों को विभिन्न श्रेणियों में और अलग-अलग विशेषताओं के साथ शक्ति के विभिन्न रूपों की आवश्यकता होती है. इस कारण से कुछ बिजली इलेक्ट्रॉनिक कन्वर्टर्स या पावर कन्वर्टर्स का उपयोग करके शक्ति को आवश्यक रूपों वांछित गुणों के साथ में परिवर्तित किया जाता है.

SMPS का उपयोग आज के समय में बहुत सी चीजों में किया जा रहा है जैसे कि Computers, Fridge, Microwave Ovens, DVD प्लेयर और DTH आदि. दोस्तों अगर आसान शब्दों में कहा जाये तो SMPS का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक्स चीजों में किया जाता है. SMPS सभी Electronics उपकरण में 220 से 240 की वोल्टेज पर काम कराता हैं. अगर Computer की बात की जाए तो सीधे Computer Board को 240 वोल्टेज की बिजली सप्लाई दे दी जाए तो वह जल जाएगा और उसका Board खराब हो जाएगा. इन सब परेशानियों और नुकसान से बचने के लिए एक System तैयार किया गया जिससे कि 220 या 240 वॉल्ट की सप्लाई देने के बाद में उसको कई वोल्टेज में Divide करके अलग-अलग भागों में बाँट कर अलग अलग पार्ट में भेजा जा सके और उसी को हम SMPS कहते है.

SMPS कैसे काम करता है

SMPS Device Switching Regulators का उपयोग करता है जो Output Voltage को विनियमित और स्थिर करने के लिए Load Current SWITCH ON और OFF स्विच है. यह OFF के बीच Voltage का औसत और Device के लिए उचित शक्ति उत्पन्न करता है. Linear power की आपूर्ति के विपरीत SMPS Pass Transistor Low Dissipation, full-on and full-stop mode के बीच SWITCH करता है और High-dissipation Transitions में बहुत कम समय बिताता है जो Waste Energy को कम करता है.

एसएमपीएस कैसे काम करता है इसको आप नीचे दिए गए इमेज में देख सकते हो -

आइए हम यह समझने की कोशिश करें कि एसएमपीएस सर्किट के प्रत्येक चरण में क्या होता है -

Input Stage

AC इनपुट सप्लाई सिग्नल 50 हर्ट्ज को सीधे किसी भी ट्रांसफॉर्मर का उपयोग किए बिना रेक्टिफायर और फिल्टर सर्किट के संयोजन के लिए दिया जाता है. इस आउटपुट में कई विविधताएं होंगी और इनपुट उतार चढ़ाव को संभालने के लिए कैपेसिटर का कैपेसिटेंस मूल्य अधिक होना चाहिए. यह अपंजीकृत डीसी एसएमपीएस के केंद्रीय स्विचिंग अनुभाग को दिया जाता है.

Switching Section

इस सेक्शन में एक बिजली ट्रांजिस्टर या एक MOSFET जैसे तेज़ स्विचिंग डिवाइस को नियोजित किया जाता है जो विभिन्नताओं के अनुसार ON और OFF को स्विच करता है और यह आउटपुट इस सेक्शन में मौजूद ट्रांसफार्मर के प्राथमिक को दिया जाता है. यहां इस्तेमाल किया जाने वाला ट्रांसफार्मर 60 हर्ट्ज की आपूर्ति के लिए इस्तेमाल होने वाले उपकरणों के विपरीत बहुत छोटा और हल्का होता है. ये बहुत कुशल हैं और इसलिए बिजली रूपांतरण अनुपात अधिक है

Output Stage

आवश्यक डीसी वोल्टेज प्राप्त करने के लिए स्विचिंग सेक्शन से आउटपुट सिग्नल को फिर से सुधारा और फ़िल्टर किया जाता है. यह एक विनियमित आउटपुट वोल्टेज है जो फिर नियंत्रण सर्किट को दिया जाता है जो एक प्रतिक्रिया सर्किट है. फीडबैक सिग्नल पर विचार करने के बाद अंतिम आउटपुट प्राप्त किया जाता है.

Control Unit

यह यूनिट फीडबैक सर्किट है जिसमें कई सेक्शन होते हैं. निम्नलिखित आंकड़ों से इस बारे में आप स्पष्ट समझ सकते है -

ऊपर दिया गया इमेज एक Control Unit के आंतरिक भागों की व्याख्या करता है. आउटपुट सेंसर सिग्नल को सेंस करता है और इसे कंट्रोल यूनिट से जोड़ता है. सिग्नल को दूसरे सेक्शन से अलग किया जाता है ताकि किसी भी अचानक स्पाइक को सर्किट्री को प्रभावित न करें. एक संदर्भ वोल्टेज को त्रुटि एम्पलीफायर के सिग्नल के साथ एक इनपुट के रूप में दिया जाता है जो एक तुलनित्र है जो सिग्नल की आवश्यकता सिग्नल स्तर के साथ तुलना करता है.

Chopping Frequency को Control करके अंतिम वोल्टेज स्तर बनाए रखा जाता है. यह त्रुटि एम्पलीफायर को दिए गए इनपुट की तुलना करके Control किया जाता है जिसका आउटपुट यह तय करने में मदद करता है कि क्या आवृत्ति को Increase या Decrease करना है. PWM थरथरानवाला एक मानक PWM लहर तय आवृत्ति का उत्पादन करता है.

आप नीचे दिये गये इमेज पर एक नज़र डालकर एसएमपीएस के पूर्ण कामकाज पर बेहतर विचार प्राप्त कर सकते हैं

SMPS का ज्यादातर उपयोग किया जाता है जहां वोल्टेज स्विच करना बिल्कुल भी समस्या नहीं है और जहां सिस्टम की दक्षता वास्तव में मायने रखती है. एसएमपीएस के संबंध में कुछ बिंदुओं पर ध्यान दिया जाना चाहिए वो इस प्रकार है -

• SMPS सर्किट को स्विचिंग द्वारा संचालित किया जाता है और इसलिए वोल्टेज लगातार बदलते रहती हैं.

• स्विचिंग डिवाइस को संतृप्ति या कट ऑफ मोड में संचालित किया जाता है.

• स्विचिंग टाइम को ड्यूटी चक्र को समायोजित करके समायोजित किया जाता है.

• आउटपुट वोल्टेज को प्रतिक्रिया सर्किटरी के स्विचिंग समय द्वारा नियंत्रित किया जाता है.

• एसएमपीएस की दक्षता अधिक है, क्योंकि गर्मी के रूप में अतिरिक्त बिजली को नष्ट करने के बजाय, यह आउटपुट को नियंत्रित करने के लिए अपने इनपुट को लगातार स्विच करता है.

SMPS के प्रकार - Types of SMPS in Hindi

SMPS निम्नलिखित प्रकार के होते है -

• D.C. to D.C. Converter

• Forward Converter

• Flyback Converter

• Self-Oscillating Flyback Converter

D.C. to D.C. Converter

स्विच मोड पावर सप्लाई (एसएमपीएस) की अवधारणा को डीसी से डीसी कनवर्टर का उपयोग करके नीचे समझाया गया है. लोड को एक निरंतर वोल्टेज आपूर्ति (VOUT) दी जाती है जो वोल्टेज आपूर्ति VIN के प्राथमिक स्रोत से प्राप्त की जाती है. VOUT का मूल्य श्रृंखला (RS) या शंट (IS) में जुड़े वर्तमान स्रोत के अलग-अलग प्रतिरोधक द्वारा नियंत्रित किया जाता है. बदलती आईएस के माध्यम से VOUT को नियंत्रित करने और RS को स्थिर रखने के लिए, कनवर्टर में काफी मात्रा में बिजली खो जाती है.

इसे एक स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर को Fed किया जाता है जो 50Hz की ट्रांसफार्मर इकाई के वजन और आकार की विशेषताओं के बराबर होता है. स्टेप डाउन ट्रांसफार्मर का आउटपुट आगे के रेक्टिफायर में Fed किया जाता है. फ़िल्टर्ड और रेक्टिफ़ाइड आउटपुट DC पावर को लोड के लिए एक स्रोत के रूप में उपयोग किया जाता है, और इस आउटपुट पावर का एक नमूना आउटपुट वोल्टेज को नियंत्रित करने के लिए एक फीडबैक के रूप में उपयोग किया जाता है. इस फीडबैक वोल्टेज, थरथरानवाला का समय नियंत्रित होता है और एक बंद होता है.

स्विचिंग-पावर सप्लाई के आउटपुट को PWM का उपयोग करके नियंत्रित किया जाता है। जैसा कि ऊपर सर्किट में दिखाया गया है स्विच को PWM थरथरानवाला द्वारा संचालित किया जाता है जैसे कि स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर को Fed की जाने वाली बिजली को परोक्ष रूप से नियंत्रित किया जाता है और इसलिए, पीडब्लूएम द्वारा इस पल्स चौड़ाई संकेत और आउटपुट के रूप में आउटपुट को नियंत्रित किया जाता है. वोल्टेज एक दूसरे के विपरीत आनुपातिक हैं.

Forward Converter

Forward Converter एक तरह का SMPS Converter होता है जो Choke के द्वारा Current को Transmit करता है. जब Transistor पूरा off हो जाता है तो Diode Power को Broadcast करता है. इस प्रकार दोनों Term के दौरान Load में विधुत का प्रवाह होता है लेकिन Choke विधुत को Stored रखता है Choke भंडार ऊर्जा ON Period के दौरान और कुछ ऊर्जा को Output Load में भेजता है.

Flyback Converter

100W से कम उत्पादन क्षमता वाली SMPS सर्किट आमतौर पर फ्लाई-बैक कन्वर्टर प्रकार SMPS की होती है और यह अन्य SMPS सर्किटों की तुलना में बहुत सरल और कम लागत वाला सर्किट होता है. इसलिए यह अक्सर कम-शक्ति वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया जाता है.

निरंतर परिमाण के साथ अनियमित इनपुट वोल्टेज को MOSFET का उपयोग करके तेजी से स्विच करके एक वांछित आउटपुट वोल्टेज में परिवर्तित किया जाता है स्विचिंग आवृत्ति लगभग 100 kHz है. ट्रांसफार्मर का उपयोग करके वोल्टेज का अलगाव प्राप्त किया जा सकता है. व्यावहारिक फ्लाई-बैक कनवर्टर को लागू करते समय PWM नियंत्रण का उपयोग करके स्विच ऑपरेशन को नियंत्रित किया जा सकता है.

सामान्य ट्रांसफार्मर की तुलना में फ्लाई-बैक ट्रांसफार्मर विभिन्न विशेषताओं को प्रदर्शित करता है. फ्लाई-बैक ट्रांसफॉर्मर के दो वाइंडिंग चुंबकीय रूप से युग्मित इंडिकेटर्स के रूप में कार्य करते हैं. इस ट्रांसफार्मर का आउटपुट डायोड और रेक्टिफिकेशन और फ़िल्टरिंग के लिए एक संधारित्र के माध्यम से पारित किया जाता है..

Self-Oscillating Flyback Converter

Flyback के सिद्धांत के आधार पर यह सबसे सरल Converter है. Conduction समय के दौरान Switching Transistor Linear रूप से एक Slop के रूप से बढ़ता है जो की Vin/Lp होता है.

SMPS के Power Connectors

SMPS Power Connectors का उपयोग करके एक Computer System के Different Components जैसे की Motherboard, Hard Disk Drive और अन्य Components को Power Supply करता है. Power Supply DC Voltage को ले जाने के लिए उपयोग किया जाने वाला एक Electric Connector है इसमें पांच प्रकार के Connector होते है.

• ATX Power Connectors

• 20 + 4 Pin ATX या Motherboard Connectors

• CPU 4+ 4 Pin Connectors

• SATA Power Connector

• Peripheral 4 Pin Molex Connector

ATX Power Connectors

ATX Power Connectors में बीस Pin Connector लगे होते है जिसमें से 6 प्रकार के वोल्टस बाहर की और निकले होते है. ATX का उपयोग Motherboard को Power Supply करने के लिए किया जाता है. Pin पर Wire के रंग उससे Related Voltage को दर्शाता है.

20 + 4 Pin ATX या Motherboard Connectors

यह Connectors Motherboard और उससे जुड़े हुए अन्य Components जैसे कि RAM, Low End Graphics Card, PCI Cards, Fan आदि को Electricity प्रदान करता है. यह 20 Pin और 4 Pin के दो अलग अलग भागों में विभाजित रहता है.

CPU 4+ 4 Pin Connectors

यह 4- 4 Pin के दो भागों में विभाजित होता है. यह सभी 12v के होते है ये CPU को Power प्रदान कराते है.

SATA Power Connector

यह सभी SATA Device (Hard Disk, DVD Rom आदि) को Power प्रदान करता है.

Peripheral 4 Pin Molex Connector

इसमें भी वही Power Cables उपयोग होती है जो Sata Connector के लिए उपयोग की जाती है. बस इसमें चार Point होते है. ये IDE Hard Disk, IDE DVD Rom, Fan आदि के लिए उपयोग होता है.

SMPS के फायदे

• इसका Weight काफी कम होता है.

• इसकी Output Range बहुत High होती है.

• ये बहुत कम गर्मी निकलता है वो भी इसकी क्षमता पर ही निर्भर करता है.

• इसके साथ ही ये छोटा और हल्का होता है, नाकि ट्रांसफार्मर की तरह बड़ा और भरी.

• SMPS का सबसे बड़ा फ़ायदा यह है कि इसमें कार्य करने की क्षमता होती है क्योकि यह कम पॉवर की कमी को भी आसानी से पूरा कर देता है.

SMPS के नुकसान

• इसके Functions काफी जटिल होते है.

• इसमें केवल एक ही Output Voltage होता है.

• SMPS के कार्य को समझना बहुत ही मुस्किल होता है.

• इसके अलावा SMPS हार्मोनिक दिस्टोर्सन का कारण भी बन सकता है.

• इसमें High Frequency का Electrical Noise होता है.

• यह केवल Step Down Regulator की तरह ही Work कर सकता है.

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