DC to DC Converter

 

    INPUT ආදාන, OUTPUT ප්‍රතිධාන වොල්ටියතාවයේ වෙනස්කම් මත DC ජවසපයුම් පහත පරිදි වර්ගීකරණය කරගත හැකියි.

	ප්‍රතිධානය DC	ප්‍රතිධානය AC
ආදානය AC	රේකිය ජවසපයුම රේකිය බැටරි ආරෝපකය	Isolation පරිනාමකය Auto ට්‍රාන්ස්ෆෝමරය VFD (Variable Frequency Drive)
ආදානය  DC	DC-DC Converter	Inverter UPS

මෙම වගුවේ ඇති රේඛීය ජව සැපයුමේ හැර අනෙක් සැම අවස්ථාවකම ස්ව්චීකරණය වන උපාංග හා PWM ක්‍රමවේදයන් බාවිතා කර තිබේ.මේ උපකරණ පොදුවේ සුව්චීකරන උපකරන ලෙස හැදින්විය හැකිය. මෙම පාඩමේදී සාකච්චා කරන්නේ DC–to-DC Converter කොටස පිලිබදවයි.

 

    DC වෝල්ටීයතාවයක් වෙනත් DC වෝල්ටීයතාවයක් බවට පරිවර්තනය කරගැනීමට DC–to-DC Converterයොදා ගනී එහි ක්‍රියාවලිය අනුව විවිද වර්ගවලට මේවා වෙන් කලහැකිය.ඒ වර්ග සියල්ලම පහත වගුවේ දක්වා තිබේ. මෙම පරිපථ සදහා සිංහල නම් සොයාගැනීමට අපහසු නිසා ඉංග්‍රීසි නම් පමණක් බාවිතා කර තිබේ.

Ioslated	Non Ioslated
·         Flyback Converter	·         Buck Converter
·         Fly Buck Converter	·         Boost Converter
·         Forward Converter	·         Inverting Buck Converter
·         Push-pull Converter	·         Non-Inverting Buck-Boost Converter
·         Half-Bridge Converter	·         Cuk Converter
·         Full Bridge Converter	·         SEPIC Converter
	·         ZETA Converter
	·         Split Converter

    කුඩා කුඩා වෙනස් කම් තිබුනත් මේ සියල්ලගේම ක්‍රියාකාරීත්වය එකම මුලධර්මයක් පදනම් කරගෙන සිදුවන බව පාඩම් මාලාව අවසානයේදී ඔබට තේරුම් ගත හැකිය.මේ පාඩමේදී ප්‍රධාන වශයෙන් සාකච්චා කරන්නේ Buck,Boost හා Buck & Boost Conveters පිලිබදවයි.

 

PWM(Puls Width Modulation)

    කලාප පළල මුර්ජන්ය යන ක්‍රියාවලිය DC to DC පරිපථ ක්‍රියා කරන මුලධර්මයයි. ඕනෑම වෝල්ටීයතා තරංගයක් සැලකුවහොත් අපට එයින් බාවිතයට ගත හැකි වන්නේ එම තරංගයේ වර්ග  මධ්යන්ය අගයයි PWM ක්‍රමය ක්‍රියා කරන්නේ මෙම මුලධර්මය පදනම් කරගෙනයි. පහත රූපසටහන් දෙක සලකන්න.

 

 

පළමු රූපයේදී බල්බයට සැපයෙන වෝල්ටීයතාවය අඩු කිරීමට විචල්‍ය ප්‍රතිරෝධකයක් යොදා ඇත.මේ අවස්ථාවේදී විචල්‍ය ප්‍රතිරෝධකයෙන් තාපය ලෙස ශක්තිය හානි වී අඩු වෝල්ටීයතාවයක් බල්බයට ලැබෙයි.

දෙවැනි රූපයේදී විචල්‍ය ප්‍රතිරෝධකය වෙනුවට යොදාගෙන ඇත්තේ වේගයෙන් ක්‍රියාකරන ස්විචයකි මෙම ස්විචය පහත ප්‍රස්ථාරයේ දැක්වෙන පරිදි ON / OFF කළා යයි සලකන්න,මෙහිදී ON වී තිබෙන කාල සීමා දෙකකට OFF කාලසීමා තුනක් ඇති බව ඔබට පැහැදිලිය. මෙයින් ලැබෙන වෝල්ටීයතාවය ලබාගැනීමට නම් එම අගයන්ගේ මධ්‍යනය  අගය ලබා ගත යුතුය. මෙහි මධ්‍යනය අගය පහත පරිදි ලබාගත හැකිය.

 

 

ඒ අනුව ප්‍රධාන වෝල්ටීයතාවය 5v සැපයුමක් ඉහත රුපසටහනේ දැක්වෙන පරිදි PWM කලොත් 2.5v ලබාගත හැකිය

මේ අවස්ථාවේ ස්විචයක් යොදා ගත් නිසා විචල්‍ය ප්‍රතිරෝදයකයේ මෙන් ශක්ති හානියක් ද  ඇති නොවේ යයි උපකල්පනය කල හැකිය. නමුත් ප්‍රායෝගිකව මේ සදහා සුච්චයක් වෙනුවට යොදා ගත යුත්තේ ට්‍රාන්ස්සිටර් සුව්චයකි,එය අදික වේගයකින් on /off වනවිට යම්කිසි ශක්ති හානියක් ප්‍රායෝගිකව ඇති වන නමුත් එය විචල්‍ය ප්‍රතිරෝදයෙන් සිදුවන ශක්ති හානිය හා සැසදීමේදී ඉතා කුඩා අගයකි.

මෙසේ PWM යොදාගෙන වෝල්ටීයතා යාමනයේදී PWM ස  වේ සංඛ‍‌‌‌‌්‍යයතය නියතව තබාගෙන, හෝ අවර්ථ කාලය [T] නියතව තබාගෙන,ON Plus එකේ කාලය[ t ] වෙනස් කරනු ලබයි ඒ අනුව ප්‍රතිධානයෙන් ලැබෙන වොල්ටීයතාවයට සම්බන්දයක් පහත පරිදි ලබාගත හැකිය.

 

 

 

 

PWM සාදාගත හැකි ආකාර

• ·         Transistor දෝලකයක් මගින්
• ·         NE 555 ic මගින්
• ·         PWM ic එකක් මගින්
• ·         Microcontoller ic එකක් ක්‍රමලේඛනය කිරීමෙන්

 

Buck Converter

Bulk Convert එකක් යොදා ගන්නේ වැඩි වෝල්ටීයතාවයකින් අඩු වෝල්ටීයතාවයක් ලබා ගැනීමටයි,ඒ සදහා ඉහත සාකච්ඡා කල PWM ක්‍රමවේදය බාවිතයට ගනී.

 

ඉහත පරිපථයේ FET එකට ඉතා වේගයෙන් ON හා OFF වීමට හැකිය (100 KHz) ,FET On අවස්ථාවේ භාරය තුලින් ධාරාවක් ගලා යයි, ඒ ලෙසම L ප්‍රේරක දගරයේ ශක්තියක් ගබඩා කරගනී. මේ අවස්ථාවේදී D shotkey ඩයෝඩය OFF අවස්ථාවේ (OFF ස්විචයක් ලෙස ක්‍රියා කරයි),මෙය Free Wheel Diode ලෙස හදුන්වයි ,FET OFF වන මොහොතේම L ප්‍රේරක දගරය ශක්තිය මුදාහරී,ඒ පසු විද්‍යුත් ගමක බලයක්(Back EMF) ලෙසයි ,එම (Back EMF) එක මගින් D shotkey ඩයෝඩය පෙර නැබුරු කර වොල්ටීයතා යාමනයක් සිදු කරගනී.

මෙම ක්‍රමවේදයයේ දී FET එකට ඉතා වේගයෙන් ON හා OFF වීමට හැකි වර්ගයක් විය යුතුය එමෙන්ම shotkey ඩයෝඩයද එම වේගයෙන්ම සුව්චීකරණය විය යුතුය එවන් ඩයෝඩ වල ආයුකාලය අඩු බැවින් මෙම පරිපථය වැඩිදියුණු කර D ඩයෝඩය වෙනුවට තවත් FET එකක්ම යොදා ගන්නා පරිපථයක් නිර්මාණය කර තිබේ එය synchronous buck converter ලෙස හදුන්වයි.

 වෙළදපලේ LM 5119 IC එක මෙවන් Buck Converter එකකකි.මෙමගින් 75 V දක්කවා වෝල්ටීයතාවයක් 5 V දක්කවා යාමනය කරගත හැකිය.

මෙම IC එක SMD ක්‍රමයටද නිෂ්පාදනය කර ඇති නිසා Mobile Phone අභ්‍යන්තර පරිපථයක් ලෙසත් බාවිතයට ගෙන ඇත

වාසි

·         රේඛිය යාමකයට වඩා කාර්යක්‍ෂමතාවයෙන් වැඩිය (රේඛිය යාමකයක් 17 % පමණ කාර්යක්ෂම වනවිට Buck Conveter එක 81% පමණ  කාර්යක්ෂම වේ)

·         IC පරිපථ ලෙස මිලදීගත හැකිය

·         පරිපථයට ඉතා කුඩා ඉඩකඩක් වැය වේ (SMD ලෙස නිපදවූ Buck Converter නිසා)

අවාසි

·         ආදාන, ප්‍රතිධාන අතර Isolation එකක් නැත.

·         ACප්‍රධාන සැපයුම සමග බාවිතය අනතුරු දායකයි,ට්‍රාන්ස්ෆොර්මෙර් මගින් Isolate කල යුතුම වේ.

·         ආදාන වොල්ටියතාවයට වඩා වැඩි වෝල්ටීයතාවයක් ප්‍රතිධානයෙන් ලබාගත නොහැකිය.

·         AC ප්‍රධාන සැපයුමට Noise/EMI/Hamoic ඇති වේ.

 

බාවිතයන්

·         USB On The Go ක්‍රමයට SmartPhone බාවිතා කල හැකිවීම.

·         පරිගනගක හා ලැප්ටොප් වල POL (Point of Load) Conveter යොදාගත හැකිවීම.

·         Mobile Phone Battery Fast Charge කරගත හැකිවීම.

·         Class D වර්ගයේ Audio වර්ධක වල.

·         Brush Less මෝටර  හා DC මෝටර් පාලනයට.

ඉහත රූපසටහනේ දැක්වෙන්නේ LM 2596 බාවිතා කර නිපදවා ඇති Buck Converter උපකරණයකි. 

LM 2576 යොදා ගන්නා Buck Converter උපකරණයක පරිපථ සටහන පහත දක්කවා තිබේ මෙහි ප්‍රතිපෝෂණයක් ඇති අතර එමගින් සිදු කරන්නේ ප්‍රතිධාන වෝල්ටීයතාවය යාමනය කිරීම පහසු කිරීමයි අවශ්‍ය නම් 47 K VR සීරුමාරු කිරීමෙන් ප්‍රතිධාන වෝල්ටීයතාවය වෙනස් කරගත හැකිය.