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बिजली आपूर्ति के लिए अधिक वोल्टेज संरक्षण
बिजली की आपूर्ति अति-वोल्टेज सुरक्षा वास्तव में उपयोगी है - कुछ पीएसयू विफलताएं उपकरण पर बड़े वोल्टेज को नुकसान पहुंचा सकती हैं। ओवर-वोल्टेज संरक्षण रैखिक नियामकों और स्विच मोड बिजली आपूर्ति दोनों पर ऐसा होने से रोकता है।
हालांकि आधुनिक बिजली आपूर्ति अब बहुत विश्वसनीय है, लेकिन हमेशा एक छोटा लेकिन वास्तविक मौका होता है कि वे विफल हो सकते हैं।
वे कई तरह से विफल हो सकते हैं और एक विशेष रूप से चिंताजनक संभावना यह है कि श्रृंखला पास तत्व, यानी मुख्य पास ट्रांजिस्टर या एफईटी इस तरह से विफल हो सकता है कि यह शॉर्ट सर्किट हो जाए। यदि ऐसा होता है तो एक बहुत बड़ा वोल्टेज जिसे अक्सर ओवर-वोल्टेज के रूप में संदर्भित किया जाता है, सर्किटरी पर दिखाई दे सकता है जिसे संचालित किया जा रहा है जिससे पूरे उपकरण को विनाशकारी क्षति हो सकती है।
ओवर-वोल्टेज सुरक्षा के रूप में थोड़ा अतिरिक्त सुरक्षा सर्किटरी जोड़कर, इस असंभावित लेकिन भयावह संभावना से बचाव करना संभव है।
उच्च मूल्य के उपकरणों के बहुत विश्वसनीय संचालन के लिए डिज़ाइन की गई अधिकांश बिजली आपूर्ति में कुछ प्रकार के ओवर-वोल्टेज संरक्षण शामिल होंगे ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि किसी भी बिजली आपूर्ति विफलता के परिणामस्वरूप उपकरण को नुकसान न पहुंचे। यह रैखिक बिजली आपूर्ति और स्विच मोड बिजली आपूर्ति दोनों पर लागू होता है।
कुछ बिजली आपूर्ति में ओवर-वोल्टेज सुरक्षा शामिल नहीं हो सकती है और इनका उपयोग महंगे उपकरणों को बिजली देने के लिए नहीं किया जाना चाहिए - थोड़ा इलेक्ट्रॉनिक सर्किट डिज़ाइन करना और एक छोटा ओवर-वोल्टेज सुरक्षा सर्किट विकसित करना और इसे अतिरिक्त आइटम के रूप में जोड़ना संभव है।
ओवर-वोल्टेज सुरक्षा मूल बातें
ऐसे कई तरीके हैं जिनसे बिजली की आपूर्ति विफल हो सकती है। हालांकि ओवर-वोल्टेज संरक्षण और सर्किट मुद्दों पर थोड़ा और समझने के लिए एक बहुत ही सरल जेनर डायोड और एक श्रृंखला पास ट्रांजिस्टर का उपयोग करके एक रैखिक वोल्टेज नियामक का एक सरल उदाहरण लेना आसान है।
जेनर डायोड और एमिटर फॉलोअर का उपयोग करते हुए बेसिक सीरीज रेगुलेटरहालांकि अधिक जटिल आपूर्ति बेहतर प्रदर्शन देती है, वे आउटपुट करंट को पास करने के लिए एक श्रृंखला ट्रांजिस्टर पर भी भरोसा करते हैं। मुख्य अंतर वह तरीका है जिसमें ट्रांजिस्टर के आधार पर नियामक वोल्टेज लगाया जाता है।
आमतौर पर इनपुट वोल्टेज ऐसा होता है कि श्रृंखला वोल्टेज नियामक तत्व में कई वोल्ट गिराए जाते हैं। यह श्रृंखला पास ट्रांजिस्टर को आउटपुट वोल्टेज को पर्याप्त रूप से विनियमित करने में सक्षम बनाता है। अक्सर श्रृंखला पास ट्रांजिस्टर में गिरा वोल्टेज अपेक्षाकृत अधिक होता है - 12 वोल्ट की आपूर्ति के लिए, आवश्यक विनियमन और तरंग अस्वीकृति आदि देने के लिए इनपुट 18 वोल्ट और भी अधिक हो सकता है।
इसका मतलब है कि वोल्टेज नियामक तत्व में गर्मी का एक महत्वपूर्ण स्तर हो सकता है और इनपुट पर दिखाई देने वाले किसी भी क्षणिक स्पाइक्स के साथ संयुक्त हो सकता है, इसका मतलब है कि हमेशा विफलता की संभावना होती है।
ट्रांजिस्टर श्रृंखला पास डिवाइस आमतौर पर एक खुले सर्किट की स्थिति में विफल हो जाएगा, लेकिन कुछ परिस्थितियों में, ट्रांजिस्टर कलेक्टर और एमिटर के बीच एक शॉर्ट सर्किट विकसित कर सकता है। यदि ऐसा होता है, तो वोल्टेज नियामक के आउटपुट में पूर्ण अनियमित इनपुट वोल्टेज दिखाई देगा।
यदि आउटपुट पर पूर्ण वोल्टेज दिखाई देता है, तो यह आपूर्ति किए जा रहे सर्किट में मौजूद कई IC को नुकसान पहुंचा सकता है। इस मामले में सर्किट आर्थिक मरम्मत से परे हो सकता है।
जिस तरह से स्विचिंग रेगुलेटर काम करते हैं, वह बहुत अलग है, लेकिन ऐसी परिस्थितियां हैं जिनमें बिजली की आपूर्ति के आउटपुट पर पूरा आउटपुट दिखाई दे सकता है।
रैखिक विनियमित बिजली आपूर्ति और स्विच मोड बिजली आपूर्ति दोनों के लिए, ओवर-वोल्टेज संरक्षण के किसी न किसी रूप की हमेशा सलाह दी जाती है।
अधिक वोल्टेज संरक्षण के प्रकार
कई इलेक्ट्रॉनिक तकनीकों की तरह, किसी विशेष क्षमता को लागू करने के कई तरीके हैं। यह अति-वोल्टेज संरक्षण के लिए सही है।
कई अलग-अलग तकनीकें हैं जिनका उपयोग किया जा सकता है, प्रत्येक की अपनी विशेषताओं के साथ। इलेक्ट्रॉनिक सर्किट डिजाइन चरण के दौरान किस विधि का उपयोग करना है, यह निर्धारित करते समय प्रदर्शन, लागत, जटिलता और संचालन के तरीके को तौला जाना चाहिए।
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एससीआर क्राउबार: जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है कि क्राउबार सर्किट अधिक वोल्टेज की स्थिति का अनुभव होने पर बिजली की आपूर्ति के आउटपुट में एक शॉर्ट सर्किट रखता है। आमतौर पर थाइरिस्टर, यानी एससीआर का उपयोग इसके लिए किया जाता है क्योंकि वे बड़ी धाराओं को स्विच कर सकते हैं और तब तक चालू रहते हैं जब तक कि कोई चार्ज फैल न जाए। थाइरिस्टर को वापस एक फ्यूज से जोड़ा जा सकता है जो रेगुलेटर को उड़ा देता है और उस पर कोई और वोल्टेज रखने से अलग करता है।
थाइरिस्टर क्राउबार ओवरवॉल्टेज प्रोटेक्शन सर्किटइस सर्किट में, जेनर डायोड को चुना जाता है ताकि इसका वोल्टेज आउटपुट के सामान्य ऑपरेटिंग वोल्टेज से ऊपर हो, लेकिन वोल्टेज के नीचे जहां नुकसान होगा। इस चालन में जेनर डायोड से कोई करंट प्रवाहित नहीं होता है क्योंकि इसका ब्रेकडाउन वोल्टेज नहीं पहुंचा है और थाइरिस्टर के गेट में कोई करंट प्रवाहित नहीं होता है और यह बंद रहता है। बिजली आपूर्ति सामान्य रूप से चलेगी।
यदि बिजली की आपूर्ति में श्रृंखला पास ट्रांजिस्टर विफल हो जाता है, तो वोल्टेज बढ़ना शुरू हो जाएगा - यूनिट में डिकूपिंग यह सुनिश्चित करेगा कि यह तुरंत नहीं बढ़े। जैसे ही यह ऊपर उठता है, यह उस बिंदु से ऊपर उठेगा जहां से जेनर डायोड का संचालन शुरू होता है और करंट थाइरिस्टर के गेट में प्रवाहित होगा जिससे यह ट्रिगर हो जाएगा।
जब थाइरिस्टर ट्रिगर होता है, तो यह बिजली की आपूर्ति के उत्पादन को जमीन पर कम कर देगा, जिससे सर्किटरी को होने वाली क्षति को रोका जा सकेगा। इस शॉर्ट सर्किट का उपयोग फ्यूज या अन्य तत्व को उड़ाने के लिए भी किया जा सकता है, वोल्टेज रेगुलेटर से बिजली निकालकर और यूनिट को और नुकसान से अलग कर सकता है।
अक्सर एक छोटे संधारित्र के रूप में कुछ डिकूपिंग को थाइरिस्टर के गेट से जमीन पर रखा जाता है ताकि यूनिट से तेज ट्रांजिस्टर या आरएफ को गेट कनेक्शन पर जाने से रोका जा सके और एक नकली ट्रिगर हो। हालाँकि इसे बहुत बड़ा नहीं बनाया जाना चाहिए क्योंकि यह विफलता के वास्तविक मामले में सर्किट फायरिंग को धीमा कर सकता है और सुरक्षा बहुत धीमी गति से हो सकती है।
थाइरिस्टर क्राउबार ओवरवॉल्टेज प्रोटेक्शन पर ध्यान दें:
बिजली आपूर्ति सर्किट में ओवरवॉल्टेज सुरक्षा प्रदान करने के लिए थाइरिस्टर या एससीआर, सिलिकॉन नियंत्रित रेक्टिफायर का उपयोग किया जा सकता है। उच्च वोल्टेज का पता लगाकर, सर्किट थाइरिस्टर को वोल्टेज रेल में शॉर्ट सर्किट या क्राउबार लगाने के लिए आग लगा सकता है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि यह वोल्टेज में उच्च तक नहीं बढ़ता है।
पर और अधिक पढ़ें थाइरिस्टर क्राउबार ओवरवॉल्टेज प्रोटेक्शन सर्किट।
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वोल्टेज क्लैम्पिंग: ओवर-वोल्टेज सुरक्षा का एक और बहुत ही सरल रूप वोल्टेज क्लैम्पिंग नामक एक दृष्टिकोण का उपयोग करता है। अपने सरलतम रूप में इसे विनियमित बिजली आपूर्ति के आउटपुट में रखे जेनर डायोड का उपयोग करके प्रदान किया जा सकता है। जेनर डायोड वोल्टेज को अधिकतम रेल वोल्टेज से थोड़ा ऊपर चुना जाता है, सामान्य परिस्थितियों में यह संचालित नहीं होगा। यदि वोल्टेज बहुत अधिक बढ़ जाता है, तो यह रेल वोल्टेज से थोड़ा ऊपर के मूल्य पर वोल्टेज को दबाना शुरू कर देगा।
यदि विनियमित बिजली की आपूर्ति के लिए एक उच्च वर्तमान क्षमता की आवश्यकता होती है तो ट्रांजिस्टर बफर के साथ जेनर डायोड का उपयोग किया जा सकता है। यह ट्रांजिस्टर के वर्तमान लाभ के बराबर एक कारक द्वारा साधारण जेनर डायोड सर्किट पर वर्तमान क्षमता में वृद्धि करेगा। चूंकि इस सर्किट के लिए एक पावर ट्रांजिस्टर की आवश्यकता होती है, संभावित वर्तमान लाभ स्तर कम होगा - संभवतः 20 - 50।
जेनर डायोड ओवर-वोल्टेज क्लैंप
(ए) - साधारण जेनर डायोड, (बी) - ट्रांजिस्टर बफर के साथ उच्च धारा -
वोल्टेज सीमित करना: जब स्विच मोड बिजली की आपूर्ति के लिए अधिक वोल्टेज संरक्षण की आवश्यकता होती है, तो बिजली अपव्यय आवश्यकताओं और घटकों के संभावित आकार और लागत के कारण एसएमपीएस क्लैंप और क्रॉबर तकनीकों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
सौभाग्य से अधिकांश स्विच मोड नियामक कम वोल्टेज की स्थिति में विफल हो जाते हैं। हालांकि, अधिक वोल्टेज की स्थिति के मामले में वोल्टेज सीमित करने की क्षमता रखना अक्सर विवेकपूर्ण होता है।
अक्सर यह ओवर-वोल्टेज की स्थिति को भांपकर और कनवर्टर को बंद करके प्राप्त किया जा सकता है। यह डीसी-डीसी कन्वर्टर्स के मामले में विशेष रूप से लागू होता है। इसे लागू करते समय, मुख्य आईसी नियामक के बाहर एक सेंस लूप को शामिल करना आवश्यक है - कई स्विच मोड रेगुलेटर और डीसी-डीसी कन्वर्टर्स सर्किट के बहुमत को प्राप्त करने के लिए एक चिप का उपयोग करते हैं। बाहरी सेंस लूप का उपयोग करना बहुत महत्वपूर्ण है क्योंकि यदि स्विच मोड रेगुलेटर चिप क्षतिग्रस्त हो जाती है जिससे ओवर-वोल्टेज की स्थिति पैदा हो जाती है, तो सेंस मैकेनिज्म भी क्षतिग्रस्त हो सकता है।स्पष्ट रूप से ओवर-वोल्टेज संरक्षण के इस रूप में ऐसे सर्किट की आवश्यकता होती है जो विशेष सर्किट और स्विच मोड बिजली आपूर्ति चिप्स के लिए विशिष्ट होते हैं।
सभी तीन तकनीकों का उपयोग किया जाता है और प्रभावी बिजली आपूर्ति ओवर-वोल्टेज सुरक्षा प्रदान कर सकती है। प्रत्येक के अपने फायदे और नुकसान हैं और तकनीक के चुनाव को दी गई स्थिति पर निर्भर करने की जरूरत है।