एकल-समाप्त प्राथमिक-प्रारंभ करनेवाला कनवर्टर

सिंगल-एंडेड प्राथमिक-प्रेरक कनवर्टर (एसईपीआईसी) डीसी-टू-डीसी कनवर्टर का एक प्रकार है। इसका इनपुट। SEPIC का आउटपुट नियंत्रण स्विच (S1) के कर्तव्य चक्र द्वारा नियंत्रित होता है।

एक SEPIC अनिवार्य रूप से एक बूस्ट कनर्वटर है जिसके बाद एक इनवर्टेड हिरन-बूस्ट कनवर्टर होता है, इसलिए यह एक पारंपरिक बक-बूस्ट कन्वर्टर के समान है, लेकिन नॉन-इनवर्टेड आउटपुट होने के फायदे हैं (आउटपुट में इनपुट के समान विद्युत ध्रुवीयता है), इनपुट से आउटपुट तक युगल ऊर्जा के लिए एक श्रृंखला संधारित्र का उपयोग करना (और इस प्रकार शॉर्ट-सर्किट आउटपुट के लिए अधिक शालीनता से प्रतिक्रिया कर सकता है), और सही शटडाउन में सक्षम होना: जब स्विच S1 पर्याप्त रूप से बंद हो जाता है, तो आउटपुट (V) 0) काफी भारी क्षणिक आवेश के बाद 0 V तक गिर जाता है। एसईपीआईसी उन अनुप्रयोगों में उपयोगी होते हैं जिनमें नियामक के इच्छित आउटपुट के ऊपर और नीचे बैटरी वोल्टेज हो सकता है। उदाहरण के लिए, एक लिथियम आयन बैटरी आमतौर पर 4.2 वोल्ट से 3 वोल्ट तक डिस्चार्ज होती है; यदि अन्य घटकों को 3.3 वोल्ट की आवश्यकता होती है, तो SEPIC प्रभावी होगा।

सर्किट ऑपरेशन
मूल SEPIC के लिए सर्किट आरेख चित्र 1 में दिखाया गया है। अन्य स्विच्ड मोड बिजली आपूर्ति (विशेष रूप से DC-to-DC कन्वर्टर्स) के साथ, SEPIC एक से DC-to-DC कनवर्टर के क्रम में संधारित्र और प्रारंभ करनेवाला्स के बीच ऊर्जा का आदान-प्रदान करता है। दूसरे को वोल्टेज। एक्सचेंज की गई ऊर्जा की मात्रा को स्विच S1 द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जो आमतौर पर MOSFET जैसा एक ट्रांजिस्टर होता है। एमओएसएफईटी द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर (बीजेटी) की तुलना में बहुत अधिक इनपुट प्रतिबाधा और कम वोल्टेज घटाव प्रदान करते हैं, और बायसिंग प्रतिरोधों की आवश्यकता नहीं होती है क्योंकि एमओएसएफईटी स्विचिंग को वर्तमान के बजाय वोल्टेज में अंतर द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जैसा कि बीजेटी के साथ होता है।

सतत मोड
एक SEPIC को निरंतर-चालन मोड (निरंतर मोड) में कहा जाता है यदि एक ऑपरेटिंग चक्र के दौरान इंडक्टर्स L1 और L2 के माध्यम से विद्युत धाराएं कभी भी शून्य पर नहीं गिरती हैं। एक SEPIC के स्थिर-अवस्था संचालन के दौरान, कैपेसिटर C1 (VC1) इनपुट वोल्टेज के बराबर है (वीin). क्योंकि कैपेसिटर C1 डायरेक्ट करंट (DC) को ब्लॉक करता है, इसके माध्यम से औसत करंट (IC1) शून्य है, प्रारंभ करनेवाला L2 को DC लोड करंट का एकमात्र स्रोत बनाता है। इसलिए, प्रारंभ करनेवाला L2 (IL2) औसत लोड करंट के समान है और इसलिए इनपुट वोल्टेज से स्वतंत्र है।

औसत वोल्टेज को देखते हुए, निम्नलिखित लिखा जा सकता है: $ V_{IN} = V_{L1} + V_{C1} + V_{L2}$ क्योंकि V का औसत वोल्टेजC1 वी के बराबर हैIN, मेंL1 = -वीL2. इस कारण से, दो इंडिकेटर्स एक ही कोर पर घाव हो सकते हैं, जो एक फ्लाईबैक कनवर्टर जैसा दिखता है, ट्रांसफॉर्मर-पृथक स्विच-मोड बिजली आपूर्ति टोपोलॉजी का सबसे बुनियादी। चूंकि वोल्टेज परिमाण में समान हैं, इसलिए वाइंडिंग की ध्रुवीयता को सही मानते हुए, पारस्परिक अधिष्ठापन पर उनका प्रभाव शून्य होगा। इसके अलावा, चूंकि वोल्टेज परिमाण में समान हैं, दो प्रेरकों से तरंग धाराएँ परिमाण में समान होंगी।

औसत धाराओं को निम्नानुसार अभिव्यक्त किया जा सकता है (औसत संधारित्र धाराएँ शून्य होनी चाहिए):

$I_{D1} = I_{L1} - I_{L2} $ जब स्विच S1 चालू होता है, तो वर्तमान IL1 बढ़ता है और धारा IL2 अधिक नकारात्मक हो जाता है। (गणितीय रूप से, यह तीर की दिशा के कारण घटता है।) वर्तमान I को बढ़ाने के लिए ऊर्जाL1 इनपुट स्रोत से आता है। चूँकि S1 थोड़ी देर बंद रहता है, और तात्कालिक वोल्टेज VL1 लगभग वीIN, वोल्टेज वीL2 लगभग -V हैC1. इसलिए, D1 खोला जाता है और संधारित्र C1 I में धारा के परिमाण को बढ़ाने के लिए ऊर्जा की आपूर्ति करता हैL2 और इस प्रकार L2 में संग्रहित ऊर्जा को बढ़ाता है। मैंL C2 द्वारा आपूर्ति की जाती है। इसकी कल्पना करने का सबसे आसान तरीका एक डी.सी. में सर्किट के बायस वोल्टेज पर विचार करना है। राज्य, फिर बंद करें S1।

जब स्विच S1 को बंद कर दिया जाता है, तो वर्तमान IC1 वर्तमान I के समान हो जाता हैL1, चूंकि इंडिकेटर्स करंट में तात्कालिक बदलाव की अनुमति नहीं देते हैं। वर्तमान आईL2 नकारात्मक दिशा में जारी रहेगा, वास्तव में यह कभी दिशा नहीं बदलता है। आरेख से यह देखा जा सकता है कि ऋणात्मक IL2 वर्तमान I में जोड़ देगाL1 लोड को दिए गए करंट को बढ़ाने के लिए। किरचॉफ के सर्किट कानूनों का उपयोग करना#किरचॉफ.27s वर्तमान कानून .28KCL.29|किरचॉफ का वर्तमान कानून, यह दिखाया जा सकता है कि मैंD1 = मैंC1 - मैंL2. तब यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि जब S1 बंद होता है, L2 और L1 दोनों से लोड को बिजली दी जाती है। हालाँकि, C1 को इस बंद चक्र के दौरान L1 द्वारा चार्ज किया जा रहा है (जैसा कि C2 by L1 और L2), और बदले में निम्नलिखित चक्र के दौरान L2 को रिचार्ज करेगा।

क्योंकि कैपेसिटर C1 में संभावित (वोल्टेज) हर चक्र में दिशा को उलट सकता है, एक गैर-ध्रुवीकृत कैपेसिटर का उपयोग किया जाना चाहिए। हालाँकि, कुछ मामलों में एक ध्रुवीकृत टैंटलम या इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर का उपयोग किया जा सकता है, क्योंकि कैपेसिटर C1 में संभावित (वोल्टेज) तब तक नहीं बदलेगा जब तक कि प्रारंभ करनेवाला L2 के साथ अनुनाद के आधे चक्र के लिए स्विच को लंबे समय तक बंद नहीं किया जाता है, और इस समय तक प्रारंभ करनेवाला L1 में करंट काफी बड़ा हो सकता है।

कैपेसिटर सीIN आदर्श सर्किट के विश्लेषण पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है, लेकिन परजीवी अधिष्ठापन और बिजली आपूर्ति के आंतरिक प्रतिरोध के प्रभाव को कम करने के लिए वास्तविक नियामक सर्किट में आवश्यक है।

कैपेसिटर C1 और प्रारंभ करनेवाला L2 के कारण SEPIC की बूस्ट/हिरन क्षमताएं संभव हैं। प्रारंभ करनेवाला L1 और स्विच S1 एक मानक बूस्ट कन्वर्टर बनाते हैं, जो एक वोल्टेज (VS1) जो V से अधिक हैIN, जिसका परिमाण स्विच S1 के कर्तव्य चक्र द्वारा निर्धारित किया जाता है। चूँकि C1 के सिरों पर औसत वोल्टेज V हैINआउटपुट वोल्टेज (वीO) वी हैS1 - मेंIN. अगर वीS1 डबल वी से कम हैIN, तब आउटपुट वोल्टेज इनपुट वोल्टेज से कम होगा। अगर वीS1 डबल V से बड़ा हैIN, तो आउटपुट वोल्टेज इनपुट वोल्टेज से अधिक होगा।

असंतुलित मोड
एक SEPIC को असंतुलित-चालन मोड या असंतुलित मोड में कहा जाता है यदि विद्युत प्रवाह L1 या L2 में से किसी एक के माध्यम से ऑपरेटिंग चक्र के दौरान शून्य तक गिरने की अनुमति है।

विश्वसनीयता और दक्षता
SEPIC की विश्वसनीयता और दक्षता के लिए डायोड D1 का वोल्टेज ड्रॉप और स्विचिंग समय महत्वपूर्ण है। डायोड के स्विचिंग समय को बहुत तेज होना चाहिए ताकि इंडिकेटर्स में उच्च वोल्टेज स्पाइक उत्पन्न न हो, जिससे घटकों को नुकसान हो सकता है। फास्ट डायोड या स्कॉटकी डायोड का उपयोग किया जा सकता है।

इंडिकेटर्स और कैपेसिटर में प्रतिरोधों का कनवर्टर दक्षता और आउटपुट रिपल पर भी बड़ा प्रभाव हो सकता है। कम श्रृंखला प्रतिरोध वाले इंडक्टर्स गर्मी के रूप में कम ऊर्जा को नष्ट करने की अनुमति देते हैं, जिसके परिणामस्वरूप अधिक दक्षता होती है (इनपुट शक्ति का एक बड़ा हिस्सा लोड में स्थानांतरित किया जा रहा है)। कम समतुल्य श्रृंखला प्रतिरोध (ESR) वाले कैपेसिटर का उपयोग C1 और C2 के लिए भी किया जाना चाहिए ताकि तरंग को कम किया जा सके और हीट बिल्ड-अप को रोका जा सके, विशेष रूप से C1 में जहां करंट बार-बार दिशा बदल रहा है।

नुकसान

 * बक-बूस्ट कन्वर्टर की तरह, SEPIC में एक स्पंदित आउटपुट करंट होता है। इसी तरह के Ćuk कन्वर्टर में यह नुकसान नहीं है, लेकिन इसमें केवल नकारात्मक आउटपुट ध्रुवीयता हो सकती है, जब तक कि पृथक Ćuk कनवर्टर का उपयोग नहीं किया जाता है।
 * चूंकि SEPIC कनवर्टर अपनी सारी ऊर्जा श्रृंखला संधारित्र के माध्यम से स्थानांतरित करता है, इसलिए उच्च धारिता और वर्तमान संचालन क्षमता वाले संधारित्र की आवश्यकता होती है।
 * कन्वर्टर के चौथे क्रम की प्रकृति भी SEPIC कन्वर्टर को नियंत्रित करना मुश्किल बना देती है, जिससे यह केवल बहुत धीमी गति से भिन्न अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हो जाता है।

यह भी देखें

 * स्विच्ड-मोड बिजली आपूर्ति (एसएमपीएस)
 * डीसी से डीसी कनवर्टर
 * बक कन्वर्टर
 * बूस्ट कनर्वटर
 * बक-बूस्ट कन्वर्टर
 * फ्लाईबैक कन्वर्टर
 * औक परिवर्तक

संदर्भ

 * Maniktala, Sanjaya. Switching Power Supply Design & Optimization, McGraw-Hill, New York 2005
 * SEPIC Equations and Component Ratings, Maxim Integrated Products. Appnote 1051, 2005.
 * TM SEPIC converter in PFC Pre-Regulator, STMicroelectronics. Application Note AN2435. This application note presents the basic equation of the SEPIC converter, in addition to a practical design example.
 * High Frequency Power Converters, Intersil Corporation. Application Note AN9208, April 1994. This application note covers various power converter architectures, including the various conduction modes of SEPIC converters.