रोयर ऑसिलेटर: Difference between revisions
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'''''रॉयर दोलित्र''''' एक इलेक्ट्रॉनिक विश्रांति दोलित्र है जो मुख्य विद्युत् कार्यप्रणाली में संतृप्य-क्रोड [[ट्रांसफार्मर]] को नियोजित करता है। इसका आविष्कार और पेटेंट अप्रैल 1954 में रिचर्ड एल. ब्राइट और जॉर्ज एच. रॉयर द्वारा किया गया था, जो पेटेंट पर सह-आविष्कारक के रूप में सूचीबद्ध हैं।<ref>[https://patents.google.com/patent/US2783384A/en?oq=US2783384A Royer oscillator circuit United States Patent 2783384]</ref> इसमें सरलता, कम घटक गणना, [[आयत|समानान्तर]] तरंगरूप और ट्रांसफार्मर वियोजन के लाभ हैं। प्रतिवर्तित्र होने के साथ-साथ, इसका उपयोग गैल्वेनिक रूप से पृथक दिष्ट-धारा-'''दिष्ट-धारा संपरिवर्तित्र''' के रूप में किया जा सकता है जब ट्रांसफॉर्मर निर्गम कुंडलन एक उपयुक्त अदिष्टकारी चरण से जुड़ा होता है, इस स्थिति में परिणामी उपकरण को सामान्य रूप से रॉयर संपरिवर्तित्र कहा जाता है। | |||
इसके कुछ नुकसान हैं, सबसे उल्लेखनीय यह है कि इसका | इसके कुछ नुकसान हैं, सबसे उल्लेखनीय यह है कि इसका निर्गम विद्युत-दाब (आयाम और आवृत्ति दोनों) निविष्ट विद्युत-दाब पर दृढ़ता से निर्भर है, और रॉयर द्वारा पेटेंट किए गए मूल डिजाइन में महत्वपूर्ण बदलाव किए बिना इसे दूर नहीं किया जा सकता है। अन्य नुकसान यह है कि ट्रांसफॉर्मर में बिजली की हानि बहुत महत्वपूर्ण हो सकती है क्योंकि इसे डिजाइन आवृत्ति पर अधिकतम (संतृप्य) चुंबकीय प्रवाह घनत्व पर काम करना चाहिए। इसलिए, ट्रांसफॉर्मर रोयर प्रतिवर्तित्र का एक महत्वपूर्ण घटक है जिसका प्रभाव (a) इसके कार्य (निर्गम विद्युत-दाब का आयाम और आवृत्ति) पर पड़ता है, और (b) यह उस कार्य (समग्र दक्षता) को कितनी अच्छी तरह करता है। | ||
== विवरण == | == विवरण == | ||
[[File:Royer Circuit1.gif|250px|thumb|रोयर दोलित्र परिपथ]] | [[File:Royer Circuit1.gif|250px|thumb|रोयर दोलित्र परिपथ]] | ||
[[File:DC-AC inverter of the Royer circuit.jpg|250px|thumb|55 हर्ट्ज दिष्ट-धारा-प्रत्यावर्ती धारा प्रतिवर्तित्र]]रॉयर दोलित्र परिपथ में एक | [[File:DC-AC inverter of the Royer circuit.jpg|250px|thumb|55 हर्ट्ज दिष्ट-धारा-प्रत्यावर्ती धारा प्रतिवर्तित्र]]रॉयर दोलित्र परिपथ में एक संतृप्य-क्रोड ट्रांसफॉर्मर होता है जिसमें केंद्र-टैप की गई प्राथमिक कुंडलन, पुनर्निवेशन कुंडलन और (वैकल्पिक रूप से) [[माध्यमिक वाइंडिंग|माध्यमिक कुंडलन]] होती है। प्राथमिक के दो हिस्सों को [[पुश-पुल कनवर्टर|दाब एवं खींच अभिविन्यास]] में दो [[ट्रांजिस्टर|प्रतिरोधान्तरित्र]] द्वारा संचालित किया जाता है। पुनर्निवेशन कुंडलन सकारात्मक [[प्रतिक्रिया]] प्रदान करने के लिए ट्रांसफॉर्मर विद्युत् की एक छोटी मात्रा को वापस प्रतिरोधान्तरित्र आधारमें जोड़ता है, जिससे दोलन उत्पन्न होता है। दोलन आवृत्ति अधिकतम [[चुंबकीय प्रवाह]] घनत्व, बिजली आपूर्ति विद्युत-दाब और [[प्राथमिक वाइंडिंग|प्राथमिक कुंडलन]] के स्वप्रेरकत्व द्वारा निर्धारित की जाती है। | ||
सामान्य रोयर [[स्क्वेर वेव|वर्ग तरंग]] निर्गम विद्युत-दाब उत्पन्न करता है, <ref>Pressman et al., p. 266</ref> जो कुछ अनुप्रयोगों के लिए लाभ हो सकता है। इस वर्ग तरंग निर्गम विद्युत-दाब को एक उपयुक्त दिष्टकारी चरण (सामान्य रूप से एक डायोड पूर्ण तरंग संपर्क जिसके बाद एक निस्पंदन चोक और समरेखण संधारित्र होता है) से गुजारकर निरंतर विद्युत-दाब (दिष्ट धारा) में परिवर्तित किया जा सकता है। | |||
यह परिपथ दो | यह परिपथ दो स्थितियों के बीच स्विच करने के लिए पूरी तरह से चुंबकीय क्रोड संतृप्यि पर निर्भर करता है, जिसके तीन (3) महत्वपूर्ण परिणाम हैं: - | ||
सबसे पहले, हिस्टैरिसीस नुकसान के कारण | सबसे पहले, हिस्टैरिसीस नुकसान के कारण क्रोड में बिजली की हानि अधिक होती है, जिससे बिजली रूपांतरण दक्षता कम हो जाती है। चुंबकीय सामग्री में बिजली की हानि 2 और 3 के बीच की शक्ति के लिए निर्माण किए गए अधिकतम प्रवाह-घनत्व के समानुपाती होती है, और आवृत्ति 1 और 2 के बीच की शक्ति तक बढ़ जाती है, स्टाइनमेट्ज़ के समीकरण को देखें। | ||
दूसरे, संचालन की आवृत्ति की ऊपरी सीमा होती है। यह व्यावहारिक रॉयर | दूसरे, संचालन की आवृत्ति की ऊपरी सीमा होती है। यह व्यावहारिक रॉयर संपरिवर्तित्र को समान विद्युत् निर्धारण के स्विच-मोड ऊर्जा आपूर्ति के अधिक आधुनिक उदाहरणों की तुलना में बड़ा और सघन बनाता है जो बहुत अधिक आवृत्तियों पर काम करते हैं। | ||
तीसरा, यह उपयुक्त | तीसरा, यह उपयुक्त क्रोड सामग्री के चयन को सीमित करता है, यहां कुछ सामान्य सामग्रियों की सूची दी गई है (बिजली हानि घनत्व पर ध्यान दें): | ||
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|- | |- | ||
! मुख्य सामग्री !! | ! मुख्य सामग्री !! संतृप्यि प्रवाह घनत्व / G !! 50 किलोहर्ट्ज़ पर मुख्य हानि W/cm<sup>3</sup> | ||
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| तोशिबा एमबी || 6000 || 0.49 | | तोशिबा एमबी || 6000 || 0.49 | ||
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== अनुप्रयोग == | == अनुप्रयोग == | ||
कुछ दिष्ट-धारा-प्रत्यावर्ती धारा | कुछ दिष्ट-धारा-प्रत्यावर्ती धारा प्रतिवर्तित्र में उत्कृष्ट रॉयर दोलित्र परिपथ का उपयोग किया जाता है जहां भार के लिए वर्ग तरंग निर्गम स्वीकार्य है। 1970 के दशक में दिष्ट धारा-दिष्ट धारा संपरिवर्तित्र रूप(रॉयर संपरिवर्तित्र) अपेक्षाकृत अधिक लोकप्रिय था, उस समय के समय इसे सामान्य रूप से द्विघ्रुवीय प्रतिरोधान्तरित्र के साथ प्रयुक्त किया गया था।<ref name="Golio2010">{{cite book|author=Mike Golio|title=आरएफ और माइक्रोवेव हैंडबुक|url=https://books.google.com/books?id=UIHMnx0k9oAC&pg=SA3-PA66|year=2010|publisher=CRC Press|isbn=978-1-4200-3676-3|page=3–66}}</ref> हालांकि, ऊपर बताए गए नुकसान के कारण बिजली का स्तर सामान्य रूप से कुछ सौ वाट से कम तक सीमित होता है। | ||
== संस्करण और | == संस्करण और संशोधन == | ||
===जेन्सेन दोलित्र/ | ===जेन्सेन दोलित्र/संपरिवर्तित्र=== | ||
स्विचिंग | स्विचिंग प्रतिरोधान्तरित्र को केवल नियंत्रण संकेत प्रदान करने के लिए एक अलग संतृप्य चुंबकीय क्रोड का उपयोग करके, मुख्य ट्रांसफार्मर को अब संतृप्य करने की आवश्यकता नहीं है और इसलिए इसकी बिजली हानि अपेक्षाकृत अधिक कम हो सकती है। चूंकि जोड़ा गया ट्रांसफॉर्मर मुख्य ट्रांसफॉर्मर की तुलना में बहुत छोटा होता है, इसलिए संतृप्यि में संचालन के कारण इसका बिजली नुकसान मुख्य ट्रांसफॉर्मर को संतृप्यि में संचालित करने की तुलना में बहुत कम बिजली नुकसान होता है। इसके परिणामस्वरूप समग्र संपरिवर्तित्र दक्षता में महत्वपूर्ण संशोधन हुआ है और दिष्ट-धारा-प्रत्यावर्ती धारा प्रतिवर्तित्र और दिष्ट-धारा-दिष्ट-धारा संपरिवर्तित्र के बहुत अधिक बिजली निर्धारण के कार्यान्वयन की स्वीकृति मिलती है। इसके अतिरिक्त, डिजाइनर अब उपयुक्त घटकों और सामग्रियों की एक विस्तृत श्रृंखला से मुख्य ट्रांसफॉर्मर का चयन या डिजाइन करने के लिए स्वतंत्र है। यह संशोधन पहली बार 1955 में जेन्सेन द्वारा पेटेंट कराया गया था, जब रॉयर ने 06-अप्रैल-1954 को अपना पेटेंट फाइल किया था। (यूएस पेटेंट #2774878 देखें, 29-अगस्त-1955 मे फाइल किया गया)। | ||
===धारा- | ===धारा-भरित रॉयर/जेन्सेन संपरिवर्तित्र=== | ||
मूल रॉयर दोलित्र की एक | मूल रॉयर दोलित्र की एक कमी यह है कि स्विचिंग प्रतिरोधान्तरित्र पर दबाव स्विचिंग संक्रमण समय के समय अधिक होता है (यह वह समय है जब प्रतिरोधान्तरित्र स्विच या तो स्थिति बदल रहा है (a) ऑफ से ऑन, या (b) ऑन से ऑफ ) इस समय के समय, प्रतिरोधान्तरित्र एक साथ उच्च विद्युत-दाब और उच्च धारा दोनों का अनुभव करते हैं, जिससे प्रतिरोधान्तरित्र के अंदर उच्च तात्कालिक शक्ति अपव्यय होता है। निविष्ट ऊर्जा आपूर्ति और ट्रांसफॉर्मर केंद्र टैप के बीच प्रेरक डालकर इस कमी को दूर किया जाता है। यह प्रेरक केंद्र-टैप विद्युत-दाब को पूर्वोक्त स्विचिंग संक्रमण समय के समय निविष्ट धारा को अपेक्षाकृत स्थिर रखते हुए (इसलिए नाम धारा-भरित) रखने की स्वीकृति देता है, इस प्रकार प्रत्येक प्रतिरोधान्तरित्र में विद्युत-दाब को कम करने की स्वीकृति देता है जबकि धारा को एक से स्थानांतरित किया जाता है। प्रतिरोधान्तरित्र दूसरे के लिए, जिससे प्रतिरोधान्तरित्र तात्कालिक बिजली अपव्यय को बहुत कम कर देता है। इस उन्नत संस्करण को कुछ पुस्तकों में धारा-भरित रॉयर दोलित्र कहा जाता है।<ref>Pressman et al., p. 271</ref> | ||
यह | इस संशोधन के अधिकांश उदाहरणों में, यह डिज़ाइनर अभिप्राय पूर्वक इस प्रेरक (हेनरी की इकाइयाँ, https://en.wikipedia.org/wiki/Henry_(unit)) के स्वप्रेरकत्व मूल्य का चयन करता है ताकि पर्याप्त रूप से बड़ा हो सके ताकि इसमें प्रवाहित होने वाली धारा प्रेरक अपेक्षाकृत स्थिर है; सामान्य रूप से धारा में एक छोटा तरंग घटक होता है,मान लीजिए कि औसत मूल्य के 30% से कम का शिखर-से-शिखर तरंग है। ऐसे स्थितियों में, इस प्रेरक को दिष्ट-धारा चोक या सिर्फ चोक कहा जाता है, [[चोक (इलेक्ट्रॉनिक्स)]] देखें। | ||
=== विनियमित धारा- | यह संशोधन ऊपर बताए गए जेन्सेन संपरिवर्तित्र पर भी प्रयुक्त हो सकता है। | ||
एक और शोधन | |||
=== विनियमित धारा-भरित रॉयर/जेन्सेन संपरिवर्तित्र === | |||
एक और शोधन निविष्ट विद्युत-दाब स्रोत और चोक (प्रेरक) के बीच एक अवक्रम संपरिवर्तित्र का जोड़ है। इस अवक्रम संपरिवर्तित्र का उपयोग चोक में प्रवाहित धारा को नियंत्रित करने के लिए किया जा सकता है, जिससे निर्गम विद्युत-दाब को नियंत्रित किया जा सकता है। यह परिशोधन, निश्चित रूप से, मूल रोयर और जेन्सेन संस्करण दोनों के लिए समान प्रभावशीलता के साथ प्रयुक्त किया जा सकता है। इसका एक प्रारंभिक उदाहरण यूएस पेटेंट में जोन्स द्वारा दाखिल 05-सितंबर-1980, यूएस 4,344,122 में पाया जा सकता है। | |||
== बाद के विकास == | == बाद के विकास == | ||
प्रौद्योगिकी हमेशा आगे बढ़ रही है, और स्व-दोलन परिपथ का विकास इस संबंध में अलग नहीं है। 1959 में, रॉयर दोलित्र के पेटेंट और प्रकाशित होने के कुछ ही वर्षों बाद, एक नए दोलित्र का आविष्कार किया गया था जिसे सामान्य रूप से बैक्सैंडल प्रतिवर्तित्र/ | प्रौद्योगिकी हमेशा आगे बढ़ रही है, और स्व-दोलन परिपथ का विकास इस संबंध में अलग नहीं है। 1959 में, रॉयर दोलित्र के पेटेंट और प्रकाशित होने के कुछ ही वर्षों बाद, एक नए दोलित्र का आविष्कार किया गया था जिसे सामान्य रूप से बैक्सैंडल प्रतिवर्तित्र/संपरिवर्तित्र के रूप में संदर्भित किया जाता है क्योंकि यह पीटर जेम्स बैक्संडल द्वारा पेटेंट कराया गया था (पीटर बैक्संडल देखें), (संदर्भ देखें) जीबी पेटेंट 959,550, 13-मार्च-1959 दायर किया गया), और प्रारंभ में उनके द्वारा 1959 के सम्मेलन पत्र <ref>P.J. Baxandall, "[https://web.archive.org/web/20211222202712/http://www.sophia-electronica.com/Baxandall1959JM.pdf Transistor Sine-Wave LC Oscillators]", ''International Convention on Transistors and Associated Semiconductor Devices'', 25 May 1959, fig 5, p. 751</ref> में प्रकाशित किया गया था जो स्पष्ट रूप से इसके संचालन का वर्णन करता है। हालांकि बैक्सैंडल प्रतिवर्तित्र/संपरिवर्तित्र वास्तव में अपने स्वयं के विकिपीडिया लेख के योग्य है, यहाँ इसका संक्षेप में उल्लेख किया गया है क्योंकि इसे कभी-कभी प्रतिध्वनित रॉयर के रूप में संदर्भित किया जाता है; हालाँकि, जैसा कि निम्टेपिखित दिखाएगा, यह एक गलत नाम है क्योंकि इसके संचालन का सिद्धांत मूल रोयर से पूरी तरह अलग है। | ||
===सिनवेव दोलित्र (बैक्संडल, उर्फ | ===सिनवेव दोलित्र (बैक्संडल, उर्फ प्रतिध्वनित रॉयर बनाम मूल रॉयर)=== | ||
अन्य स्व-दोलक प्रतिवर्तित्र/संपरिवर्तित्र डिज़ाइन है जिसे बैक्सैंडल संपरिवर्तित्र (कभी-कभी गलत तरीके से प्रतिध्वनित रॉयर कहा जाता है) के रूप में जाना जाता है, जो एक वर्ग तरंग विद्युत-दाब के अतिरिक्त एक साइनवेव निर्गम विद्युत-दाब उत्पन्न करता है, जिसका उपयोग दिष्ट-धारा-दिष्ट-धारा रूपांतरण के लिए भी किया जाता हैजब एक उपयुक्त सुधारक चरण से जुड़ा हो। यह पहली बार 1959 में पीटर जेम्स बैक्संडल [https://en.wikipedia.org/wiki/Peter_Baxandall] द्वारा वर्णित किया गया था (GB पेटेंट 959,550 देखें, 13-मार्च-1959 दायर किया गया)। रॉयर दोलक और बैक्संडल दोलक के बीच तीन प्रमुख अंतर हैं, इन अंतरों को बिजली रूपांतरण के क्षेत्र में उनके (दिष्ट-धारा-प्रत्यावर्ती धारा [https://en.wikipedia.org/wiki/Power_inverter) ], या दिष्ट-धारा-दिष्ट-धारा [https://en.wikipedia.org/wiki/DC-to-DC_converter]) अनुप्रयोग के संदर्भ में नीचे समझाया गया है। | |||
[[File:Royer oscillator.gif|Baxandall कनवर्टर (संधारित्र और प्रारंभ करनेवाला के जोड़ पर ध्यान दें) | थंब | 300px]] | [[File:Royer oscillator.gif|Baxandall कनवर्टर (संधारित्र और प्रारंभ करनेवाला के जोड़ पर ध्यान दें) | थंब | 300px]] | ||
सबसे पहले, एक चोक (प्रेरक) ट्रांसफार्मर प्राथमिक टेप को आपूर्ति विद्युत-दाब के साथ श्रृंखला में जुड़ा हुआ है। ऊपर बताए गए रॉयर के धारा-भरित परिवर्त रूप के अनुसार, यह बैक्संडल प्रतिवर्तित्र को धारा-भरित बनाता है। | |||
अंत में, तीसरा प्रमुख अंतर यह है कि ट्रांसफॉर्मर | दूसरे, ट्रांसफॉर्मर के समानांतर एक संधारित्र जोड़कर एक प्रतिध्वनित समस्वरित परिपथ बनाया जाता है, या तो स्विचिंग प्रतिरोधान्तरित्र के पार प्राथमिक पक्ष, या निर्गम कुंडलन में द्वितीयक पक्ष, या दोनों का संयोजन होता है। इस परिवर्तन का अर्थ है कि बैक्संडल निर्गम विद्युत-दाब एक साइन-वेव ([[साइन लहर|साइन तरंग]] देखें) है, जबकि उत्कृष्ट रोयर परिपथ निर्गम विद्युत-दाब एक वर्ग तरंग (वर्ग तरंग देखें) है। | ||
अंत में, तीसरा प्रमुख अंतर यह है कि ट्रांसफॉर्मर संतृप्य नहीं होता है या नहीं होना चाहिए। दो प्रतिरोधान्तरित्र के बीच स्विच करना केवल प्राकृतिक अनुनाद के माध्यम से लाया जाता है जो प्रेरक और एक संधारित्र के बीच होता है, और चुंबकीय घटक की संतृप्यि से नहीं होता है। यह इन दो दोलित्र के बीच मूलभूत अंतर है: रॉयर एक चुंबकीय घटक (संदर्भ [[संतृप्ति (चुंबकीय)|संतृप्यि (चुंबकीय)]]) की संतृप्यि के कारण स्व-दोलन करता है, जबकि L-C अनुनाद (अनुनाद देखें) के कारण बैक्सडॉल स्व-दोलन करता है। | |||
====संचालन==== | ====संचालन==== | ||
जब एक | जब एक प्रतिरोधान्तरित्र चालू होता है, तो इसका संग्राहक विद्युत-दाब शून्य के करीब होता है और यह निविष्ट चोक की धारा को प्राथमिक कुंडलन में से एक में निर्देशित करता है। वहीं, दूसरा प्रतिरोधान्तरित्र बंद है, इसका धारा शून्य है जबकि इसका विद्युत-दाब अर्ध-ज्या (peak = Vin * PI) है। प्रतिरोधान्तरित्र बारी-बारी से ट्रांसफार्मर की प्रत्येक प्राथमिक कुंडलन में निविष्ट धारा को निर्देशित करते हैं। प्राथमिक कुंडलन में विरोधी धाराएं हमेशा संतुलित रहती हैं लेकिन संपूर्ण प्राथमिक पूरी साइनवेव को देखती है। इस तरह, प्रतिरोधान्तरित्र को कर्षापकर्ष मोड में बारी-बारी से पूरी तरह से चालू और बंद करने की स्वीकृति देते हुए एक साइनवेव उत्पन्न करने में सक्षम होता है। यह रोयेर परिवर्तक से एकमात्र समानता है। | ||
ट्रांसफॉर्मर केंद्र-टैप नोड पर विद्युत-दाब ऊपर और नीचे झूलता है क्योंकि प्रेरक धारा परिवर्तन का विरोध करता है। परिणामस्वरूप तरंग रूप एक पूर्ण तरंग दिष्टकारी ([[ सही करनेवाला | दिष्टकारी]] देखें) के निर्गम की तरह दिखाई देता है। दिष्ट-धारा आपूर्ति विद्युत-दाब औसत के बराबर है, इसलिए टेप लगभग (pi/2)*वीसीसी पर अधिकतम है। जैसा कि ट्रांसफार्मर प्राथमिक पर 2: 1 स्व-परिणामित्र की तरह काम करता है, बंद प्रतिरोधान्तरित्र संग्राहक विद्युत-दाब दोगुना या पीआई गुना वीसीसी तक पहुंच जाता है। | |||
==== अनुप्रयोग ==== | |||
बेल टेलीफोन प्रयोगशालाओं को निर्धारित किए गए दिष्ट-धारा-दिष्ट-धारा संपरिवर्तित्र के लिए 1973 के पेटेंट में एक समान विचार को नियोजित करने वाला एक परिपथ दिखाई देता है।<ref>[https://patents.google.com/patent/US3818314A/en?oq=US3818314A United States Patent 3818314 Fig. 3]</ref> जो दिलचस्प रूप से अनुनाद और चुंबकीय संतृप्यि दोनों का उपयोग करता है। | |||
टेक्ट्रोनिक्स 547 दोलनदर्शी के के [[कैथोड रे ट्यूब|कैथोड किरण नलिका]] को चलाने में इस प्रकार के एक परिपथ का उपयोग किया गया था।<ref name="Williams1998">{{cite book|author=Jim Williams|title=एनालॉग सर्किट डिजाइन की कला और विज्ञान|year=1998|publisher=Newnes|isbn=978-0-08-049943-7|page=145}}</ref> | |||
बैक्सैंडल संपरिवर्तित्र का एक अन्य अनुप्रयोग शीत कैथोड प्रतिदीप्त दीप (सीसीएफएल) को विद्युत देने में है, शीत कैथोड प्रतिदीप्त दीप प्रतिवर्तित्र देखें। [[सीसीएफएल|शीत कैथोड प्रतिदीप्त दीप]] [[हार्मोनिक्स]] की उपस्थिति में अपने धारा-से-प्रकाश उत्पादन दक्षता में गिरावट प्रदर्शित करते हैं, इसलिए उन्हें वर्ग तरंग की तुलना में साइनवेव के साथ परिचालन करना अच्छा होता है।<ref>Williams (1998), p. 157</ref> प्रकाश तीव्रता समायोजन प्रदान करने के लिए, एक एकीकृत परिपथ सामान्य रूप से एक अतिरिक्त प्रतिरोधान्तरित्र के द्वार में एक स्पंद-चौड़ाई मॉडुलन सिग्नल परिचालन करती है, जिससे निवेशन चोक के साथ एक अवक्रम (विरोध) संपरिवर्तित्र बनता है।<ref>{{cite web | url=https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ucc3973.pdf | title=BiCMOS शीत कैथोड फ्लोरोसेंट लैंप चालक नियंत्रक| publisher=Unitrode Products/Texas Instruments | accessdate=30 August 2020 }} (includes UCC3973 data sheet)</ref> अन्य एकीकृत परिपथ दो दोलित्र प्रतिरोधान्तरित्र को भी नियंत्रित करते हैं और ऐसा करने के लिए ट्रांसफॉर्मर मध्य टैप की शून्य अपघर्षण को संवेदित्र करते हैं।<ref>{{cite web | url=https://www.ti.com/lit/ds/symlink/uc3872.pdf | title=गुंजयमान लैंप गिट्टी नियंत्रक| publisher=Unitrode/Texas Instruments | accessdate=30 August 2020 }} (UC3872 data sheet)</ref> | |||
बैक्सैंडल संपरिवर्तित्र का उपयोग हाल ही में कम-विद्युत-दाब स्रोतों से प्रतिदीप्ति नलिका चलाने में किया गया है, प्रायः आपातकालीन प्रकाश व्यवस्था और शिविरण आदि के लिए पुनःआवेशनीय बैटरी का उपयोग किया जाता है। ऐसा लगता है कि सुसंहत प्रतिदीप्त दीप (सीएफएल) के लिए यह संस्करण अधिकांश दो-प्रतिरोधान्तरित्र परिचालनो का अग्रदूत रहा है, जिसे हाल ही में कम विद्युत-दाब वाले प्रकाश उत्सर्जक डायोड दीप चलाने के लिए बढ़ाया गया है। | |||
==== नामकरण भ्रम: बैक्संडल बनाम प्रतिध्वनित रॉयर ==== | |||
मूल रॉयर दोलित्र/प्रतिवर्तित्र स्व-दोलक परिपथ का एक उदाहरण है क्योंकि इसके संचालन की आवृत्ति पूरी तरह से बिजली के बाहरी स्रोत (निविष्ट दिष्ट-धारा विद्युत-दाब) और कम से कम एक मुख्य विद्युत् घटक द्वारा निर्धारित की जाती है जो पूरी शक्ति को संसाधित करता है। उपकरण के माध्यम से गुजरता है, नीचे नोट 1 देखें। स्व-दोलक प्रतिवर्तित्र (और संपरिवर्तित्र) के अन्य उदाहरण हैं जिन्हें कभी-कभी एक ही नाम रॉयर (या उसके रूपांतर) द्वारा संदर्भित किया जाता है, इस तथ्य के होने के बाद कि वे पूरी तरह से अलग सिद्धांतों द्वारा संचालित होते हैं। बैक्सैंडल दोलक एक उल्लेखनीय उदाहरण है, क्योंकि इसे कभी-कभी प्रतिध्वनित रॉयर, या स्व-प्रतिध्वनि रॉयर, या L-C रॉयर के रूप में संदर्भित किया जाता है, लेकिन इसके संचालन का चुंबकीय संतृप्यि से कोई संबंध नहीं है, जिस पर रॉयर निर्भर करता है, यह सिद्धांत पर काम करता है विद्युत ऊर्जा की प्राकृतिक प्रतिध्वनि जो उनके गैर-संतृप्य अवस्था में काम करने वाले प्रेरकों और संधारित्र के बीच होती है। बैक्सैंडल दोलक में चुंबकीय संतृप्यि सामान्य रूप से अत्यधिक अवांछनीय होती है, और वास्तव में, अधिकांश बिजली रूपांतरण उपकरण के डिजाइनर इससे बचने के लिए बहुत सावधानी रखते हैं। तथ्य यह है कि मूल रोयर अपने मुख्य विद्युत् ट्रांसफॉर्मर क्रोड के चुंबकीय संतृप्यि का उपयोग संचालन के मुख्य सिद्धांत के रूप में करता है, जो पिछले कुछ दशकों में बिजली रूपांतरण के क्षेत्र में नियोजित परिपथ की विस्तृत श्रृंखला के बीच अपेक्षाकृत अधिक अद्वितीय बनाता है; इसलिए इसका नाम अन्य बिजली रूपांतरण परिपथों पर असावधानी से प्रयुक्त नहीं किया जाना चाहिए जो समान सिद्धांत पर निर्भर नहीं करते हैं। | |||
दुर्भाग्य से, यह नामकरण भ्रम आधुनिक साहित्य में प्रचलित हो गया है (उदाहरण के लिए, आँकड़ा पत्र <ref>https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX1739-MAX1839.pdf</ref>), और परिपथ डिजाइन की कला के दो उच्च सम्मानित चिकित्सकों के बीच इस आदान-प्रदान के विषयों में से एक है।<ref>EDN letter exchange "[http://www.edn.com/Pdf/ViewPdf?contentItemId=4345505 A Royer by any other name]" between Bryce Hesterman and [[Jim Williams (analog designer)|Jim Williams]]. Published on 21 November 1996 </ref> | |||
रॉयर दोलक स्व-दोलन परिपथ के प्रारंभी उदाहरणों में से एक था जो व्यापक रूप से उपयोग और लोकप्रिय हो गया था, इसलिए यह संभव्यता समझ में आता है कि अगले दशकों में रॉयर नाम अन्य स्व-दोलन परिपथों पर प्रयुक्त किया गया था। इसके अतिरिक्त, मुख्य बिजली ट्रांसफार्मर के चुंबकीय संतृप्यि के आधार पर स्व-दोलक प्रतिवर्तित्र / संपरिवर्तित्र परिपथ लिखने की तुलना में रॉयर या रॉयर-श्रेणी शब्द अधिक सुविधाजनक है। हालांकि, हमें रॉयर नाम का गलत उपयोग करने से बचना चाहिए क्योंकि यह केवल भ्रम उत्पन्न कर सकता है। इन परिपथों का पहली बार आविष्कार किए हुए अब 50 से अधिक वर्ष हो गए हैं, इसलिए रॉयर नाम केवल उन परिपथों पर प्रयुक्त किया जाना चाहिए जो मूल पेटेंट की अवधारणाओं का दृढ़ता से अनुसरण करते हैं। | |||
रॉयर दोलक स्व-दोलन परिपथ के | |||
रॉयर दोलित्र के लिए मूल पेटेंट पर दिखाई देने वाला पहला नाम रिचर्ड एल. ब्राइट है और रॉयर का नाम दूसरा है, फिर भी रॉयर दोलित्र को | रॉयर दोलित्र के लिए मूल पेटेंट पर दिखाई देने वाला पहला नाम रिचर्ड एल. ब्राइट है और रॉयर का नाम दूसरा है, फिर भी रॉयर दोलित्र को संभव्यता ही कभी स्पष्ट दोलित्र कहा जाता है। तुलनात्मक रूप से, बैक्संडल नाम पहले नाम के रूप में प्रकट होता है - वास्तव में, एकमात्र नाम - पेटेंट और प्रारंभिक प्रकाशन दोनों पर है। | ||
नोट 1: इसकी तुलना | नोट 1: इसकी तुलना विद्युत्-संपरिवर्तित्र परिपथ से करें जो स्व-दोलन नहीं कर रहे हैं, जहां संचालन की आवृत्ति मुख्य विद्युत् घटकों से स्वतंत्र है और सामान्य रूप से एक सहायक नियंत्रण परिपथ द्वारा निर्धारित की जाती है जो मुख्य विद्युत् के बीच किसी भी विद्युत् ट्रांसफर में सम्मिलित नहीं है। उपकरण के मुख्य विद्युत संपर्क, जैसे: एक नियंत्रण चिप। | ||
==संदर्भ== | ==संदर्भ== | ||
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==अग्रिम पठन== | ==अग्रिम पठन== | ||
* {{cite book|author1=Abraham Pressman|author-link=Abraham I. Pressman|author2=Keith Billings|author3=Taylor Morey|title=Switching Power Supply Design, 3rd Ed.|year=2009|publisher=McGraw Hill Professional|isbn=978-0-07-159432-5|pages=266–278}} Has a detailed analysis of the [[field-effect transistor|FET]] version of the (classic) Royer oscillator. | * {{cite book|author1=Abraham Pressman|author-link=Abraham I. Pressman|author2=Keith Billings|author3=Taylor Morey|title=Switching Power Supply Design, 3rd Ed.|year=2009|publisher=McGraw Hill Professional|isbn=978-0-07-159432-5|pages=266–278}} Has a detailed analysis of the [[field-effect transistor|FET]] version of the (classic) Royer oscillator. | ||
* {{cite book|editor=Johnson I. Agbinya|title=Wireless Power Transfer|year=2012|publisher=River Publishers|isbn=978-87-92329-23-3|pages=187–193}} Contains an analytic derivation of the formulas for the | * {{cite book|editor=Johnson I. Agbinya|title=Wireless Power Transfer|year=2012|publisher=River Publishers|isbn=978-87-92329-23-3|pages=187–193}} Contains an analytic derivation of the formulas for the बैक्सैंडल ("resonant Royer") circuit and a comparison with data measured from an actual circuit (using MOSFETs). | ||
* {{Cite journal | doi = 10.1109/TCE.1955.6372293| title = A switching transistor D-C to A-C converter having an output frequency proportional to the D-C input voltage| journal = Transactions of the American Institute of Electrical Engineers, Part I: Communication and Electronics| volume = 74| issue = 3| pages = 322–326| year = 1955| last1 = Royer | first1 = G. H.| s2cid = 51650425}}. A 1955 paper by Royer on his circuit. | * {{Cite journal | doi = 10.1109/TCE.1955.6372293| title = A switching transistor D-C to A-C converter having an output frequency proportional to the D-C input voltage| journal = Transactions of the American Institute of Electrical Engineers, Part I: Communication and Electronics| volume = 74| issue = 3| pages = 322–326| year = 1955| last1 = Royer | first1 = G. H.| s2cid = 51650425}}. A 1955 paper by Royer on his circuit. | ||
* George Henry (2000), "[http://www.microsemi.com/document-portal/doc_view/14654-an-13-lx1686-backlight-ccfl-direct-drive-design-reference LX1686 Direct Drive CCFL Inverter Design]". [[Microsemi]] Application Note AN-13. Contains a critique of the | * George Henry (2000), "[http://www.microsemi.com/document-portal/doc_view/14654-an-13-lx1686-backlight-ccfl-direct-drive-design-reference LX1686 Direct Drive CCFL Inverter Design]". [[Microsemi]] Application Note AN-13. Contains a critique of the बैक्सैंडल ("resonant Royer") as used in CCFL applications (and proposes another inverter design). | ||
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Revision as of 23:03, 14 March 2023
रॉयर दोलित्र एक इलेक्ट्रॉनिक विश्रांति दोलित्र है जो मुख्य विद्युत् कार्यप्रणाली में संतृप्य-क्रोड ट्रांसफार्मर को नियोजित करता है। इसका आविष्कार और पेटेंट अप्रैल 1954 में रिचर्ड एल. ब्राइट और जॉर्ज एच. रॉयर द्वारा किया गया था, जो पेटेंट पर सह-आविष्कारक के रूप में सूचीबद्ध हैं।[1] इसमें सरलता, कम घटक गणना, समानान्तर तरंगरूप और ट्रांसफार्मर वियोजन के लाभ हैं। प्रतिवर्तित्र होने के साथ-साथ, इसका उपयोग गैल्वेनिक रूप से पृथक दिष्ट-धारा-दिष्ट-धारा संपरिवर्तित्र के रूप में किया जा सकता है जब ट्रांसफॉर्मर निर्गम कुंडलन एक उपयुक्त अदिष्टकारी चरण से जुड़ा होता है, इस स्थिति में परिणामी उपकरण को सामान्य रूप से रॉयर संपरिवर्तित्र कहा जाता है।
इसके कुछ नुकसान हैं, सबसे उल्लेखनीय यह है कि इसका निर्गम विद्युत-दाब (आयाम और आवृत्ति दोनों) निविष्ट विद्युत-दाब पर दृढ़ता से निर्भर है, और रॉयर द्वारा पेटेंट किए गए मूल डिजाइन में महत्वपूर्ण बदलाव किए बिना इसे दूर नहीं किया जा सकता है। अन्य नुकसान यह है कि ट्रांसफॉर्मर में बिजली की हानि बहुत महत्वपूर्ण हो सकती है क्योंकि इसे डिजाइन आवृत्ति पर अधिकतम (संतृप्य) चुंबकीय प्रवाह घनत्व पर काम करना चाहिए। इसलिए, ट्रांसफॉर्मर रोयर प्रतिवर्तित्र का एक महत्वपूर्ण घटक है जिसका प्रभाव (a) इसके कार्य (निर्गम विद्युत-दाब का आयाम और आवृत्ति) पर पड़ता है, और (b) यह उस कार्य (समग्र दक्षता) को कितनी अच्छी तरह करता है।
विवरण
रॉयर दोलित्र परिपथ में एक संतृप्य-क्रोड ट्रांसफॉर्मर होता है जिसमें केंद्र-टैप की गई प्राथमिक कुंडलन, पुनर्निवेशन कुंडलन और (वैकल्पिक रूप से) माध्यमिक कुंडलन होती है। प्राथमिक के दो हिस्सों को दाब एवं खींच अभिविन्यास में दो प्रतिरोधान्तरित्र द्वारा संचालित किया जाता है। पुनर्निवेशन कुंडलन सकारात्मक प्रतिक्रिया प्रदान करने के लिए ट्रांसफॉर्मर विद्युत् की एक छोटी मात्रा को वापस प्रतिरोधान्तरित्र आधारमें जोड़ता है, जिससे दोलन उत्पन्न होता है। दोलन आवृत्ति अधिकतम चुंबकीय प्रवाह घनत्व, बिजली आपूर्ति विद्युत-दाब और प्राथमिक कुंडलन के स्वप्रेरकत्व द्वारा निर्धारित की जाती है।
सामान्य रोयर वर्ग तरंग निर्गम विद्युत-दाब उत्पन्न करता है, [2] जो कुछ अनुप्रयोगों के लिए लाभ हो सकता है। इस वर्ग तरंग निर्गम विद्युत-दाब को एक उपयुक्त दिष्टकारी चरण (सामान्य रूप से एक डायोड पूर्ण तरंग संपर्क जिसके बाद एक निस्पंदन चोक और समरेखण संधारित्र होता है) से गुजारकर निरंतर विद्युत-दाब (दिष्ट धारा) में परिवर्तित किया जा सकता है।
यह परिपथ दो स्थितियों के बीच स्विच करने के लिए पूरी तरह से चुंबकीय क्रोड संतृप्यि पर निर्भर करता है, जिसके तीन (3) महत्वपूर्ण परिणाम हैं: -
सबसे पहले, हिस्टैरिसीस नुकसान के कारण क्रोड में बिजली की हानि अधिक होती है, जिससे बिजली रूपांतरण दक्षता कम हो जाती है। चुंबकीय सामग्री में बिजली की हानि 2 और 3 के बीच की शक्ति के लिए निर्माण किए गए अधिकतम प्रवाह-घनत्व के समानुपाती होती है, और आवृत्ति 1 और 2 के बीच की शक्ति तक बढ़ जाती है, स्टाइनमेट्ज़ के समीकरण को देखें।
दूसरे, संचालन की आवृत्ति की ऊपरी सीमा होती है। यह व्यावहारिक रॉयर संपरिवर्तित्र को समान विद्युत् निर्धारण के स्विच-मोड ऊर्जा आपूर्ति के अधिक आधुनिक उदाहरणों की तुलना में बड़ा और सघन बनाता है जो बहुत अधिक आवृत्तियों पर काम करते हैं।
तीसरा, यह उपयुक्त क्रोड सामग्री के चयन को सीमित करता है, यहां कुछ सामान्य सामग्रियों की सूची दी गई है (बिजली हानि घनत्व पर ध्यान दें):
| मुख्य सामग्री | संतृप्यि प्रवाह घनत्व / G | 50 किलोहर्ट्ज़ पर मुख्य हानि W/cm3 |
|---|---|---|
| तोशिबा एमबी | 6000 | 0.49 |
| मेटग्लास2714A | 6000 | 0.62 |
| वर्ग परमेलॉय 80 (0.5 मील) | 7800 | 0.98 |
| वर्ग परमेलॉय 80 (1 मील) | 7800 | 4.2 |
| फेराइट प्रकार 84 | 4000 | 4 |
अनुप्रयोग
कुछ दिष्ट-धारा-प्रत्यावर्ती धारा प्रतिवर्तित्र में उत्कृष्ट रॉयर दोलित्र परिपथ का उपयोग किया जाता है जहां भार के लिए वर्ग तरंग निर्गम स्वीकार्य है। 1970 के दशक में दिष्ट धारा-दिष्ट धारा संपरिवर्तित्र रूप(रॉयर संपरिवर्तित्र) अपेक्षाकृत अधिक लोकप्रिय था, उस समय के समय इसे सामान्य रूप से द्विघ्रुवीय प्रतिरोधान्तरित्र के साथ प्रयुक्त किया गया था।[3] हालांकि, ऊपर बताए गए नुकसान के कारण बिजली का स्तर सामान्य रूप से कुछ सौ वाट से कम तक सीमित होता है।
संस्करण और संशोधन
जेन्सेन दोलित्र/संपरिवर्तित्र
स्विचिंग प्रतिरोधान्तरित्र को केवल नियंत्रण संकेत प्रदान करने के लिए एक अलग संतृप्य चुंबकीय क्रोड का उपयोग करके, मुख्य ट्रांसफार्मर को अब संतृप्य करने की आवश्यकता नहीं है और इसलिए इसकी बिजली हानि अपेक्षाकृत अधिक कम हो सकती है। चूंकि जोड़ा गया ट्रांसफॉर्मर मुख्य ट्रांसफॉर्मर की तुलना में बहुत छोटा होता है, इसलिए संतृप्यि में संचालन के कारण इसका बिजली नुकसान मुख्य ट्रांसफॉर्मर को संतृप्यि में संचालित करने की तुलना में बहुत कम बिजली नुकसान होता है। इसके परिणामस्वरूप समग्र संपरिवर्तित्र दक्षता में महत्वपूर्ण संशोधन हुआ है और दिष्ट-धारा-प्रत्यावर्ती धारा प्रतिवर्तित्र और दिष्ट-धारा-दिष्ट-धारा संपरिवर्तित्र के बहुत अधिक बिजली निर्धारण के कार्यान्वयन की स्वीकृति मिलती है। इसके अतिरिक्त, डिजाइनर अब उपयुक्त घटकों और सामग्रियों की एक विस्तृत श्रृंखला से मुख्य ट्रांसफॉर्मर का चयन या डिजाइन करने के लिए स्वतंत्र है। यह संशोधन पहली बार 1955 में जेन्सेन द्वारा पेटेंट कराया गया था, जब रॉयर ने 06-अप्रैल-1954 को अपना पेटेंट फाइल किया था। (यूएस पेटेंट #2774878 देखें, 29-अगस्त-1955 मे फाइल किया गया)।
धारा-भरित रॉयर/जेन्सेन संपरिवर्तित्र
मूल रॉयर दोलित्र की एक कमी यह है कि स्विचिंग प्रतिरोधान्तरित्र पर दबाव स्विचिंग संक्रमण समय के समय अधिक होता है (यह वह समय है जब प्रतिरोधान्तरित्र स्विच या तो स्थिति बदल रहा है (a) ऑफ से ऑन, या (b) ऑन से ऑफ ) इस समय के समय, प्रतिरोधान्तरित्र एक साथ उच्च विद्युत-दाब और उच्च धारा दोनों का अनुभव करते हैं, जिससे प्रतिरोधान्तरित्र के अंदर उच्च तात्कालिक शक्ति अपव्यय होता है। निविष्ट ऊर्जा आपूर्ति और ट्रांसफॉर्मर केंद्र टैप के बीच प्रेरक डालकर इस कमी को दूर किया जाता है। यह प्रेरक केंद्र-टैप विद्युत-दाब को पूर्वोक्त स्विचिंग संक्रमण समय के समय निविष्ट धारा को अपेक्षाकृत स्थिर रखते हुए (इसलिए नाम धारा-भरित) रखने की स्वीकृति देता है, इस प्रकार प्रत्येक प्रतिरोधान्तरित्र में विद्युत-दाब को कम करने की स्वीकृति देता है जबकि धारा को एक से स्थानांतरित किया जाता है। प्रतिरोधान्तरित्र दूसरे के लिए, जिससे प्रतिरोधान्तरित्र तात्कालिक बिजली अपव्यय को बहुत कम कर देता है। इस उन्नत संस्करण को कुछ पुस्तकों में धारा-भरित रॉयर दोलित्र कहा जाता है।[4]
इस संशोधन के अधिकांश उदाहरणों में, यह डिज़ाइनर अभिप्राय पूर्वक इस प्रेरक (हेनरी की इकाइयाँ, https://en.wikipedia.org/wiki/Henry_(unit)) के स्वप्रेरकत्व मूल्य का चयन करता है ताकि पर्याप्त रूप से बड़ा हो सके ताकि इसमें प्रवाहित होने वाली धारा प्रेरक अपेक्षाकृत स्थिर है; सामान्य रूप से धारा में एक छोटा तरंग घटक होता है,मान लीजिए कि औसत मूल्य के 30% से कम का शिखर-से-शिखर तरंग है। ऐसे स्थितियों में, इस प्रेरक को दिष्ट-धारा चोक या सिर्फ चोक कहा जाता है, चोक (इलेक्ट्रॉनिक्स) देखें।
यह संशोधन ऊपर बताए गए जेन्सेन संपरिवर्तित्र पर भी प्रयुक्त हो सकता है।
विनियमित धारा-भरित रॉयर/जेन्सेन संपरिवर्तित्र
एक और शोधन निविष्ट विद्युत-दाब स्रोत और चोक (प्रेरक) के बीच एक अवक्रम संपरिवर्तित्र का जोड़ है। इस अवक्रम संपरिवर्तित्र का उपयोग चोक में प्रवाहित धारा को नियंत्रित करने के लिए किया जा सकता है, जिससे निर्गम विद्युत-दाब को नियंत्रित किया जा सकता है। यह परिशोधन, निश्चित रूप से, मूल रोयर और जेन्सेन संस्करण दोनों के लिए समान प्रभावशीलता के साथ प्रयुक्त किया जा सकता है। इसका एक प्रारंभिक उदाहरण यूएस पेटेंट में जोन्स द्वारा दाखिल 05-सितंबर-1980, यूएस 4,344,122 में पाया जा सकता है।
बाद के विकास
प्रौद्योगिकी हमेशा आगे बढ़ रही है, और स्व-दोलन परिपथ का विकास इस संबंध में अलग नहीं है। 1959 में, रॉयर दोलित्र के पेटेंट और प्रकाशित होने के कुछ ही वर्षों बाद, एक नए दोलित्र का आविष्कार किया गया था जिसे सामान्य रूप से बैक्सैंडल प्रतिवर्तित्र/संपरिवर्तित्र के रूप में संदर्भित किया जाता है क्योंकि यह पीटर जेम्स बैक्संडल द्वारा पेटेंट कराया गया था (पीटर बैक्संडल देखें), (संदर्भ देखें) जीबी पेटेंट 959,550, 13-मार्च-1959 दायर किया गया), और प्रारंभ में उनके द्वारा 1959 के सम्मेलन पत्र [5] में प्रकाशित किया गया था जो स्पष्ट रूप से इसके संचालन का वर्णन करता है। हालांकि बैक्सैंडल प्रतिवर्तित्र/संपरिवर्तित्र वास्तव में अपने स्वयं के विकिपीडिया लेख के योग्य है, यहाँ इसका संक्षेप में उल्लेख किया गया है क्योंकि इसे कभी-कभी प्रतिध्वनित रॉयर के रूप में संदर्भित किया जाता है; हालाँकि, जैसा कि निम्टेपिखित दिखाएगा, यह एक गलत नाम है क्योंकि इसके संचालन का सिद्धांत मूल रोयर से पूरी तरह अलग है।
सिनवेव दोलित्र (बैक्संडल, उर्फ प्रतिध्वनित रॉयर बनाम मूल रॉयर)
अन्य स्व-दोलक प्रतिवर्तित्र/संपरिवर्तित्र डिज़ाइन है जिसे बैक्सैंडल संपरिवर्तित्र (कभी-कभी गलत तरीके से प्रतिध्वनित रॉयर कहा जाता है) के रूप में जाना जाता है, जो एक वर्ग तरंग विद्युत-दाब के अतिरिक्त एक साइनवेव निर्गम विद्युत-दाब उत्पन्न करता है, जिसका उपयोग दिष्ट-धारा-दिष्ट-धारा रूपांतरण के लिए भी किया जाता हैजब एक उपयुक्त सुधारक चरण से जुड़ा हो। यह पहली बार 1959 में पीटर जेम्स बैक्संडल [1] द्वारा वर्णित किया गया था (GB पेटेंट 959,550 देखें, 13-मार्च-1959 दायर किया गया)। रॉयर दोलक और बैक्संडल दोलक के बीच तीन प्रमुख अंतर हैं, इन अंतरों को बिजली रूपांतरण के क्षेत्र में उनके (दिष्ट-धारा-प्रत्यावर्ती धारा [2], या दिष्ट-धारा-दिष्ट-धारा [3]) अनुप्रयोग के संदर्भ में नीचे समझाया गया है।
सबसे पहले, एक चोक (प्रेरक) ट्रांसफार्मर प्राथमिक टेप को आपूर्ति विद्युत-दाब के साथ श्रृंखला में जुड़ा हुआ है। ऊपर बताए गए रॉयर के धारा-भरित परिवर्त रूप के अनुसार, यह बैक्संडल प्रतिवर्तित्र को धारा-भरित बनाता है।
दूसरे, ट्रांसफॉर्मर के समानांतर एक संधारित्र जोड़कर एक प्रतिध्वनित समस्वरित परिपथ बनाया जाता है, या तो स्विचिंग प्रतिरोधान्तरित्र के पार प्राथमिक पक्ष, या निर्गम कुंडलन में द्वितीयक पक्ष, या दोनों का संयोजन होता है। इस परिवर्तन का अर्थ है कि बैक्संडल निर्गम विद्युत-दाब एक साइन-वेव (साइन तरंग देखें) है, जबकि उत्कृष्ट रोयर परिपथ निर्गम विद्युत-दाब एक वर्ग तरंग (वर्ग तरंग देखें) है।
अंत में, तीसरा प्रमुख अंतर यह है कि ट्रांसफॉर्मर संतृप्य नहीं होता है या नहीं होना चाहिए। दो प्रतिरोधान्तरित्र के बीच स्विच करना केवल प्राकृतिक अनुनाद के माध्यम से लाया जाता है जो प्रेरक और एक संधारित्र के बीच होता है, और चुंबकीय घटक की संतृप्यि से नहीं होता है। यह इन दो दोलित्र के बीच मूलभूत अंतर है: रॉयर एक चुंबकीय घटक (संदर्भ संतृप्यि (चुंबकीय)) की संतृप्यि के कारण स्व-दोलन करता है, जबकि L-C अनुनाद (अनुनाद देखें) के कारण बैक्सडॉल स्व-दोलन करता है।
संचालन
जब एक प्रतिरोधान्तरित्र चालू होता है, तो इसका संग्राहक विद्युत-दाब शून्य के करीब होता है और यह निविष्ट चोक की धारा को प्राथमिक कुंडलन में से एक में निर्देशित करता है। वहीं, दूसरा प्रतिरोधान्तरित्र बंद है, इसका धारा शून्य है जबकि इसका विद्युत-दाब अर्ध-ज्या (peak = Vin * PI) है। प्रतिरोधान्तरित्र बारी-बारी से ट्रांसफार्मर की प्रत्येक प्राथमिक कुंडलन में निविष्ट धारा को निर्देशित करते हैं। प्राथमिक कुंडलन में विरोधी धाराएं हमेशा संतुलित रहती हैं लेकिन संपूर्ण प्राथमिक पूरी साइनवेव को देखती है। इस तरह, प्रतिरोधान्तरित्र को कर्षापकर्ष मोड में बारी-बारी से पूरी तरह से चालू और बंद करने की स्वीकृति देते हुए एक साइनवेव उत्पन्न करने में सक्षम होता है। यह रोयेर परिवर्तक से एकमात्र समानता है।
ट्रांसफॉर्मर केंद्र-टैप नोड पर विद्युत-दाब ऊपर और नीचे झूलता है क्योंकि प्रेरक धारा परिवर्तन का विरोध करता है। परिणामस्वरूप तरंग रूप एक पूर्ण तरंग दिष्टकारी ( दिष्टकारी देखें) के निर्गम की तरह दिखाई देता है। दिष्ट-धारा आपूर्ति विद्युत-दाब औसत के बराबर है, इसलिए टेप लगभग (pi/2)*वीसीसी पर अधिकतम है। जैसा कि ट्रांसफार्मर प्राथमिक पर 2: 1 स्व-परिणामित्र की तरह काम करता है, बंद प्रतिरोधान्तरित्र संग्राहक विद्युत-दाब दोगुना या पीआई गुना वीसीसी तक पहुंच जाता है।
अनुप्रयोग
बेल टेलीफोन प्रयोगशालाओं को निर्धारित किए गए दिष्ट-धारा-दिष्ट-धारा संपरिवर्तित्र के लिए 1973 के पेटेंट में एक समान विचार को नियोजित करने वाला एक परिपथ दिखाई देता है।[6] जो दिलचस्प रूप से अनुनाद और चुंबकीय संतृप्यि दोनों का उपयोग करता है।
टेक्ट्रोनिक्स 547 दोलनदर्शी के के कैथोड किरण नलिका को चलाने में इस प्रकार के एक परिपथ का उपयोग किया गया था।[7]
बैक्सैंडल संपरिवर्तित्र का एक अन्य अनुप्रयोग शीत कैथोड प्रतिदीप्त दीप (सीसीएफएल) को विद्युत देने में है, शीत कैथोड प्रतिदीप्त दीप प्रतिवर्तित्र देखें। शीत कैथोड प्रतिदीप्त दीप हार्मोनिक्स की उपस्थिति में अपने धारा-से-प्रकाश उत्पादन दक्षता में गिरावट प्रदर्शित करते हैं, इसलिए उन्हें वर्ग तरंग की तुलना में साइनवेव के साथ परिचालन करना अच्छा होता है।[8] प्रकाश तीव्रता समायोजन प्रदान करने के लिए, एक एकीकृत परिपथ सामान्य रूप से एक अतिरिक्त प्रतिरोधान्तरित्र के द्वार में एक स्पंद-चौड़ाई मॉडुलन सिग्नल परिचालन करती है, जिससे निवेशन चोक के साथ एक अवक्रम (विरोध) संपरिवर्तित्र बनता है।[9] अन्य एकीकृत परिपथ दो दोलित्र प्रतिरोधान्तरित्र को भी नियंत्रित करते हैं और ऐसा करने के लिए ट्रांसफॉर्मर मध्य टैप की शून्य अपघर्षण को संवेदित्र करते हैं।[10]
बैक्सैंडल संपरिवर्तित्र का उपयोग हाल ही में कम-विद्युत-दाब स्रोतों से प्रतिदीप्ति नलिका चलाने में किया गया है, प्रायः आपातकालीन प्रकाश व्यवस्था और शिविरण आदि के लिए पुनःआवेशनीय बैटरी का उपयोग किया जाता है। ऐसा लगता है कि सुसंहत प्रतिदीप्त दीप (सीएफएल) के लिए यह संस्करण अधिकांश दो-प्रतिरोधान्तरित्र परिचालनो का अग्रदूत रहा है, जिसे हाल ही में कम विद्युत-दाब वाले प्रकाश उत्सर्जक डायोड दीप चलाने के लिए बढ़ाया गया है।
नामकरण भ्रम: बैक्संडल बनाम प्रतिध्वनित रॉयर
मूल रॉयर दोलित्र/प्रतिवर्तित्र स्व-दोलक परिपथ का एक उदाहरण है क्योंकि इसके संचालन की आवृत्ति पूरी तरह से बिजली के बाहरी स्रोत (निविष्ट दिष्ट-धारा विद्युत-दाब) और कम से कम एक मुख्य विद्युत् घटक द्वारा निर्धारित की जाती है जो पूरी शक्ति को संसाधित करता है। उपकरण के माध्यम से गुजरता है, नीचे नोट 1 देखें। स्व-दोलक प्रतिवर्तित्र (और संपरिवर्तित्र) के अन्य उदाहरण हैं जिन्हें कभी-कभी एक ही नाम रॉयर (या उसके रूपांतर) द्वारा संदर्भित किया जाता है, इस तथ्य के होने के बाद कि वे पूरी तरह से अलग सिद्धांतों द्वारा संचालित होते हैं। बैक्सैंडल दोलक एक उल्लेखनीय उदाहरण है, क्योंकि इसे कभी-कभी प्रतिध्वनित रॉयर, या स्व-प्रतिध्वनि रॉयर, या L-C रॉयर के रूप में संदर्भित किया जाता है, लेकिन इसके संचालन का चुंबकीय संतृप्यि से कोई संबंध नहीं है, जिस पर रॉयर निर्भर करता है, यह सिद्धांत पर काम करता है विद्युत ऊर्जा की प्राकृतिक प्रतिध्वनि जो उनके गैर-संतृप्य अवस्था में काम करने वाले प्रेरकों और संधारित्र के बीच होती है। बैक्सैंडल दोलक में चुंबकीय संतृप्यि सामान्य रूप से अत्यधिक अवांछनीय होती है, और वास्तव में, अधिकांश बिजली रूपांतरण उपकरण के डिजाइनर इससे बचने के लिए बहुत सावधानी रखते हैं। तथ्य यह है कि मूल रोयर अपने मुख्य विद्युत् ट्रांसफॉर्मर क्रोड के चुंबकीय संतृप्यि का उपयोग संचालन के मुख्य सिद्धांत के रूप में करता है, जो पिछले कुछ दशकों में बिजली रूपांतरण के क्षेत्र में नियोजित परिपथ की विस्तृत श्रृंखला के बीच अपेक्षाकृत अधिक अद्वितीय बनाता है; इसलिए इसका नाम अन्य बिजली रूपांतरण परिपथों पर असावधानी से प्रयुक्त नहीं किया जाना चाहिए जो समान सिद्धांत पर निर्भर नहीं करते हैं।
दुर्भाग्य से, यह नामकरण भ्रम आधुनिक साहित्य में प्रचलित हो गया है (उदाहरण के लिए, आँकड़ा पत्र [11]), और परिपथ डिजाइन की कला के दो उच्च सम्मानित चिकित्सकों के बीच इस आदान-प्रदान के विषयों में से एक है।[12]
रॉयर दोलक स्व-दोलन परिपथ के प्रारंभी उदाहरणों में से एक था जो व्यापक रूप से उपयोग और लोकप्रिय हो गया था, इसलिए यह संभव्यता समझ में आता है कि अगले दशकों में रॉयर नाम अन्य स्व-दोलन परिपथों पर प्रयुक्त किया गया था। इसके अतिरिक्त, मुख्य बिजली ट्रांसफार्मर के चुंबकीय संतृप्यि के आधार पर स्व-दोलक प्रतिवर्तित्र / संपरिवर्तित्र परिपथ लिखने की तुलना में रॉयर या रॉयर-श्रेणी शब्द अधिक सुविधाजनक है। हालांकि, हमें रॉयर नाम का गलत उपयोग करने से बचना चाहिए क्योंकि यह केवल भ्रम उत्पन्न कर सकता है। इन परिपथों का पहली बार आविष्कार किए हुए अब 50 से अधिक वर्ष हो गए हैं, इसलिए रॉयर नाम केवल उन परिपथों पर प्रयुक्त किया जाना चाहिए जो मूल पेटेंट की अवधारणाओं का दृढ़ता से अनुसरण करते हैं।
रॉयर दोलित्र के लिए मूल पेटेंट पर दिखाई देने वाला पहला नाम रिचर्ड एल. ब्राइट है और रॉयर का नाम दूसरा है, फिर भी रॉयर दोलित्र को संभव्यता ही कभी स्पष्ट दोलित्र कहा जाता है। तुलनात्मक रूप से, बैक्संडल नाम पहले नाम के रूप में प्रकट होता है - वास्तव में, एकमात्र नाम - पेटेंट और प्रारंभिक प्रकाशन दोनों पर है।
नोट 1: इसकी तुलना विद्युत्-संपरिवर्तित्र परिपथ से करें जो स्व-दोलन नहीं कर रहे हैं, जहां संचालन की आवृत्ति मुख्य विद्युत् घटकों से स्वतंत्र है और सामान्य रूप से एक सहायक नियंत्रण परिपथ द्वारा निर्धारित की जाती है जो मुख्य विद्युत् के बीच किसी भी विद्युत् ट्रांसफर में सम्मिलित नहीं है। उपकरण के मुख्य विद्युत संपर्क, जैसे: एक नियंत्रण चिप।
संदर्भ
- ↑ Royer oscillator circuit United States Patent 2783384
- ↑ Pressman et al., p. 266
- ↑ Mike Golio (2010). आरएफ और माइक्रोवेव हैंडबुक. CRC Press. p. 3–66. ISBN 978-1-4200-3676-3.
- ↑ Pressman et al., p. 271
- ↑ P.J. Baxandall, "Transistor Sine-Wave LC Oscillators", International Convention on Transistors and Associated Semiconductor Devices, 25 May 1959, fig 5, p. 751
- ↑ United States Patent 3818314 Fig. 3
- ↑ Jim Williams (1998). एनालॉग सर्किट डिजाइन की कला और विज्ञान. Newnes. p. 145. ISBN 978-0-08-049943-7.
- ↑ Williams (1998), p. 157
- ↑ "BiCMOS शीत कैथोड फ्लोरोसेंट लैंप चालक नियंत्रक" (PDF). Unitrode Products/Texas Instruments. Retrieved 30 August 2020. (includes UCC3973 data sheet)
- ↑ "गुंजयमान लैंप गिट्टी नियंत्रक" (PDF). Unitrode/Texas Instruments. Retrieved 30 August 2020. (UC3872 data sheet)
- ↑ https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX1739-MAX1839.pdf
- ↑ EDN letter exchange "A Royer by any other name" between Bryce Hesterman and Jim Williams. Published on 21 November 1996
अग्रिम पठन
- Abraham Pressman; Keith Billings; Taylor Morey (2009). Switching Power Supply Design, 3rd Ed. McGraw Hill Professional. pp. 266–278. ISBN 978-0-07-159432-5. Has a detailed analysis of the FET version of the (classic) Royer oscillator.
- Johnson I. Agbinya, ed. (2012). Wireless Power Transfer. River Publishers. pp. 187–193. ISBN 978-87-92329-23-3. Contains an analytic derivation of the formulas for the बैक्सैंडल ("resonant Royer") circuit and a comparison with data measured from an actual circuit (using MOSFETs).
- Royer, G. H. (1955). "A switching transistor D-C to A-C converter having an output frequency proportional to the D-C input voltage". Transactions of the American Institute of Electrical Engineers, Part I: Communication and Electronics. 74 (3): 322–326. doi:10.1109/TCE.1955.6372293. S2CID 51650425.. A 1955 paper by Royer on his circuit.
- George Henry (2000), "LX1686 Direct Drive CCFL Inverter Design". Microsemi Application Note AN-13. Contains a critique of the बैक्सैंडल ("resonant Royer") as used in CCFL applications (and proposes another inverter design).
