Flyback diode
एक फ्लाईबैक डायोड कोई भी डायोड है जो एक प्रेरक के पार जुड़ा होता है जिसका उपयोग फ्लाईबैक को खत्म करने के लिए किया जाता है, जो कि एक प्रेरक भार के पार देखा जाने वाला अचानक वोल्टेज स्पाइक है जब इसकी आपूर्ति धारा अचानक कम हो जाती है या बाधित हो जाती है। इसका उपयोग उन परिपथों में किया जाता है जिनमें प्रेरक भार को स्विच द्वारा नियंत्रित किया जाता है, और बिजली की आपूर्ति और इनवर्टर को बदलने में किया जाता है। फ्लाईबैक सर्किट का उपयोग 1930 से किया जा रहा है और 1950 में टेलीविजन रिसीवर में उपयोग के लिए परिष्कृत किया गया था। फ्लाईबैक शब्द कैथोड किरण नली में इलेक्ट्रॉन किरण की क्षैतिज गति से आता है, क्योंकि किरण अगली क्षैतिज रेखा शुरू करने के लिए वापस उड़ती है। इस डायोड को कई अन्य नामों से जाना जाता है, जैसे स्नूबर डायोड, कम्यूटेटिंग डायोड, फ्रीव्हीलिंग डायोड, सप्रेसर डायोड, क्लैम्प डायोड या कैच डायोड। ऑपरेशन चित्र। 1 एक बैटरी से जुड़े एक प्रेरक को दर्शाता है-एक स्थिर वोल्टेज स्रोत। प्रतिरोधक प्रेरक के तार वाइंडिंग के छोटे अवशिष्ट प्रतिरोध का प्रतिनिधित्व करता है। जब स्विच बंद होता है, तो बैटरी से वोल्टेज को इंडक्टर पर लगाया जाता है, जिससे बैटरी के पॉजिटिव टर्मिनल से करंट इंडक्टर और रेसिस्टर के माध्यम से नीचे बहता है। धारा में वृद्धि फैराडे के प्रेरण के नियम के कारण प्रेरक के पार एक बैक ई. एम. एफ. (वोल्टेज) का कारण बनती है जो धारा में परिवर्तन का विरोध करता है। चूँकि इंडक्टर के पार वोल्टेज बैटरी के 24 वोल्ट के वोल्टेज तक सीमित है, इसलिए करंट की वृद्धि की दर के प्रारंभिक मूल्य तक सीमित है, इसलिए इंडक्टर के माध्यम से करंट धीरे-धीरे बढ़ता है क्योंकि बैटरी से ऊर्जा इंडक्टर के चुंबकीय क्षेत्र में संग्रहीत होती है। जैसे-जैसे धारा बढ़ती है, प्रतिरोधक के पार अधिक वोल्टेज गिरा दिया जाता है और प्रेरक के पार कम, जब तक कि धारा प्रतिरोध के पार सभी बैटरी वोल्टेज के साथ एक स्थिर मूल्य तक नहीं पहुंच जाती है और प्रेरण के पार कोई नहीं। हालाँकि, जब चित्र में स्विच खोला जाता है तो धारा तेजी से गिरती है। 2. प्रेरक बैटरी की विपरीत दिशा में ध्रुवीयता का एक बहुत बड़ा प्रेरित वोल्टेज विकसित करके धारा में गिरावट का प्रतिरोध करता है, जो प्रेरक के निचले छोर पर सकारात्मक और ऊपरी छोर पर नकारात्मक होता है। यह वोल्टेज पल्स, जिसे कभी-कभी प्रेरक "किक" कहा जाता है, जो बैटरी वोल्टेज से बहुत बड़ा हो सकता है, स्विच संपर्कों में दिखाई देता है। यह संपर्कों के बीच हवा के अंतराल को पार करने के लिए इलेक्ट्रॉनों का कारण बनता है, जिससे स्विच खोले जाने पर संपर्कों में एक क्षणिक विद्युत चाप विकसित होता है। चाप तब तक जारी रहता है जब तक कि प्रेरक के चुंबकीय क्षेत्र में संग्रहीत ऊर्जा चाप में गर्मी के रूप में नष्ट नहीं हो जाती है। चाप स्विच संपर्कों को नुकसान पहुंचा सकता है, जिससे पिट और जल सकता है, अंततः उन्हें नष्ट कर सकता है। यदि एक ट्रांजिस्टर का उपयोग करंट को स्विच करने के लिए किया जाता है, जैसे कि बिजली की आपूर्ति को स्विच करना, तो उच्च रिवर्स वोल्टेज ट्रांजिस्टर को नष्ट कर सकता है। टर्नऑफ पर प्रेरक वोल्टेज पल्स को रोकने के लिए, एक डायोड को प्रेरक के पार जोड़ा जाता है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 3. जब स्विच बंद होता है तो डायोड करंट का संचालन नहीं करता है क्योंकि यह बैटरी वोल्टेज द्वारा रिवर्स-बायस्ड होता है, इसलिए यह सर्किट के सामान्य संचालन में हस्तक्षेप नहीं करता है। हालांकि, जब स्विच खोला जाता है, तो विपरीत ध्रुवीयता के प्रेरक के पार प्रेरित वोल्टेज डायोड को बायस करता है, और यह धारा का संचालन करता है, जिससे प्रेरक के पार वोल्टेज सीमित हो जाता है और इस प्रकार चाप को स्विच पर बनने से रोकता है। प्रेरक और डायोड क्षणिक रूप से प्रेरक में संग्रहीत ऊर्जा द्वारा संचालित एक लूप या परिपथ बनाते हैं। यह परिपथ बैटरी से धारा को बदलने के लिए प्रेरक को एक धारा पथ की आपूर्ति करता है, इसलिए प्रेरक धारा अचानक नहीं गिरती है और उच्च वोल्टेज विकसित नहीं करती है। इंडक्टर के पार वोल्टेज डायोड के फॉरवर्ड वोल्टेज तक सीमित है, लगभग 0.7-1.5V। डायोड और इंडक्टर के माध्यम से यह "फ्रीव्हीलिंग" या "फ्लाईबैक" धारा धीरे-धीरे शून्य हो जाती है क्योंकि इंडक्टर में चुंबकीय ऊर्जा वाइंडिंग की श्रृंखला प्रतिरोध में गर्मी के रूप में नष्ट हो जाती है। इसमें एक छोटे से प्रेरक में कुछ मिलीसेकंड लग सकते हैं। ये छवियाँ एक फ्लाईबैक डायोड (1N4007) के उपयोग के माध्यम से वोल्टेज स्पाइक और इसके उन्मूलन को दर्शाती हैं। इस मामले में, इंडक्टर एक 24V डीसी बिजली आपूर्ति से जुड़ा एक सोलनॉइड है। प्रत्येक तरंग को एक डिजिटल ऑसिलोस्कोप सेट का उपयोग करके लिया गया था जब प्रेरक के पार वोल्टेज शून्य से नीचे चला गया था। अलग-अलग स्केलिंग पर ध्यान देंः बाईं छवि 50V/विभाजन, दाईं छवि 1V/विभाजन। चित्र 1 में, स्विच के पार मापा गया वोल्टेज, लगभग-300 वी तक उछलता/बढ़ता है। चित्र 2 में, एक फ्लाईबैक डायोड को सोलनॉइड के साथ एंटीपैरलल में जोड़ा गया था। - 300 वी तक स्पाइकिंग के बजाय, फ्लाईबैक डायोड केवल लगभग-1.4 वी क्षमता का निर्माण करने की अनुमति देता है (-1.4 वी 1एन4007 डायोड (1.1 वी) के फॉरवर्ड बायस और डायोड और सोलनॉइड को अलग करने वाले वायरिंग के पैर का संयोजन है)। चित्र 2 में तरंग रूप भी चित्र 1 में तरंग रूप की तुलना में चिकना है, शायद चित्र 1 के लिए स्विच पर झुकने के कारण। दोनों ही मामलों में, सोलेनोइड के निर्वहन के लिए कुल समय कुछ मिलीसेकंड है, हालांकि डायोड में कम वोल्टेज ड्रॉप रिले ड्रॉपआउट को धीमा कर देगा। डिजाइन जब एक डीसी कॉइल रिले के साथ उपयोग किया जाता है, तो एक फ्लाईबैक डायोड रिले कॉइल और डायोड में करंट के निरंतर परिसंचरण के कारण बिजली हटाने पर संपर्कों के देरी से ड्रॉप-आउट का कारण बन सकता है। जब संपर्कों को तेजी से खोलना महत्वपूर्ण होता है, तो स्विच पर उच्च वोल्टेज की कीमत पर कुंडल ऊर्जा को तेजी से नष्ट करने में मदद करने के लिए एक प्रतिरोधक या रिवर्स-पक्षपाती जेनर डायोड को डायोड के साथ श्रृंखला में रखा जा सकता है। पावर कन्वर्टर्स को बदलने के लिए फ्लाईबैक डायोड अनुप्रयोगों में स्कॉटकी डायोड को प्राथमिकता दी जाती है क्योंकि उनमें सबसे कम फॉरवर्ड ड्रॉप (कम धाराओं के लिए 0.7V के बजाय 0.2V) होता है और वे रिवर्स बायस (जब इंडक्टर को फिर से सक्रिय किया जा रहा होता है) का जल्दी से जवाब देने में सक्षम होते हैं। इसलिए, वे प्रेरक से संधारित्र में ऊर्जा स्थानांतरित करते समय कम ऊर्जा का अपव्यय करते हैं। एक संपर्क के खुलने पर प्रेरण फैराडे के प्रेरण के नियम के अनुसार, यदि एक प्रेरण के माध्यम से धारा बदलती है, तो यह प्रेरण एक वोल्टेज को प्रेरित करता है, इसलिए जब तक चुंबकीय क्षेत्र में ऊर्जा है तब तक धारा प्रवाहित होगी। यदि धारा केवल हवा के माध्यम से प्रवाहित हो सकती है, तो वोल्टेज इतना अधिक है कि हवा संचालित होती है। यही कारण है कि यांत्रिक रूप से स्विच किए गए परिपथों में, लगभग तत्काल अपव्यय जो एक फ्लाईबैक डायोड के बिना होता है, अक्सर उद्घाटन यांत्रिक संपर्कों में एक चाप के रूप में देखा जाता है। इस चाप में ऊर्जा मुख्य रूप से तीव्र गर्मी के रूप में नष्ट हो जाती है, जो संपर्कों के अवांछनीय समय से पहले क्षरण का कारण बनती है। ऊर्जा को नष्ट करने का एक और तरीका विद्युत चुम्बकीय विकिरण के माध्यम से है। इसी तरह, गैर-यांत्रिक सॉलिड-स्टेट स्विचिंग (यानी, एक ट्रांजिस्टर) के लिए, एक निष्क्रिय सॉलिड-स्टेट स्विच के पार बड़े वोल्टेज ड्रॉप प्रश्न में घटक को नष्ट कर सकते हैं (या तो तुरंत या त्वरित टूट-फूट के माध्यम से)। कुछ ऊर्जा समग्र रूप से प्रणाली से और रेडियो तरंगों और प्रकाश के रूप में विद्युत चुम्बकीय विकिरण के एक व्यापक स्पेक्ट्रम के रूप में चाप से भी खो जाती है। ये रेडियो तरंगें आस-पास के रेडियो रिसीवरों पर अवांछनीय क्लिक और पॉप का कारण बन सकती हैं। इंडक्टर से जुड़े तारों से इस विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा के एंटीना जैसे विकिरण को कम करने के लिए, फ्लाईबैक डायोड को जितना संभव हो सके इंडक्टर के भौतिक रूप से करीब से जोड़ा जाना चाहिए। यह दृष्टिकोण परिपथ के उन हिस्सों को भी कम करता है जो एक अवांछित उच्च-वोल्टेज के अधीन हैं-एक अच्छा इंजीनियरिंग अभ्यास। व्युत्पत्ति एक प्रेरक पर वोल्टेज, विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के नियम और प्रेरण की परिभाषा के अनुसार हैः यदि कोई फ्लाईबैक डायोड नहीं है, लेकिन केवल महान प्रतिरोध के साथ कुछ है (जैसे कि दो धातु संपर्कों के बीच हवा), तो मान लीजिए, हम इसे इस प्रकार अनुमानित करेंगेः यदि हम स्विच खोलते हैं और अनदेखा करते हैं और हमें मिलता हैः या जो समाधान के साथ एक अंतर समीकरण हैः हम देखते हैं कि प्रतिरोध अधिक होने पर धारा तेजी से कम हो जाएगी, जैसे कि हवा के साथ। अब अगर हम स्विच को डायोड के साथ खोलते हैं, तो हमें केवल और पर विचार करने की आवश्यकता है। इसके लिए, हम मान सकते हैंः तोः जो हैः जिसका (प्रथम क्रम विभेदक समीकरण) समाधान हैः हम यह निर्धारित करके गणना कर सकते हैं कि इसे बंद करने के लिए किस समय की आवश्यकता है। यदि =, तो अनुप्रयोग फ्लाईबैक डायोड का उपयोग आमतौर पर तब किया जाता है जब अर्धचालक उपकरण प्रेरक भार को बंद कर देते हैंः रिले ड्राइवरों, एच-ब्रिज मोटर ड्राइवरों आदि में। एक स्विच्ड-मोड बिजली आपूर्ति भी इस प्रभाव का फायदा उठाती है, लेकिन ऊर्जा को गर्म करने के लिए नष्ट नहीं किया जाता है और इसके बजाय एक भार को बिजली की आपूर्ति करने के लिए एक संधारित्र में अतिरिक्त चार्ज के एक पैकेट को पंप करने के लिए उपयोग किया जाता है। जब प्रेरक भार एक रिले होता है, तो फ्लाईबैक डायोड कुंडल धारा को लंबे समय तक बहाते हुए रिले के रिलीज में देरी कर सकता है। डायोड के साथ श्रृंखला में एक प्रतिरोधक एक बढ़े हुए रिवर्स वोल्टेज की कमी पर परिसंचारी धारा को तेजी से क्षय कर देगा। श्रृंखला में एक जेनर डायोड लेकिन फ्लाईबैक डायोड के संबंध में रिवर्स ध्रुवीयता के साथ समान गुण होते हैं, हालांकि एक निश्चित रिवर्स वोल्टेज वृद्धि के साथ। इस मामले में ट्रांजिस्टर वोल्टेज और प्रतिरोधक या जेनर डायोड पावर रेटिंग दोनों की जांच की जानी चाहिए। 1N400x सामान्य-उद्देश्य डायोड 1N4148 सिग्नल डायोड 1N58x स्कॉटकी डायोड लेंज के नियम संदर्भ आगे पढ़ने के लिए बाहरी लिंक रिले तकनीकी नोट्स-अमेरिकन जेटलर रिले एप्लिकेशन नोट्स-टीई कनेक्टिविटी रिले आरसी सर्किट-इवॉक्स रिफा एप्लिकेशन सर्किट ऑफ मिनियेचर सिग्नल रिले-एनईसी/टोकिन डायोड टर्न-ऑन/ऑफ टाइम और रिले स्नबिंग-क्लिफ्टन लैबोरेटरीज रिले कॉइल स्पाइक्स और मोटर शटऑफ स्पाइक्स के लिए डायोड? - sci.electronics.design फ्लाईबैक स्विच मोड रेगुलेटर कैलकुलेटर-सर्किट एनालॉग सर्किट डायोड के बारे में सब कुछ