बक कन्वर्टर कैलकुलेटर

ड्यूटी साइकल D	0.42
इंडक्टर रिपल करंट	0.6 A
अनुशंसित इंडक्टेंस	48.72 µH

बक कन्वर्टर कैलकुलेटर क्या है?

बक कन्वर्टर एक स्विचिंग DC-DC रेगुलेटर है जो उच्च इनपुट वोल्टेज को कम और स्थिर (रेगुलेटेड) आउटपुट वोल्टेज में, बहुत अच्छी एफिशिएंसी के साथ बदल देता है। यह कैलकुलेटर इनपुट वोल्टेज और स्विचिंग ड्यूटी साइकल से स्टेडी-स्टेट आउटपुट वोल्टेज निकालता है, और इसके अलावा चुने गए रिपल करंट के लिए इंडक्टर का साइज़ भी तय करता है। ये फॉर्मूले उस कन्वर्टर पर लागू होते हैं जो कंटीन्यूअस कंडक्शन मोड (CCM) में काम कर रहा हो।

बक कन्वर्टर सर्किट का सपाट योजनाबद्ध चित्र जिसमें इनपुट स्रोत, स्विच, डायोड, इंडक्टर, कैपेसिटर और लोड है — बक कन्वर्टर की बुनियादी संरचना जो उच्च इनपुट वोल्टेज को कम आउटपुट में बदलती है।

इसका उपयोग कैसे करें

इनपुट वोल्टेज (Vin), स्विच की ड्यूटी साइकल (D) प्रतिशत में, स्विचिंग फ्रीक्वेंसी kHz में, आउटपुट लोड करंट, और अपना टार्गेट इंडक्टर रिपल करंट (आउटपुट करंट के प्रतिशत के रूप में — 30% एक आम शुरुआती मान है) दर्ज करें। कैलकुलेटर आपको रेगुलेटेड आउटपुट वोल्टेज, इंडक्टर रिपल करंट (एम्पियर में), और अनुशंसित इंडक्टेंस मान (माइक्रोहेनरी में) देता है।

फॉर्मूला समझें

CCM में एक आदर्श बक कन्वर्टर के लिए कन्वर्शन रेशियो बहुत सीधा है — Vout = Vin × D, जहाँ D हर स्विचिंग साइकल का वह हिस्सा है जब हाई-साइड स्विच ऑन रहता है। इंडक्टर का मान वोल्ट-सेकंड संतुलन से मिलता है: L = (Vin − Vout) · D / (f · ΔI_L), जहाँ f हर्ट्ज़ में स्विचिंग फ्रीक्वेंसी है और ΔI_L वांछित पीक-टू-पीक इंडक्टर रिपल करंट है।

चौकोर तरंग स्विचिंग संकेत जो ड्यूटी साइकल अनुपात के साथ ऑन और ऑफ समय दिखाता है — ड्यूटी साइकल D हर अवधि में स्विच के चालू रहने का अंश है, जो Vout = Vin x D तय करता है।

हल किया गया उदाहरण

12 V को D = 42% (0.42) के साथ स्टेप डाउन करें: Vout = 12 × 0.42 = 5.04 V। Iout = 2 A और 30% रिपल के साथ, ΔI_L = 0.6 A। f = 100 kHz पर, L = (12 − 5.04) × 0.42 / (100000 × 0.6) = 2.9232 / 60000 ≈ 48.72 µH।

मुख्य शब्द और चर

एक बक कनवर्टर एक स्विच-मोड DC-DC सर्किट है जो एक उच्च इनपुट वोल्टेज को एक निचले, विनियमित आउटपुट में कम करता है। नीचे दिए गए चर कनवर्टर के परिभाषित समीकरणों में दिखाई देते हैं।

इनपुट वोल्टेज (Vin): कनवर्टर को आपूर्ति की गई विनियमित DC वोल्टेज, वोल्ट (V) में। इसे हमेशा बक टोपोलॉजी के संचालन के लिए वांछित आउटपुट से अधिक होना चाहिए।
आउटपुट वोल्टेज (Vout): भार को दिया गया विनियमित DC वोल्टेज, वोल्ट (V) में। एक आदर्श निरंतर-संचालन बक कनवर्टर में \(V_{out} = V_{in} \times D\)।
ड्यूटी चक्र (D): प्रत्येक स्विचिंग अवधि का अंश जिसके दौरान उच्च-पक्ष स्विच चालू होता है, अनुपात (0–1) या प्रतिशत (0–100%) के रूप में व्यक्त किया जाता है। यह सीधे रूपांतरण अनुपात सेट करता है: \(D = V_{out}/V_{in}\)।
स्विचिंग आवृत्ति (f): वह दर जिस पर मुख्य स्विच चालू और बंद होता है, हर्ट्ज (Hz) में — आमतौर पर kHz में बताया जाता है। उच्च \(f\) छोटे इंडक्टर्स और कैपेसिटर की अनुमति देता है लेकिन स्विचिंग नुकसान को बढ़ाता है।
इंडक्टर रिपल करंट (\(\Delta I_L\)): एक स्विचिंग चक्र पर इंडक्टर में करंट की शिखर-से-शिखर भिन्नता, एम्पीयर (A) में। इसे आमतौर पर आउटपुट (भार) करंट के प्रतिशत के रूप में निर्दिष्ट किया जाता है।
निरंतर संचालन मोड (CCM): एक संचालन मोड जिसमें इंडक्टर करंट एक स्विचिंग चक्र के दौरान कभी भी शून्य तक नहीं गिरता है। सरल संबंध \(V_{out}=V_{in}\,D\) CCM में होता है; हल्के भार पर कनवर्टर विच्छिन्न संचालन मोड (DCM) में प्रवेश कर सकता है, जहां अनुपात भार पर भी निर्भर करता है।
इंडक्टेंस (L): शक्ति इंडक्टर का मान, हेनरीज (H) में — आमतौर पर माइक्रोहेनरीज (µH) में व्यक्त किया जाता है। यह दी गई इनपुट/आउटपुट और आवृत्ति के लिए रिपल करंट सेट करता है: \(L = \dfrac{(V_{in}-V_{out})\,D}{f \cdot \Delta I_L}\)।

सामान्य प्रश्न (FAQ)

क्या आउटपुट हमेशा Vin × D ही होता है? यह आदर्श संबंध कंटीन्यूअस कंडक्शन मोड में लागू होता है और स्विच/डायोड ड्रॉप तथा रेज़िस्टिव नुकसानों को नज़रअंदाज़ करता है, जो वास्तविक आउटपुट को थोड़ा कम कर देते हैं।

मुझे कितना रिपल करंट चुनना चाहिए? अधिकतम आउटपुट करंट का 20–40% आम तौर पर सही रहता है; कम रिपल के लिए बड़ा इंडक्टर चाहिए होता है।

क्या फ्रीक्वेंसी आउटपुट वोल्टेज बदलती है? नहीं — Vout केवल Vin और ड्यूटी साइकल पर निर्भर करता है। फ्रीक्वेंसी इंडक्टर और कैपेसिटर के साइज़ को प्रभावित करती है, रेगुलेटेड वोल्टेज को नहीं।