سوئچنگ پاور اڈاپٹر کے لیے الیکٹرو سٹیٹک شیلڈنگ

سوئچنگ پاور اڈاپٹر کے ڈیزائن میں سب سے مشکل خصوصیات میں سے ایک کامن موڈ سے چلنے والے RFI (ریڈیو فریکوئنسی مداخلت) کرنٹ کو قابل قبول سطح تک کم کرنا ہے۔ یہ منظم شور بنیادی طور پر پرجیوی جامد بجلی اور پاور سوئچنگ اجزاء اور زمینی جہاز کے درمیان برقی مقناطیسی جوڑے کی وجہ سے ہوتا ہے۔ الیکٹرانک آلات کی قسم کے لحاظ سے زمینی طیارہ چیسس، کابینہ، یا زمینی تار پر مشتمل ہو سکتا ہے۔

 

سوئچنگ پاور اڈاپٹر کے ڈیزائنرز کو پورے لے آؤٹ کا اچھی طرح سے جائزہ لینا چاہیے، ایسے مسائل کا شکار علاقوں کی نشاندہی کرنا چاہیے، اور ڈیزائن کے مرحلے کے دوران مناسب حفاظتی اقدامات کو نافذ کرنا چاہیے۔ بعد کے مراحل میں غلط RFI ڈیزائن کو درست کرنا اکثر مشکل ہوتا ہے۔

 

زیادہ تر ایپلی کیشنز میں، الیکٹرو اسٹاٹک شیلڈنگ ضروری ہے جہاں کہیں بھی ہائی فریکوئنسی، ہائی وولٹیج سوئچنگ ویوفارمز زمینی جہاز یا ثانوی آؤٹ پٹ کے ساتھ قابلیت کے ساتھ جوڑ سکتے ہیں۔ یہ خاص طور پر اہم ہے جہاں سوئچنگ پاور ٹرانزسٹر اور ریکٹیفائر ڈائیوڈ ہیٹ سنک پر نصب ہوتے ہیں جو مرکزی چیسس سے رابطہ کرتے ہیں۔ مزید برآں، مقناطیسی میدان اور کپیسیٹیو کپلنگ بڑے سوئچنگ پلس کرنٹ لے جانے والے اجزاء یا لائنوں میں شور پیدا کر سکتے ہیں۔ ممکنہ دشواری والے علاقوں میں آؤٹ پٹ ریکٹیفائر، چیسس پر نصب آؤٹ پٹ کیپسیٹر، اور مین سوئچنگ ٹرانسفارمر کے پرائمری، سیکنڈری اور کور کے درمیان کپیسیٹیو کپلنگ، نیز دیگر ڈرائیو یا کنٹرول ٹرانسفارمرز شامل ہیں۔

 

جب اجزاء کو حرارتی طور پر چیسس سے جڑے ہیٹ سنک پر نصب کیا جاتا ہے، تو مداخلت کرنے والے اجزاء اور ہیٹ سنک کے درمیان الیکٹرو سٹیٹک شیلڈ رکھ کر غیر مطلوبہ کپیسیٹیو کپلنگ کو کم کیا جا سکتا ہے۔ یہ شیلڈ، جو عام طور پر تانبے سے بنی ہوتی ہے، کو ہیٹ سنک اور جزو (مثلاً، ٹرانزسٹر یا ڈائیوڈ) دونوں سے موصل ہونا چاہیے۔ یہ قابلیت کے ساتھ جوڑے ہوئے AC کرنٹ کو روکتا ہے، جنہیں پھر ان پٹ سرکٹ میں ایک آسان حوالہ نقطہ کی طرف لے جایا جاتا ہے۔ بنیادی اجزاء کے لیے، یہ حوالہ نقطہ عام طور پر سوئچنگ ڈیوائس کے قریب DC پاور سپلائی لائن کا مشترکہ منفی ٹرمینل ہوتا ہے۔ ثانوی اجزاء کے لیے، حوالہ نقطہ عام طور پر عام ٹرمینل ہوتا ہے جہاں کرنٹ واپس ٹرانسفارمر کی ثانوی طرف جاتا ہے۔

 

پرائمری سوئچنگ پاور ٹرانزسٹر ہائی وولٹیج، ہائی فریکوئنسی سوئچنگ پلس ویوفارمز تیار کرتا ہے۔ ٹرانزسٹر کیس اور چیسس کے درمیان مناسب ڈھال کے بغیر، اہم شور کے دھارے ان کے درمیان کیپیسیٹینس کو جوڑ سکتے ہیں۔ سرکٹ میں رکھی ہوئی ایک تانبے کی شیلڈ کیپیسیٹینس کے ذریعے ہیٹ سنک میں کوئی بھی خاطر خواہ کرنٹ داخل کرتا ہے۔ گرمی کا سنک، بدلے میں، چیسس یا زمینی جہاز کے حوالے سے نسبتاً چھوٹا ہائی فریکوئنسی AC وولٹیج برقرار رکھتا ہے۔ ڈیزائنرز کو ایسے ہی مسائل والے علاقوں کی نشاندہی کرنی چاہیے اور جہاں ضروری ہو شیلڈنگ کا اطلاق کرنا چاہیے۔

 

RF کرنٹ کو پرائمری اور سیکنڈری وائنڈنگ کے درمیان یا پرائمری اور گراؤنڈ سیفٹی شیلڈ کے درمیان بہنے سے روکنے کے لیے، مین سوئچنگ ٹرانسفارمرز میں عام طور پر کم از کم پرائمری وائنڈنگ پر الیکٹرو سٹیٹک RFI شیلڈ شامل ہوتا ہے۔ بعض صورتوں میں، پرائمری اور سیکنڈری وائنڈنگز کے درمیان ایک اضافی حفاظتی شیلڈ کی ضرورت پڑ سکتی ہے۔ Electrostatic RFI شیلڈز حفاظتی شیلڈز سے اپنی تعمیر، مقام اور کنکشن میں مختلف ہیں۔ سیفٹی کے معیار کے مطابق زمینی جہاز یا چیسس سے جڑنے کے لیے حفاظتی شیلڈ کی ضرورت ہوتی ہے، جب کہ RFI شیلڈ عام طور پر ان پٹ یا آؤٹ پٹ سرکٹ سے جڑی ہوتی ہے۔ EMI شیلڈز اور ٹرمینل بلاکس، جو تانبے کی پتلی چادروں سے بنے ہوتے ہیں، صرف چھوٹے کرنٹ لے جاتے ہیں۔ تاہم، حفاظتی وجوہات کی بناء پر، حفاظتی شیلڈ کو بجلی کے فیوز کی شرح شدہ کرنٹ سے کم از کم تین گنا برداشت کرنا چاہیے۔

 

آف لائن سوئچنگ پاور ٹرانسفارمرز میں، RFI شیلڈ کو پرائمری اور سیکنڈری وائنڈنگز کے قریب رکھا جاتا ہے، جبکہ حفاظتی شیلڈ RFI شیلڈز کے درمیان واقع ہوتی ہے۔ اگر ثانوی RFI شیلڈ کی ضرورت نہیں ہے تو، حفاظتی ڈھال بنیادی RFI شیلڈ اور کسی بھی آؤٹ پٹ وائنڈنگ کے درمیان رکھی جاتی ہے۔ مناسب تنہائی کو یقینی بنانے کے لیے، بنیادی RFI شیلڈ کو اکثر ان پٹ پاور لائن سے سیریز کیپیسیٹر کے ذریعے DC سے الگ تھلگ کیا جاتا ہے، جسے عام طور پر 0.01 μF پر درجہ دیا جاتا ہے۔

 

ثانوی RFI شیلڈ صرف اس وقت استعمال کی جاتی ہے جب زیادہ سے زیادہ شور کو دبانے کی ضرورت ہو یا جب آؤٹ پٹ وولٹیج زیادہ ہو۔ یہ شیلڈ آؤٹ پٹ لائن کے عام ٹرمینل سے جڑتی ہے۔ ٹرانسفارمر شیلڈنگ کو تھوڑا سا لاگو کیا جانا چاہئے، کیونکہ یہ اجزاء کی اونچائی اور سمیٹنے کے طول و عرض کو بڑھاتا ہے، جس سے زیادہ رساو انڈکٹنس اور کارکردگی میں کمی واقع ہوتی ہے۔

 

 

ہائی فریکوئنسی شیلڈ لوپ کرنٹ تبدیل کرنے کے دوران اہم ہو سکتے ہیں۔ ٹرانسفارمر کے نارمل آپریشن کے ذریعے ثانوی طرف جوڑے کو روکنے کے لیے، شیلڈ کنکشن پوائنٹ اس کے مرکز میں ہونا چاہیے، اس کے کناروں پر نہیں۔ یہ انتظام اس بات کو یقینی بناتا ہے کہ شیلڈ کے ہر آدھے حصے پر کپیسیٹیو جوڑے ہوئے شیلڈ لوپ کرنٹ مخالف سمتوں میں بہہ رہے ہیں، جو انڈکٹو کپلنگ اثرات کو ختم کرتے ہیں۔ مزید برآں، بند لوپ بننے سے بچنے کے لیے شیلڈ کے سروں کو ایک دوسرے سے موصل ہونا چاہیے۔

 

ہائی وولٹیج آؤٹ پٹ کے لیے، RFI شیلڈ کو آؤٹ پٹ ریکٹیفائر ڈائیوڈس اور ان کے ہیٹ سنک کے درمیان نصب کیا جا سکتا ہے۔ کم سیکنڈری وولٹیجز کے لیے، جیسے کہ 12V یا اس سے کم، ثانوی ٹرانسفارمر RFI شیلڈز اور ریکٹیفائر شیلڈز عام طور پر غیر ضروری ہیں۔ ایسی صورتوں میں، آؤٹ پٹ فلٹر چوک کو سرکٹ میں رکھنا ڈائیوڈ ہیٹ سنک کو RF وولٹیج سے الگ کر سکتا ہے، جس سے شیلڈنگ کی ضرورت ختم ہو جاتی ہے۔ اگر ڈائیوڈ اور ٹرانزسٹر ہیٹ سنک مکمل طور پر چیسس سے الگ تھلگ ہیں (مثال کے طور پر، جب پی سی بی پر نصب کیا جاتا ہے)، تو الیکٹرو سٹیٹک شیلڈنگ اکثر غیر ضروری ہوتی ہے۔

 

فیرائٹ فلائی بیک ٹرانسفارمرز اور ہائی فریکوئنسی انڈکٹرز میں مقناطیسی راستے میں انڈکٹنس کو کنٹرول کرنے یا سنترپتی کو روکنے کے لیے اکثر ہوا کے اہم خلا ہوتے ہیں۔ یہ ہوا کے خلاء کافی توانائی کو ذخیرہ کر سکتے ہیں، برقی مقناطیسی شعبوں (EMI) کو پھیلاتے ہیں جب تک کہ مناسب طریقے سے محفوظ نہ کیا جائے۔ یہ تابکاری سوئچنگ پاور اڈاپٹر یا قریبی آلات میں مداخلت کر سکتی ہے اور ریڈی ایٹڈ EMI معیارات سے تجاوز کر سکتی ہے۔

 

ہوا کے خلاء سے EMI تابکاری اس وقت سب سے زیادہ ہوتی ہے جب بیرونی کور خلا میں ہوتا ہے یا جب خلا کو کھمبوں کے درمیان یکساں طور پر تقسیم کیا جاتا ہے۔ درمیانی قطب میں ہوا کے فرق کو مرکوز کرنے سے تابکاری کو 6 ڈی بی یا اس سے زیادہ کم کیا جا سکتا ہے۔ مزید کمی ایک مکمل طور پر بند پوٹ کور کے ساتھ ممکن ہے جو درمیانی قطب میں خلاء کو مرتکز کرتا ہے، حالانکہ اعلی وولٹیج پر کری پیج فاصلہ کی ضروریات کی وجہ سے آف لائن ایپلی کیشنز میں پاٹ کور شاذ و نادر ہی استعمال ہوتے ہیں۔

 

فریم کے کھمبوں کے ارد گرد خالی جگہوں کے لئے، ٹرانسفارمر کے ارد گرد ایک تانبے کی ڈھال تابکاری کو نمایاں طور پر کم کر سکتی ہے۔ اس شیلڈ کو ٹرانسفارمر کے ارد گرد ایک بند لوپ بننا چاہیے، جو ہوا کے خلاء پر مرکوز ہے، اور وائنڈنگ بوبن کی چوڑائی کا تقریباً 30% ہونا چاہیے۔ کارکردگی کو زیادہ سے زیادہ کرنے کے لیے، تانبے کی موٹائی کم از کم 0.01 انچ ہونی چاہیے۔

 

اگرچہ شیلڈنگ مؤثر ہے، یہ ایڈی کرنٹ کے نقصانات کو متعارف کراتی ہے، جس سے مجموعی کارکردگی کم ہوتی ہے۔ پیریفرل ایئر گیپس کے لیے، شیلڈ کے نقصانات ڈیوائس کی ریٹیڈ آؤٹ پٹ پاور کے 1% تک پہنچ سکتے ہیں۔ اس کے برعکس، درمیانی قطبی خلاء، کم سے کم ڈھال کے نقصانات کا باعث بنتے ہیں لیکن پھر بھی سمیٹنے کے بڑھتے ہوئے نقصانات کی وجہ سے کارکردگی کو کم کرتے ہیں۔ اس لیے شیلڈنگ صرف اس وقت استعمال کی جانی چاہیے جب ضروری ہو۔ بہت سے معاملات میں، بجلی کی فراہمی یا ڈیوائس کو دھاتی کیسنگ میں بند کرنا EMI کے معیارات کو پورا کرنے کے لیے کافی ہے۔ تاہم، ویڈیو ڈسپلے ٹرمینل ڈیوائسز میں، CRT الیکٹران بیم کے ساتھ برقی مقناطیسی مداخلت کو روکنے کے لیے اکثر ٹرانسفارمر شیلڈنگ کی ضرورت ہوتی ہے۔

 

تانبے کی شیلڈ میں پیدا ہونے والی اضافی حرارت کو ہیٹ سنک کے ذریعے ختم کیا جا سکتا ہے یا آپریشنل استحکام کو برقرار رکھنے کے لیے چیسس کی طرف ری ڈائریکٹ کیا جا سکتا ہے۔