स्विचिंग बिजली आपूर्ति की अंडरवोल्टेज सुरक्षा (यूवीपी) एक महत्वपूर्ण सुरक्षा सुविधा है। इसके मुख्य कार्यों को इस प्रकार संक्षेप में प्रस्तुत किया जा सकता है:
ए, बिजली आपूर्ति और उसके घटकों को सुरक्षित रखें:
बिजली उपकरणों को ओवरकरंट क्षति को रोकना: जब इनपुट वोल्टेज बहुत कम होता है, तो एक स्थिर आउटपुट वोल्टेज बनाए रखने के लिए, स्विचिंग बिजली की आपूर्ति (विशेष रूप से पीडब्लूएम नियंत्रक) स्विच ट्यूब के ऑन-टाइम (ड्यूटी चक्र) या आवृत्ति को बढ़ाकर क्षतिपूर्ति करने का प्रयास करेगी। इससे स्विच ट्यूब (एमओएसएफईटी/आईजीबीटी), रेक्टिफायर डायोड, इंडक्टर, ट्रांसफार्मर और अन्य बिजली उपकरणों के माध्यम से प्रवाहित होने वाली धारा में काफी वृद्धि होगी। लंबे समय तक उच्च धारा के कारण ये घटक अत्यधिक गर्म हो जाएंगे और अंततः जल जाएंगे।
कोर संतृप्ति को रोकना: फ्लाईबैक और फॉरवर्ड जैसी टोपोलॉजी में, ट्रांसफार्मर या प्रारंभ करनेवाला का फ्लक्स परिवर्तन (ΔB) इनपुट वोल्टेज और समय के आनुपातिक होता है। जब इनपुट वोल्टेज बहुत कम होता है, तो नियंत्रक आउटपुट को बनाए रखने के लिए चालू समय को बढ़ा देगा। अत्यधिक लंबे समय तक - बार ट्रांसफार्मर या प्रारंभ करनेवाला का कोर संतृप्ति में प्रवेश कर सकता है। एक बार संतृप्त होने पर, इंडक्शन तेजी से गिरता है, जिससे करंट अनियंत्रित रूप से बढ़ जाता है (केवल लाइन प्रतिरोध द्वारा सीमित), जिसके परिणामस्वरूप एक बड़ा तात्कालिक करंट स्पाइक होता है जो आसानी से स्विच को नुकसान पहुंचा सकता है।
नियंत्रण लूप स्थिरता बनाए रखना: अत्यधिक कम इनपुट वोल्टेज के कारण बिजली आपूर्ति का नियंत्रण लूप (जैसे पीडब्लूएम तुलनित्र) खराब हो सकता है या अप्रत्याशित स्थिति में प्रवेश कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप असामान्य आउटपुट या घटक क्षति हो सकती है।
बी, इनपुट स्रोत को सुरक्षित रखें:
गहरी बैटरी डिस्चार्ज को रोकना: जब एक स्विचिंग बिजली की आपूर्ति बैटरी (जैसे कि लेड -एसिड बैटरी या लिथियम बैटरी) द्वारा संचालित होती है, तो बैटरी वोल्टेज को बहुत कम होने से रोकने के लिए अंडरवोल्टेज सुरक्षा तुरंत लोड को डिस्कनेक्ट कर देती है। डीप बैटरी डिस्चार्ज से प्रदर्शन गंभीर रूप से ख़राब हो सकता है (क्षमता कम हो सकती है और जीवनकाल छोटा हो सकता है) और यहां तक कि अपरिवर्तनीय क्षति भी हो सकती है (विशेष रूप से लिथियम बैटरी के लिए, जो संभावित रूप से सुरक्षा जोखिम पैदा करती है)।
कमजोर पावर ग्रिड पर बोझ कम करना: ऐसे परिदृश्यों में जहां ग्रिड वोल्टेज अस्थिर है या दूरदराज के क्षेत्रों में बिजली की आपूर्ति कमजोर है, अगर बिजली की आपूर्ति बहुत कम वोल्टेज पर चलती रहती है, तो यह पहले से ही कमजोर ग्रिड से अधिक करंट खींचेगी, जिससे ग्रिड वोल्टेज और कम हो सकता है, एक दुष्चक्र बन सकता है, अन्य उपकरणों को प्रभावित कर सकता है, और यहां तक कि ग्रिड सुरक्षा उपकरणों को संचालित करने का कारण भी बन सकता है (जैसे ट्रिपिंग)। अंडरवोल्टेज सुरक्षा समय पर लोड को डिस्कनेक्ट कर देती है, जिससे ग्रिड स्थिरता बनाए रखने में मदद मिलती है।
सी, बाद के लोड उपकरणों को सुरक्षित रखें:
असामान्य संचालन या क्षति को रोकना: जबकि अंडरवोल्टेज सुरक्षा मुख्य रूप से बिजली आपूर्ति की सुरक्षा करती है, यह अप्रत्यक्ष रूप से डाउनस्ट्रीम उपकरणों की भी सुरक्षा करती है। जब इनपुट वोल्टेज बहुत कम होता है, तो बिजली की आपूर्ति आवश्यक वोल्टेज और बिजली को स्थिर रूप से आउटपुट करने में असमर्थ हो सकती है, जिसके परिणामस्वरूप आउटपुट वोल्टेज गिरता है, तरंग बढ़ती है, या असामान्य उतार-चढ़ाव होता है। यह अस्थिर बिजली आपूर्ति डाउनस्ट्रीम इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों (जैसे माइक्रोप्रोसेसर, मोटर ड्राइवर और डिस्प्ले) में खराबी, डेटा खोने, रीसेट होने या यहां तक कि क्षति का कारण बन सकती है। बिजली उत्पादन को तुरंत बंद करने से लोड उपकरणों को प्रतिकूल बिजली परिस्थितियों में काम करने से रोका जा सकता है।
डी,हिचकी को रोकना:
अंडरवोल्टेज सुरक्षा के बिना, जब इनपुट वोल्टेज गंभीर रूप से कम होता है, तो बिजली की आपूर्ति बार-बार शुरू करने का प्रयास कर सकती है (क्योंकि सर्किटरी शुरू करने के लिए वोल्टेज मुश्किल से पर्याप्त है)। हालाँकि, एक बार जब यह लोड के तहत काम करना शुरू कर देता है, तो इनपुट वोल्टेज और भी कम हो जाता है, जिससे बिजली की आपूर्ति खुद को सुरक्षित कर लेती है या बंद हो जाती है। शटडाउन के बाद, इनपुट वोल्टेज फिर से बढ़ जाता है, और बिजली आपूर्ति फिर से शुरू करने का प्रयास करती है, इस चक्र को दोहराते हुए, एक "हिचकी" घटना पैदा करती है। बार-बार शुरू होने वाला यह बंद चक्र न केवल बिजली आपूर्ति घटकों को नुकसान पहुंचा सकता है, बल्कि डाउनस्ट्रीम लोड के कारण बार-बार बिजली चालू और बंद हो सकता है, जो बहुत हानिकारक है। अंडरवोल्टेज सुरक्षा एक स्पष्ट शटडाउन थ्रेशोल्ड (आमतौर पर एक निश्चित हिस्टैरिसीस के साथ) सेट करके इस दोलन को रोकती है।
संक्षेप में, स्विचिंग बिजली आपूर्ति अंडरवोल्टेज संरक्षण की मुख्य भूमिका "सुरक्षा द्वारपाल" की तरह है:
आंतरिक रूप से (बिजली आपूर्ति स्वयं):कम इनपुट वोल्टेज के कारण होने वाले उच्च करंट, ओवरहीटिंग और चुंबकीय संतृप्ति को रोकता है, जिससे प्रमुख बिजली उपकरणों (स्विच, डायोड, चुंबकीय घटकों) को क्षति से बचाया जाता है।
बाहरी (इनपुट स्रोत):बिजली आपूर्ति बैटरी को गहरे डिस्चार्ज और क्षति से बचाएं, और कमजोर पावर ग्रिड को नीचे खींचने से बचें।
अगले चरण (लोड) के लिए:विफलता के जोखिम को कम करने के लिए लोड उपकरण को अस्थिर या अपर्याप्त बिजली आपूर्ति स्थितियों के तहत संचालन से रोकें।
संपूर्ण सिस्टम के लिए:सिस्टम को महत्वपूर्ण वोल्टेज के नीचे दोलन (हिचकी) से रोकने के लिए एक स्पष्ट और स्थिर शटडाउन बिंदु प्रदान करें और गलती की स्थिति में नियंत्रणीय व्यवहार सुनिश्चित करें।
इसलिए, बिजली आपूर्ति डिज़ाइन को स्विच करने में अंडरवोल्टेज संरक्षण एक आवश्यक सुरक्षा तंत्र है, जो बिजली आपूर्ति विश्वसनीयता, स्थायित्व और समग्र सिस्टम स्थिरता में सुधार के लिए महत्वपूर्ण है। इसकी सीमा (वोल्टेज जिस पर सुरक्षा ट्रिगर होती है) और हिस्टैरिसीस वोल्टेज (वोल्टेज जिस पर ऑपरेशन बहाल किया जाता है) को विशिष्ट एप्लिकेशन (इनपुट स्रोत प्रकार और लोड विशेषताओं) के आधार पर सावधानीपूर्वक डिजाइन की आवश्यकता होती है।
