برِج ریکٹیفائر کیسے کارآمد اے سی سے ڈی سی تبدیلی کو ممکن بناتے ہیں

برج ریکٹیفائر کی تعریف اور افعال

ایک برج ریکٹیفائر بنیادی طور پر چار ڈائیوڈز پر مشتمل ہوتا ہے جو ڈائمنڈ شکل میں ترتیب دیے جاتے ہیں تاکہ اے سی بجلی کو ڈی سی میں تبدیل کیا جا سکے۔ اس کا کام کرنے کا طریقہ دراصل بہت ذہین ہے - یہ اے سی ویو کے ہر نصف حصے کو مختلف ڈائیوڈز کے ذریعے بھیجتا ہے تاکہ دوسری جانب مستحکم کرنٹ حاصل ہو، اور سب سے بہتر بات؟ اب ان پیچیدہ سنٹر ٹیپ ٹرانسفارمرز کی ضرورت نہیں رہتی۔ یہ چھوٹے گیجٹ فون چارجرز سے لے کر صنعتی موٹر کنٹرول تک ہر جگہ استعمال ہوتے ہیں جہاں کسی کو متغیر متبادل کرنٹ کے بجائے قابل اعتماد مستقیم کرنٹ کی ضرورت ہوتی ہے۔

پاور تبدیلی میں ریکٹیفائر کے کام کرنے کے اصول

ای سی ان پٹ کے ساتھ کام کرتے وقت وہ نصف سائیکلز دلچسپ ہوتے ہیں۔ مثبت نصف سائیکل میں D1 اور D3 زیادہ تر کام کرتے ہی ہیں، جبکہ سائیکل منفی ہونے پر ان کے متضاد ڈائریکٹرز D2 اور D4 عمل میں آتے ہیں۔ اس آگے پیچھے کی حرکت کی وجہ سے لوڈ کے ذریعے برقی کرنٹ صرف ایک ہی سمت میں مستقل طور پر بہتا رہتا ہے، اور اس طرح ای سی سگنل کے دونوں حصوں کو ہم جو بولتے ہیں 'دَبکتی ہوئی ڈی سی' میں تبدیل کر دیا جاتا ہے۔ مکمل لہر کی ت rectification نصف لہر کے نظام کی نسبت دو گنا تیز کام کرتی ہے، جس کا مطلب ہے کہ مجموعی طور پر بہتر کارکردگی اور اخراج میں کم تکلیف دہ لہریں ہوتی ہیں۔ لیکن ہمیشہ کوئی نہ کوئی قید ہوتی ہے۔ ان سلیکان ڈائریکٹرز کی وجہ سے عام طور پر تقریباً 1.4 وولٹ کا وولٹیج ڈراپ پیدا ہوتا ہے، اور اس کی وجہ سے کچھ بجلی ضائع ہوتی ہے اور حرارت کے مسائل پیدا ہوتے ہیں جن کی انجینئرز کو حقیقی دنیا کی درخواستوں میں نگرانی کرنی چاہیے۔

مکمل لہر کی ت rectification اور نصف لہر کے مقابلہ: آخر کیوں برِج ریکٹیفائر غالب ہیں

برج ریکٹیفائر اپنے نصف لہر کے مدمقابل کے مقابلے میں بہتر کام کرتے ہیں کیونکہ وہ ای سی سائیکل کے دونوں نصف حصوں کو استعمال کرتے ہیں، بجائے اس کے کہ صرف ایک فیز میں کچھ نہ کرتے ہوئے بیٹھے رہیں۔ اس سے ان کی مجموعی کارکردگی تقریباً 40% زیادہ ہوتی ہے جبکہ آؤٹ پٹ کے آخر پر بہت کم لہریں پیدا ہوتی ہیں۔ نصف لہر والے ورژن خاص طور پر ہلکے لوڈز کے تحت، جب کارکردگی 60% سے کم ہوجاتی ہے، توانائی ضائع کرنے کے رجحان میں ہوتے ہیں۔ برجز ریکٹیفائر زیادہ تر وقت 75% سے 85% کارکردگی کے درمیان چیزوں کو ہموار رکھتے ہیں۔ انہیں مزید مفید بنانے والی بات یہ ہے کہ وہ کیسے کیپیسیٹرز اور دیگر فلٹرز کے ساتھ آؤٹ پٹ وولٹیج کو مستحکم کرنے کے لیے اچھی طرح جوڑتے ہیں۔ اسی وجہ سے ہم انہیں ہسپتال کے سامان سے لے کر جدید روشنی کے نظاموں میں شاندار ایل ای ڈی ڈرائیور سرکٹس اور حساس الیکٹرانک آلات کی ہر قسم تک ہر جگہ دیکھتے ہیں جہاں قابل اعتماد بجلی کی ضرورت ہوتی ہے۔

سرکٹ کی ترتیب اور برجز ریکٹیفائر میں ڈایود کی تشکیل

برجز ریکٹیفائر سرکٹ کی تشکیل اور اجزاء کی ترتیب

بنیادی برج ریکٹیفائر سرکٹ عام طور پر چار ڈائیوڈز پر مشتمل ہوتا ہے جنہیں کاغذ پر بنانے پر ہیرے کی شکل نظر آتی ہے۔ جب ہم اس کے کام کرنے کے طریقہ کی بات کرتے ہیں، تو اس ترتیب کے دو مخالف سروں پر ای سی پاور داخل ہوتی ہے، اور پھر دو دوسرے کنکشن سروں سے ڈی سی بجلی حاصل کی جاتی ہے۔ اچھی کارکردگی کے لیے، انجینئرز عام طور پر یہ یقینی بناتے ہیں کہ تمام ڈائیوڈز ایک دوسرے کے قریب ترین ہوں۔ اس میں ہمیشہ کہیں نہ کہیں ایک لوڈ ریزسٹر ہوتا ہے، اور کبھی کبھی لوگ ضرورت پڑنے پر چیزوں کو ہموار کرنے کے لیے ایک کیپسیٹر بھی شامل کر دیتے ہیں۔ ڈیزائنرز کے درمیان اس سیٹ اپ کو اس لیے مقبولیت حاصل ہے کیونکہ یہ مرکزی ٹیپ شدہ ٹرانسفارمر کی پیچیدگی کے بغیر مکمل لہر ریکٹیفیکیشن کی اجازت دیتا ہے۔ نتیجہ؟ مجموعی طور پر سادہ ڈیزائن اور دوسرے طریقوں کی نسبت عموماً کم لاگت۔

ڈائیوڈ پر مبنی ریکٹیفائر: مکمل لہر آپریشن میں پی این جنکشنز کا کردار

ہر ڈایود کے اندر موجود PN جنکشن ایک طرح کا ایک راستہ گیٹ کی طرح کام کرتا ہے، جو صرف تب ہی کرنٹ کو اس کے ذریعے بہنے دیتا ہے جب وہ فارورڈ بائیسڈ ہوتا ہے۔ ای سی ویو شکل کے مثبت حصے کے دوران، دوائیگونل طور پر لگے ہوئے ڈایودز بجلی کو گزاریں گے جبکہ منفی مرحلے کے دوران، مخالف جوڑا کام سنبھال لیتا ہے۔ یہ آگے پیچھے کی سوئچنگ آؤٹ پٹ کی قطبیت کو مستحکم رکھتی ہے، چاہے انسٹ پُٹ کرنٹ کسی بھی سمت میں بہہ رہا ہو۔ پاور اینڈ بِائنڈ کے ذریعہ شائع کردہ مطالعات کے مطابق، یہ مسلسل سوئچنگ دراصل آؤٹ پٹ فریکوئنسی کو دوگنا کر دیتی ہے جو ورنہ ہوتی، جس کا مطلب ہے کہ نیچے کی سطح پر فلٹرز اپنا کام بہت بہتر طریقے سے کر سکتے ہیں کیونکہ سگنل میں لہروں کا اثر کم ہوتا ہے۔

بہترین کرنٹ بہاؤ کے لیے برجز ریکٹیفائیرز میں ڈایود کی ترتیب کا تجزیہ

برج ٹوپولوجی مندرجہ ذیل کے ذریعے بہترین کارکردگی کو یقینی بناتی ہے:

1. فی ہاف سائیکل دو-ڈایود کنڈکشن
2. پیک انورس وولٹیج (PIV) غیر موصل ڈایودز کے سراسر √2 × V_input کے برابر
3. تمام جنکشنز پر ہم خم حرارتی تقسیم

یہ ترتیب ٹرانسفارمر کی تشکیل کے خطرات کو کم سے کم کرتی ہے اور معیاری 50/60Hz درخواستوں میں 98–99% موصلیت کی کارکردگی حاصل کرتی ہے۔

ڈیزائن کے متبادل: سادگی بمقابلہ حرارتی انتظام کے چیلنجز

اپنے سرکٹ کی سادگی کے باوجود، برطانوی ریکٹیفائرز کو ذاتی وولٹیج ڈراپ کی وجہ سے حرارتی حدود کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔ زیادہ کرنٹس پر، طاقت کا ضیاع لکیری طور پر بڑھ جاتا ہے:

لوڈ کرینٹ	پاور خرابی	ضروری حرارتی حل
1A	1.4W	منفعل حرارتی سینکنگ
5A	7W	فعال خنک کن
10A	14واٹ	مائع کولنگ

صنعتی اعداد و شمار سے ظاہر ہوتا ہے کہ 68% ناکامیاں غلط حرارتی ڈیزائن کی وجہ سے ہوتی ہیں، جو زیادہ کرنٹ والے نظاموں میں مناسب حرارتی سینکنگ اور ہوا کے بہاؤ کی اہمیت کو اجاگر کرتا ہے۔

حقیقی دنیا کی درخواستوں میں برطانوی ریکٹیفائرز کی کارکردگی اور کارائی

ریکٹیفائرز میں طاقت کی تبدیلی کی کارکردگی: کارکردگی میں بہتری کا جائزہ

برطانیہ ریکٹیفائیر دونوں نصف اے سی ویو فارم کو پروسیس کرکے کارکردگی میں اضافہ کرتے ہیں، جس سے ہاف ویو ڈیزائن کے مقابلے میں رِپل وولٹیج میں 50% سے زائد کمی آتی ہے۔ اس سے فلٹرنگ کو سادہ بنایا جا سکتا ہے اور حساس الیکٹرانکس کے لیے صاف دی سی آؤٹ پٹ فراہم کی جا سکتی ہے۔

معیاری سلیکون ڈائیوڈ برجز میں وولٹیج ڈراپ اور نقصانات

سلیکون ڈائیوڈ عام طور پر ہر موصل جوڑی میں 0.7–1.2V کا گراو دکھاتے ہیں، جس کی وجہ سے مستقل موصل نقصانات ہوتے ہیں۔ 10A پر، یہ نقصانات کل توانائی کے ضیاع کا 12–18% ہوتے ہیں، جو خاص طور پر ہائی پاور یا کم وولٹیج کے اطلاق میں سسٹم کی کارکردگی پر براہ راست اثر انداز ہوتے ہیں۔

صنعتی ایس ایم پی ایس یونٹس میں عام کارکردگی کی حد (75–85%)

سويچڈ ماڈ سپلائیز (SMPS) میں، روایتی برطانیہ ریکٹیفائر پورے بوجھ کے تحت 75 سے 85 فیصد کارکردگی حاصل کرتے ہیں۔ حالیہ طاقت الیکٹرانکس کی تحقیق کے مطابق، حرارتی پابندیاں فعال طور پر ٹھنڈا یونٹس میں تقریباً 82 فیصد پر عروج کارکردگی کو محدود کرتی ہیں، جو جدید حرارتی انتظام کی ضرورت کو اجاگر کرتی ہیں۔

کم بوجھ پر برطانیہ ریکٹیفائر اب بھی موثر ہوتے ہیں؟

ثابت ڈائیود نقصانات کم آؤٹ پٹ طاقت پر غالب آنے کی وجہ سے 10 تا 20 فیصد بوجھ پر کارکردگی 50 تا 65 فیصد تک گر جاتی ہے۔ اس کا مقابلہ کرنے کے لیے، جدید ڈیزائن ایڈاپٹیو کنٹرول اور سنکرونائزڈ ریکٹیفیکیشن شامل کرتے ہیں، متغیر بوجھ کے دوران 70 فیصد سے زائد کارکردگی برقرار رکھتے ہوئے۔

برطانیہ ریکٹیفائر کی جدید اقسام: شاٹکی سے لے کر سنکرونائزڈ ڈیزائن تک

جدید طاقت کے نظام اعلیٰ کارکردگی، بہتر حرارتی کارکردگی، اور درخواست کے مطابق فعل کی مانگ کو پورا کرنے کے لیے خصوصی ریکٹیفائر اقسام استعمال کرتے ہیں۔

برطانیہ ریکٹیفائر کی اقسام: شاٹکی، SCR، MOSFET، اور سنکرونائزڈ ورژن

قسم	کی مفتی خصوصیت	عمومی استعمال	کارکردگی میں اضافہ*
شافٹی	0.3 V آگے کی سمت وولٹیج ڈراپ	کم وولٹیج SMPS	4-7% بمقابلہ سلیکان
SCR	تھائی رسٹر کی بنیاد پر کرنٹ کنٹرول	صنعتی موٹر ڈرائیوز	82-89 فیصد رینج
ماسفیٹ	وولٹیج کنٹرول شدہ سوئچنگ	ہائی فریکوئنسی کنورٹرز	91-94 فیصد
مسنگرت	ایکٹو ٹرانزسٹر ریکٹیفیکیشن	سرور PSUs، EV چارجرز	تقریباً 96 فیصد

*2023 IEEE پاور الیکٹرانکس سوسائٹی کے معیارات کی بنیاد پر

شافٹی برڈج ریکٹیفائر: کم فارورڈ وولٹیج ایپلی کیشنز میں فوائد

شافٹی ڈایود میٹل سیمی کنڈکٹر جنکشن کی بدولت تقریباً 40 تا 60 فیصد موصلیت کے نقصانات کو کم کر دیتے ہیں۔ 2023 کے ایک مواد کے مطالعے میں پتہ چلا کہ بہترین شافٹی بریجز 10A پر 0.3V سے کم ڈراپ برقرار رکھتے ہیں، جو انہیں 5G انفراسٹرکچر اور ایل ای ڈی لائٹنگ کے لیے مناسب بناتا ہے، جہاں حرارت کی پیداوار کو کم سے کم کرنا ضروری ہوتا ہے۔

کنٹرول شدہ ریکٹیفکیشن کے لیے اعلیٰ طاقت والے نظام میں ایس سی آر مبنی بریجز

سیلیکون کنٹرول شدہ ریکٹیفائر (SCR) بجلی کے چلانے والے فرنس اور ٹریکشن سسٹمز جیسے زیادہ طاقت والے ماحول میں درست تنظیم کی اجازت دیتے ہیں۔ گیٹ ٹرگر آپریشن فیز اینگل کنٹرول کی اجازت دیتا ہے، جو تین فیز والے صنعتی سیٹ اپ میں ہارمونک ڈسٹورشن کو 18 تا 22 فیصد تک کم کر دیتا ہے، جس سے گرڈ کی مطابقت اور سسٹم کی عمر میں بہتری آتی ہے۔

ایمرجنگ ٹرینڈ: زیادہ کارکردگی والے ڈیزائن میں ڈایود کی جگہ سنکرونس ریکٹیفائر کا استعمال

موسفیٹس کا استعمال کرتے ہوئے تسلسل ریکٹیفائیرز ڈائیوڈس کے مقررہ وولٹیج ڈراپ کو ختم کر دیتے ہیں، 1kW سرور پاور سپلائیز میں 94% تک کارآمدی حاصل کرتے ہیں۔ یہ یو ایس بی-پی ڈی چارجرز، آٹوموٹو آن بورڈ یونٹس، اور آئیو ٹی ڈیوائسز میں مختصر ڈیزائن کو ممکن بناتے ہوئے حرارتی تناؤ کو 30°C تک کم کرتے ہیں۔

برجز ریکٹیفائیرز کے اہم اطلاقات اور نظام کی یکسریت

پاور الیکٹرانکس میں اطلاقات: ایڈاپٹرز، موٹر ڈرائیوز، اور یو پی ایس سسٹمز

برج ریکٹیفائرز آج کے طاقت الیکٹرانکس کی دنیا میں ایک اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ جب بات ایڈاپٹرز کی آتی ہے، تو یہ اجزاء دیوار کے ساکٹس سے معیاری اے سی بجلی لیتے ہیں اور اسے کم وولٹیج ڈی سی میں تبدیل کرتے ہیں جو ہمارے تمام گیجٹس اور آلات کے لیے درکار ہوتی ہے۔ موٹر ڈرائیوز جیسی صنعتی درخواستوں کے لحاظ سے، برج ریکٹیفائر وہ چیز کم کرنے میں مدد کرتے ہیں جسے ٹارک رِپل کہا جاتا ہے، جس کی وجہ سے مشینیں زیادہ ہموار چلتی ہیں اور لمبے عرصے تک چلتی ہیں، کچھ مطالعات تو یہ بھی بتاتے ہیں کہ خاص حالات میں تقریباً 70 فیصد بہتری آ سکتی ہے۔ برقی طاقت کے نظام میں برج ریکٹیفائرز کا ایک اور اہم مقام ان بیک اپ پاور سسٹمز میں ہوتا ہے جنہیں یو پی ایس یونٹس کہا جاتا ہے۔ وہ بیٹریز کو اس وقت چارج رکھتے ہیں جب سب کچھ معمول کے مطابق چل رہا ہوتا ہے، لیکن لوگوں کو شاید یہ اندازہ نہیں ہوتا کہ بجلی کی قلت کے دوران یہ کتنے اہم ہو جاتے ہیں، جہاں وہ مستحکم وولٹیج کی سطح برقرار رکھتے ہیں تاکہ آلات کو نقصان نہ پہنچے۔

تجدیدی توانائی کے نظاموں میں کردار: سورجی انورٹرز اور ہوا ٹربائن کنورٹرز

سورج کے انورٹرز میں، برج ریکٹیفائر فوٹو وولٹائک اریز کو گرڈ-ٹائی سسٹمز سے جوڑتے ہیں، جو ایم پی پی ٹی صحت مندی کو 98% تک سپورٹ کرتے ہیں۔ وائنڈ ٹربائن کنورٹرز متغیر تعدد کے آؤٹ پٹ کو منیج کرنے کے لیے سلیکان کاربائیڈ پر مبنی برج استعمال کر رہے ہیں، جو طوفانی حالات میں توانائی کے حصول کو 12–18% تک بڑھا دیتا ہے۔ بڑے پیمانے پر آف شور انسٹالیشنز میں ہارمونک ڈسٹورشن کو 41% تک کم کرنے کے لیے انضمام شدہ ریکٹیفائر-فلٹر ماڈیول کو ظاہر کیا گیا ہے۔

فلٹرنگ کی تکنیک کے ساتھ انضمام: کیپسیٹر اور ایکٹو فلٹرنگ کے حل

صاف ڈی سی آؤٹ پٹ فراہم کرنے کے لیے، برج ریکٹیفائرز کو درخواست کی ضروریات کے مطابق بنائے گئے فلٹرنگ حل کے ساتھ جوڑا جاتا ہے:

فلٹر کی قسم	رِپل کمی	استعمال کیس کی مثال
الیکٹرولائٹک کیپس	85-92%	کنزیومر الیکٹرانکس ایڈاپٹرز
ایل سی نیٹ ورکس	93-97%	صنعتی موٹر کنٹرولرز
ایکٹو PFC سرکٹس	99%+	سرور گریڈ PSUs

گیلیم نائٹرائیڈ (GaN) سوئچز کا استعمال کرتے ہوئے ابھرتے ہوئے ایکٹو فلٹرز 150kHz سے اوپر کی آواز کو دبانے کا کام کرتے ہیں، جو زیادہ کثافت والے ڈیٹا سینٹر پاور سسٹمز میں >99% کارکردگی کو ممکن بناتے ہیں۔

فیک کی بات

برطانیہ ریکٹیفائر کیا ہے، اور یہ کیسے کام کرتا ہے؟

برطانیہ ریکٹیفائر ایک آلہ ہے جو چار ڈائیودس کو ہیرے کی شکل میں ترتیب دے کر متبادل کرنٹ (ای سی) کو مستقیم کرنٹ (ڈی سی) میں تبدیل کرتا ہے۔ یہ ای سی ویو فارم کے دونوں ادوار کو مؤثر طریقے سے استعمال کرنے کی اجازت دیتا ہے، جس کے نتیجے میں مسلسل ڈی سی آؤٹ پٹ حاصل ہوتا ہے۔

نصف لہر ریکٹیفائرز کے مقابلے میں برطانیہ ریکٹیفائرز کیوں ترجیح دیے جاتے ہیں؟

برطانیہ ریکٹیفائرز نصف لہر ریکٹیفائرز کے مقابلے میں زیادہ موثر ہوتے ہیں کیونکہ وہ ای سی سائیکل کے دونوں ادوار کو استعمال کرتے ہیں، جو زیادہ مستحکم اور موثر ڈی سی آؤٹ پٹ فراہم کرتے ہیں۔ ان سے کم رِپل اور توانائی کا نقصان بھی ہوتا ہے۔

برطانیہ ریکٹیفائرز کے کچھ عام استعمالات کیا ہیں؟

پل ریکٹیفائر عام طور پر فون کے چارجرز، صنعتی موٹر کنٹرولز، پاور ایڈاپٹرز، موٹر ڈرائیوز، یو پی ایس سسٹمز، سورج کے انورٹرز اور وائنڈ ٹربائن کنورٹرز میں استعمال ہوتے ہیں۔

پل ریکٹیفائر توانائی کی کارآمدی پر کیسے اثر انداز ہوتے ہیں؟

پل ریکٹیفائر توانائی کی کارآمدی میں بہتری لاتے ہیں کہ وہ تمام اے سی ویو فارم کو پروسیس کرتے ہیں، رِپل وولٹیج کو کم کرتے ہیں اور سادہ فلٹرنگ کی ضرورت ہوتی ہے۔ صنعتی درخواستوں میں عام طور پر یہ 75 فیصد سے 85 فیصد تک کارآمدی حاصل کرتے ہیں۔

پل ریکٹیفائر کی کچھ جدید اقسام کیا ہیں؟

پل ریکٹیفائر کی جدید اقسام میں شاٹکی ڈایود، ایس سی آر، موسمفت پر مبنی ریکٹیفائر اور سنکرونائز ڈیزائن شامل ہیں۔ یہ مختلف قسم کے فوائد فراہم کرتے ہیں، جیسے کم وولٹیج ڈراپ اور زیادہ کارآمدی۔