IGBT کے بارے میں سب کچھ

جدید انڈکشن کک ٹاپس

انڈکشن کوکنگ نے روایتی حرارتی نظام کی جگہ لے لی ہے جس سے گرمی کی توانائی کو پین/برتن کے نیچے برقی حرارتی عناصر کے ذریعے منتقل کیا جاتا ہے۔ یہ برتن کے نچلے حصے میں گردش کرنے والی حوصلہ افزائی کی دھاروں کے اصول پر کام کرتا ہے۔ انڈکشن کک ٹاپس کے صحیح طریقے سے کام کرنے کے لیے، برتن کا نچلا حصہ جسمانی طور پر کوائل کے قریب ہونا چاہیے، اور صرف کچھ دھاتیں ہی موزوں ہیں - جو اعلی مقناطیسی پارگمیتا کے حامل ہیں۔

یہ اصول عام پاور ٹرانسفارمرز کی طرح ہے، جس میں کوائل پرائمری اور برتن کا نچلا حصہ سیکنڈری ہے۔ یہ جدید انڈکشن چارجنگ ٹیکنالوجی کے ساتھ بھی بہت سی مماثلتیں رکھتا ہے۔

برتن کو گرم کرنے کے لیے درکار حرارت نیچے کی تہہ میں گردش کرنے والی ایڈی کرنٹ سے آتی ہے یا خاص طور پر، ان کرنٹ بہاؤ کی طرف سے پیش کی جانے والی مزاحمت سے۔ انڈکٹو کپلنگ کے ذریعے، تقریباً 90% توانائی برتن میں حرارت پیدا کرنے کے لیے منتقل کی جاتی ہے۔ ایک عام ہموار شیشے کا چولہا صرف تقریباً 70% توانائی منتقل کر سکتا ہے، جس کے نتیجے میں نقصانات میں تین گنا کمی واقع ہوتی ہے۔

استعمال شدہ ٹوپولوجی ویلڈنگ سرکٹ سے نمایاں طور پر مختلف نہیں ہے۔ مین AC پاور کو درست کیا جاتا ہے اور انورٹر اور کنٹرولر کے لیے ایک چھوٹی معاون پاور سپلائی چلاتا ہے۔ انورٹر کرنٹ کو تانبے کے کنڈلیوں میں شامل کرتا ہے، ایک برقی مقناطیسی میدان بناتا ہے جو برتن میں ایڈی کرنٹ کو اکساتا ہے۔ پیدا ہونے والی حرارت برتن کے نچلے حصے کی مزاحمت کے برابر ہوتی ہے جس کو حوصلہ افزائی کرنٹ کے مربع سے ضرب دیا جاتا ہے - جسے "جول اثر" کہا جاتا ہے۔

شکل 5: ایک عام انڈکشن کوک ٹاپ سرکٹ کا جائزہ

ویلڈنگ مشینوں کے برعکس، انڈکشن کک ٹاپس کے لیے کنٹرول سکیم عام طور پر فریکوئنسی ویری ایشن سکیم ہوتی ہے۔ اگرچہ یہ ایک آسان طریقہ ہے، چیلنج وسیع رینج پر آؤٹ پٹ پاور کے لیے مطلوبہ فریکوئنسی رینج کو کنٹرول کرنے میں ہے۔

انڈکشن کک ٹاپس کے لیے درکار اعلی تعدد پر بھی، گونج کنورٹر سرکٹس اعلی کارکردگی کے ساتھ کام کر سکتے ہیں۔ لہٰذا، اس ایپلی کیشن کے لیے عام طور پر ریزوننٹ سرکٹ کنورٹرز استعمال کیے جاتے ہیں، خاص طور پر ریزوننٹ ہاف برج (RHB) کنورٹرز اور کواسی ریزوننٹ (QR) انورٹرز۔ RHB کنورٹرز خاص طور پر ان کی وسیع رینج کے بوجھ کو سنبھالنے کی صلاحیت کی وجہ سے پسند کیے جاتے ہیں۔ اعلی درجے کی کنٹرول تکنیک جیسے زیرو کرنٹ سوئچنگ (ZCS) یا زیرو وولٹیج سوئچنگ (ZVS) کو عام طور پر بجلی کے نقصانات کو کم سے کم رکھنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔

شکل 6: RHB اور QR ٹوپولاجیز کی مخصوص مثالیں۔

اس ٹوپولوجی کی لاگت کی تاثیر کی وجہ سے، QR کنورٹرز اکثر کم طاقت (2W چوٹی کی طاقت سے نیچے) انڈکشن کک ٹاپ ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتے ہیں۔

سولر انورٹرز اور UPS

ہاف برج ٹوپولوجی کو ایپلی کیشنز میں استعمال کرتے وقت جن میں تیز سوئچنگ کی ضرورت ہوتی ہے، بہت سے چیلنجز ہوتے ہیں، بشمول:

- صرف دو آؤٹ پٹ وولٹیج حاصل کیے جا سکتے ہیں۔

- سوئچنگ نقصانات اہم ہوسکتے ہیں۔

- بڑے دروازوں سے گاڑی چلانا مشکل ہو سکتا ہے۔

- اجزاء کا دباؤ وشوسنییتا کو متاثر کرتا ہے۔

- بڑھے ہوئے ریپل کرنٹ اور EMI کو وسیع فلٹرنگ کی ضرورت ہوتی ہے۔

- ہائی وولٹیج ڈی سی بس سے مطابقت نہیں رکھتی

- تھرمل ڈیزائن معمولی نہیں ہے۔

جدید ایپلی کیشنز میں، HB ٹوپولوجی کو اہم ایپلی کیشنز جیسے کہ Uninterruptible Power Supplies (UPS) اور سولر فوٹوولٹک (PV) انورٹرز سے تبدیل کیا جا رہا ہے۔ تین سطحی ٹوپولاجیاں غالب ہو رہی ہیں، جنہیں I-Type اور T-Type کہا جاتا ہے۔

بہت سے ایسے پہلو ہیں جن میں بہتری کی ضرورت ہے، بشمول نقصانات کو کم کرنے کے لیے فعال آلات میں وولٹیج کو کم کرنا، ہارمونک بگاڑ کو کم کرنا، اور چھوٹے اجزاء کے استعمال کی اجازت دینا۔ سب سے اہم بات یہ ہے کہ یہ ٹوپولوجیز سوئچنگ کے نقصانات کو نمایاں طور پر کم کر سکتی ہیں، 98 کلو ہرٹز سے 16 کلو ہرٹز تک کی ہائی فریکوئنسیوں پر سوئچ کرنے پر 40 فیصد تک کارکردگی حاصل کر سکتی ہیں۔

شکل 7: I-Type اور T-Type Converter Topologies کے HB کے مقابلے میں بہت سے فوائد ہیں۔

مستقبل کی تلاش میں

اگرچہ کچھ لوگ IGBT ٹیکنالوجی کو "روایتی" کے طور پر دیکھ سکتے ہیں، لیکن یہ اب بھی ہائی پاور (ہائی وولٹیج/موجودہ) ایپلی کیشنز میں اہم کردار ادا کرتی ہے۔ IGBT ٹیکنالوجی مسلسل ارتقا پذیر ہے، Vcesat کی قدریں 1V تک پہنچ رہی ہیں، اور ساختی بہتری کثافت میں اضافہ اور نقصانات کو کم کرتی ہے۔

ہمیشہ کی طرح، IGBTs استعمال کرتے وقت، ڈیزائنرز کو اپنی درخواست کی ضروریات کی مکمل سمجھ ہونی چاہیے اور بہترین نتائج اور کارکردگی کو یقینی بنانے کے لیے مناسب ٹوپولاجی کا انتخاب کرنا چاہیے۔