एक स्टेप डाउन चॉपर के लिए आउटपुट वोल्टेज का व्यंजक ज्ञात कीजिए... | Electrical MCQ (हिंदी) | Examoogle

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एक स्टेप डाउन चॉपर के लिए आउटपुट वोल्टेज का व्यंजक ज्ञात कीजिए, जहाँ Vs इनपुट वोल्टेज और α ड्यूटी साइकिल है।

A) $V_{o} = V_{s} \alpha$

B) $V_{o} = V_{s} \times \alpha$

C) $V_{o} = V_{s}^{2} \alpha$

D) $V_{o} = 2 V_{s} \alpha \pi$

Correct Answer

⚙️ TE • Technical अवधारणा और सिद्धांतElectricalPower Electronics

Vo=Vs×α

Quick Summary:

एक स्टेप-डाउन चॉपर (जिसे बक कनवर्टर भी कहा जाता है) एक निश्चित DC इनपुट वोल्टेज $V_s$ को कम औसत DC आउटपुट वोल्टेज $V_o$ में परिवर्तित करता है। आउटपुट वोल्टेज ड्यूटी साइकिल $\alpha$ और इनपुट वोल्टेज $V_s$ के सीधे आनुपातिक होता है, जिसे $V_o = \alpha V_s$ द्वारा व्यक्त किया जाता है। चूंकि $\alpha \le 1$ होता है, इसलिए आउटपुट वोल्टेज हमेशा इनपुट वोल्टेज से कम या उसके बराबर होता है।

⚙️TETechnical Solutionअवधारणा और सिद्धांत

💡 Explanation

🔢 Key Formulas

$V_o = \alpha \times V_s$ — स्टेप-डाउन चॉपर का औसत आउटपुट वोल्टेज

$\alpha = \frac{T_{on}}{T} = \frac{T_{on}}{T_{on} + T_{off}}$ — ड्यूटी साइकिल

$V_{o(rms)} = \sqrt{\alpha} \times V_s$ — RMS आउटपुट वोल्टेज

$P_o = \frac{V_o^2}{R} = \frac{\alpha V_s^2}{R}$ — प्रतिरोधी लोड के लिए आउटपुट पावर

⚙️ Working Principle

जब चॉपर स्विच को $T_{on}$ अवधि के लिए चालू (ON) किया जाता है, तो लोड को सप्लाई वोल्टेज $V_s$ प्राप्त होता है। जब स्विच को $T_{off}$ अवधि के लिए बंद (OFF) किया जाता है, तो लोड वोल्टेज शून्य हो जाता है (यह मानते हुए कि एक फ्रीव्हीलिंग डायोड लोड करंट की निरंतरता बनाए रखता है)। कुल स्विचिंग अवधि $T = T_{on} + T_{off}$ पर तात्कालिक वोल्टेज का समाकलन करके औसत आउटपुट वोल्टेज की गणना की जाती है, जिसके परिणामस्वरूप $V_o = \frac{T_{on}}{T} \times V_s = \alpha V_s$ प्राप्त होता है।

📌 Key Points

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स्टेप-डाउन चॉपर का आउटपुट वोल्टेज हमेशा इनपुट वोल्टेज से कम या उसके बराबर होता है ( $V_o \le V_s$ )।
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ड्यूटी साइकिल $\alpha$ की सीमा $0$ से $1$ तक होती है ( $0 \le \alpha \le 1$ )।
▸
चॉपिंग आवृति $f = \frac{1}{T} = \frac{1}{T_{on} + T_{off}}$ होती है।
▸
स्टेप-डाउन चॉपर को क्लास-A चॉपर या बक कनवर्टर भी कहा जाता है।

✅ Advantages

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रैखिक वोल्टेज नियामकों की तुलना में उच्च दक्षता।
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ड्यूटी साइकिल $\alpha$ को समायोजित करके DC आउटपुट वोल्टेज का सटीक गतिशील नियंत्रण।

❌ Disadvantages / Limitations

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आउटपुट करंट और वोल्टेज में हार्मोनिक रिपल्स उत्पन्न करता है जिनके लिए LC फिल्टर की आवश्यकता होती है।
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उच्च गति वाले सेमीकंडक्टर स्विचिंग घटकों की आवश्यकता होती है।

🛠️ Applications / Uses

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ट्रैक्शन ड्राइव और इलेक्ट्रिक वाहनों में DC मोटर गति नियंत्रण।
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स्विच मोड पावर सप्लाई (SMPS) और बैटरी चार्जर।

📄 Additional Information

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विकल्प A ( $V_o = \frac{V_s}{\alpha}$ ) एक काल्पनिक व्युत्क्रम निर्भरता को दर्शाता है जिसका उपयोग DC चॉपर में नहीं किया जाता है।
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विकल्प B ( $V_o = V_s \times \alpha$ ) स्टेप-डाउन चॉपर के लिए सही है।
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विकल्प C ( $V_o = \frac{V_s^2}{\alpha}$ ) वोल्टेज गणना के लिए विमा (dimensional) रूप से गलत है।
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विकल्प D ( $V_o = \frac{2V_s}{\alpha \pi}$ ) गलत तरीके से एक DC-DC कनवर्टर समीकरण में AC दिष्टकरण पैरामीटर ( $\pi$ ) को शामिल करता है।

📊 Diagram / Illustration

✅

B सही है — स्टेप-डाउन चॉपर के लिए, औसत आउटपुट वोल्टेज $V_o$ इनपुट सप्लाई वोल्टेज $V_s$ और ड्यूटी साइकिल $\alpha$ के गुणनफल के बराबर होता है ( $V_o = \alpha V_s$ )।

Core Concepts Used

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DC-DC स्टेप-डाउन चॉपर ड्यूटी साइकिल नियंत्रण (PWM) बक कनवर्टर वोल्टेज संबंध

💡 EXAM TIP

याद रखें: स्टेप-डाउन चॉपर $V_o = \alpha V_s$ देता है, स्टेप-अप चॉपर $V_o = \frac{V_s}{1 - \alpha}$ देता है, और बक-बूस्ट चॉपर $V_o = \frac{\alpha V_s}{1 - \alpha}$ देता है।

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