SMPS ________ सिद्धांत पर आधारित होते हैं।

Question

Accepted Answer

C: चॉपर (Chopper)

Explanation & Concepts:
स्विच्ड-मोड पावर सप्लाई (SMPS) चॉपर सिद्धांत पर आधारित होते हैं, जहाँ आउटपुट वोल्टेज को नियंत्रित करने के लिए उच्च आवृत्तियों पर DC इनपुट वोल्टेज को तेजी से ऑन (ON) और ऑफ (OFF) किया जाता है। इस उच्च-आवृत्ति स्विचिंग के ड्यूटी साइकिल को नियंत्रित करके, लोड को दी जाने वाली औसत वोल्टेज को कुशलतापूर्वक नियंत्रित किया जाता है। यह उच्च-आवृत्ति संचालन लीनियर पावर सप्लाई की तुलना में काफी छोटे और हल्के ट्रांसफार्मर और इंडक्टर्स के उपयोग की अनुमति देता है।

Working Principle: SMPS में, एक अनरेगुलेटेड DC वोल्टेज (अक्सर AC मेन्स को रेक्टिफाई करके प्राप्त) को एक हाई-स्पीड सेमीकंडक्टर स्विच (जैसे MOSFET या IGBT) पर लागू किया जाता है। स्विच उच्च आवृत्तियों पर (आमतौर पर 20 kHz से कई सौ kHz) ऑन/ऑफ मोड में काम करता है, जो एक चॉपर के रूप में कार्य करता है। चॉप्ड स्क्वायर वेव को फिर एक उच्च-आवृत्ति ट्रांसफार्मर का उपयोग करके स्टेप-अप या स्टेप-डाउन किया जाता है, रेक्टिफाई किया जाता है, और एक सुचारू, रेगुलेटेड DC आउटपुट प्राप्त करने के लिए पैसिव L-C घटकों का उपयोग करके फ़िल्टर किया जाता है। पल्स विड्थ मॉड्यूलेशन (PWM) फीडबैक का उपयोग करके रेगुलेशन बनाए रखा जाता है।

Key Formulas: $V_{o} = D \cdot V_{in}$ — एक बुनियादी बक चॉपर (buck chopper) का आउटपुट वोल्टेज, जहाँ $D$ ड्यूटी साइकिल है; $D = \frac{T_{on}}{T_s} = T_{on} \cdot f_s$ — PWM स्विचिंग कंट्रोल में ड्यूटी साइकिल का सूत्र

Key Points: SMPS पावर सेमीकंडक्टर उपकरणों को पूरी तरह से ON या पूरी तरह से OFF स्विच करता है, जिससे पावर का नुकसान (dissipation) कम से कम होता है।; उच्च स्विचिंग आवृत्तियों (20 kHz से 1 MHz) पर काम करने से चुंबकीय घटकों (ट्रांसफार्मर/इंडक्टर) और कैपेसिटर का आकार और वजन काफी कम हो जाता है।; SMPS में मुख्य पावर रूपांतरण तंत्र DC-से-DC रूपांतरण है, जो चॉपर की मूल परिभाषा है।

Advantages: कम स्विचिंग बर्बादी के कारण उच्च दक्षता (आमतौर पर 80% से 95%); लीनियर रेगुलेटेड पावर सप्लाई की तुलना में कॉम्पैक्ट आकार और कम वजन; ड्यूटी साइकिल (PWM) समायोजन के माध्यम से लचीला आउटपुट वोल्टेज नियंत्रण

Disadvantages: उच्च-आवृत्ति इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरफेरेंस (EMI) और स्विचिंग शोर उत्पन्न करता है; अधिक जटिल सर्किट की आवश्यकता होती है जिसमें कंट्रोल IC और फीडबैक सर्किट शामिल होते हैं

Applications: पर्सनल कंप्यूटर और सर्वर पावर सप्लाई यूनिट (PSUs); मोबाइल उपकरणों और इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए बैटरी चार्जर; कंज्यूमर इलेक्ट्रॉनिक्स, टीवी और औद्योगिक स्वचालन (automation) नियंत्रण प्रणाली

Additional Info: विकल्प A (फेज कंट्रोल) AC सर्किट में थायरिस्टर (SCRs) के फायरिंग/ट्रिगरिंग कोण को बदलकर पावर को नियंत्रित करने को संदर्भित करता है।. विकल्प B (इंटीग्रल कंट्रोल) एक नियंत्रण प्रणाली तंत्र या तकनीक है जहाँ पूर्ण चक्रों (Integral Cycle Control) में पावर दी जाती है।. विकल्प D (MOSFET) SMPS सर्किट के अंदर उपयोग किया जाने वाला एक स्विचिंग डिवाइस है, लेकिन यह एक घटक (component) है, न कि इसका मूल संचालन सिद्धांत।

Answer: C सही है — SMPS चॉपर सिद्धांत पर काम करता है, जो DC पावर को कुशलतापूर्वक परिवर्तित और रेगुलेट करने के लिए एक सेमीकंडक्टर स्विच को तेजी से ON और OFF करता है।

Exam Tip: प्रतिस्पर्धी परीक्षाओं के लिए याद रखें: लीनियर पावर सप्लाई एक्टिव/लीनियर क्षेत्र में सेमीकंडक्टर्स को संचालित करती हैं (कम दक्षता ~40-50%), जबकि SMPS/चॉपर स्विच को सैचुरेशन और कट-ऑफ क्षेत्रों में संचालित करते हैं (उच्च दक्षता >80%)।

Answer

Option A: फेज कंट्रोल (Phase control)

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Option B: इंटीग्रल कंट्रोल (Integral control)

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Option D: MOSFET

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