द्विदिश स्विच

इस पोस्ट में हम MOSFET द्विदिश बिजली स्विच के बारे में सीखते हैं, जिसका उपयोग दो बिंदुओं पर एक लोड को अप्रत्यक्ष रूप से संचालित करने के लिए किया जा सकता है। यह बस दो एन-चैनल, या पी-चैनल MOSFETs को वापस निर्दिष्ट वोल्टेज श्रृंखला के साथ श्रृंखला में वापस जोड़कर किया जाता है।

एक द्विदिश स्विच क्या है

एक द्विदिश बिजली स्विच (BPS) एक सक्रिय उपकरण है जिसका उपयोग करके बनाया गया है MOSFETs या IGBTs , जो चालू होने पर चालू के दो तरह के द्विदिश प्रवाह की अनुमति देता है, और बंद संचालित होने पर वोल्टेज के एक द्विदिश प्रवाह को अवरुद्ध करता है।

चूंकि यह दोनों तरीकों से संचालित करने में सक्षम है, इसलिए एक द्विदिश स्विच की तुलना की जा सकती है और इसे सामान्य रूप में दर्शाया जा सकता है चालु / बंद स्विच नीचे दिखाए गए रूप में:

यहां, हम एक सकारात्मक वोल्टेज को स्विच के बिंदु 'ए' पर लगाया जाता है और बिंदु 'बी' पर एक नकारात्मक क्षमता लागू होती है, जो वर्तमान को 'ए' से 'बी' में प्रवाहित करने की अनुमति देता है। बस वोल्टेज ध्रुवीयता को बदलकर कार्रवाई को उलटा किया जा सकता है। मतलब, बीपीएस के अंक 'ए' और 'बी' का उपयोग विनिमेय इनपुट / आउटपुट टर्मिनलों के रूप में किया जा सकता है।

एक बीपीएस का सबसे अच्छा आवेदन उदाहरण सभी MOSFET आधारित वाणिज्यिक में देखा जा सकता है SSR डिजाइन ।

विशेषताएँ

में बिजली के इलेक्ट्रॉनिक्स , एक द्विदिश स्विच (बीपीएस) की विशेषताओं को चार-चतुर्थांश स्विच के रूप में परिभाषित किया गया है, जो ओएन-राज्य में सकारात्मक या नकारात्मक वर्तमान का संचालन करने की क्षमता रखता है, और ऑफ-स्टेट में सकारात्मक या नकारात्मक वर्तमान को भी अवरुद्ध करता है। BPS के लिए चार-चतुर्थांश ON / OFF आरेख नीचे दिखाया गया है।

उपरोक्त आरेख में, क्वाड्रेंट्स को हरे रंग में दर्शाया गया है जो आपूर्ति चालू या तरंग के ध्रुवीयता की परवाह किए बिना उपकरणों की स्थिति को इंगित करता है।

उपरोक्त आरेख में, लाल सीधी रेखा इंगित करती है कि बीपीएस डिवाइस ऑफ स्थिति में हैं और वोल्टेज या तरंग की ध्रुवीयता की परवाह किए बिना बिल्कुल कोई चालन प्रदान करता है।

मुख्य विशेषताएं एक बीपीएस होना चाहिए

• एक द्विदिश स्विच डिवाइस को दोनों ओर से आसान और त्वरित बिजली चालन को सक्षम करने के लिए अत्यधिक अनुकूलनीय होना चाहिए, जो कि ए से बी और बी से ए तक है।
• जब डीसी एप्लिकेशन में उपयोग किया जाता है, तो एक बीपीएस को लोड के बेहतर वोल्टेज विनियमन के लिए राज्य प्रतिरोध (रॉन) पर न्यूनतम प्रदर्शन करना चाहिए।
• बीपीएस प्रणाली को एक ध्रुवीयता परिवर्तन के दौरान, या अपेक्षाकृत उच्च परिवेश के तापमान की स्थिति में अचानक प्रवाह का सामना करने के लिए उचित सुरक्षा सर्किटरी से सुसज्जित होना चाहिए।

द्विदिश स्विच निर्माण

निम्नलिखित आंकड़ों में दिखाए अनुसार MOSFETs या IGBTs को बैक टू सीरीज़ से जोड़कर एक द्विदिशीय स्विच का निर्माण किया जाता है।

यहां, हम तीन मूलभूत तरीकों को देख सकते हैं जिसके माध्यम से एक द्विदिश स्विच को कॉन्फ़िगर किया जा सकता है।

पहले आरेख में, दो पी-चैनल एमओएसएफईटी को उनके स्रोतों के साथ एक दूसरे के साथ बैक-टू-बैक कनेक्ट किया गया है।

दूसरे आरेख में, बीपीएस डिज़ाइन को लागू करने के लिए दो एन-चैनल एमओएसएफईटीएस को उनके स्रोतों से जोड़ा जा सकता है।

तीसरे कॉन्फ़िगरेशन में, दो बी-चैनल एमओएसएफईटी को इच्छित द्विदिश चालन को निष्पादित करने के लिए नाली से जुड़ा हुआ दिखाया गया है।

बुनियादी कार्य विवरण

आइए दूसरे कॉन्फ़िगरेशन का उदाहरण लेते हैं, जिसमें MOSFETs अपने स्रोतों के साथ पीछे से जुड़ते हैं, आइए कल्पना करें कि सकारात्मक वोल्टेज 'ए' से लागू होता है, और नकारात्मक 'बी' से, जैसा कि नीचे दिखाया गया है:

इस मामले में हम देख सकते हैं कि जब गेट वोल्टेज लागू किया जाता है, तो 'A' से करंट को MOSFET के माध्यम से बहने दिया जाता है, फिर दाएं तरफ MOSFET के आंतरिक अग्रगामी डायोड D2 के माध्यम से, और अंत में बिंदु 'B' पर चालन पूरा होता है। '।

जब वोल्टेज ध्रुवता को 'B' से 'A' में उल्टा कर दिया जाता है तो MOSFETs और उनके आंतरिक डायोड उनके पदों को नीचे लाते हैं जैसा कि निम्नलिखित चित्रण में दिखाया गया है:

उपरोक्त स्थिति में, BPS के दाईं ओर MOSFET, D1 के साथ-साथ बाईं ओर MOSFET का आंतरिक बॉडी डायोड है, जो 'B' से 'A' तक के चालन को सक्षम करता है।

असतत द्विदिश स्विच बनाना

अब सीखते हैं कि एक द्विदिश स्विच का उपयोग कैसे किया जा सकता है असतत घटकों के लिए एक इच्छित दो तरह से स्विचिंग एप्लिकेशन के लिए।

निम्नलिखित आरेख पी-चैनल MOSFETs का उपयोग करके मूल BPS कार्यान्वयन दिखाता है:

पी चैनल MOSFETS का उपयोग करना

जब बिंदु 'ए' पॉजिटिव होता है, तो लेफ्ट साइड बॉडी डायोड आगे बायस्ड हो जाता है और कंडक्ट करता है, उसके बाद राइट साइड p-MOSFET होता है, पॉइंट 'बी' पर कंडक्शन पूरा करने के लिए।

जब बिंदु 'बी' सकारात्मक होता है, तो विपरीत पक्ष संबंधित घटक चालन के लिए सक्रिय हो जाते हैं।

निम्न एन-चैनल MOSFET उपयुक्त ON / OFF गेट कमांड के माध्यम से BPS डिवाइस के ON / OFF राज्यों को नियंत्रित करता है।

रोकनेवाला और संधारित्र भीड़ प्रवाह में संभावित से बीपीएस उपकरणों की रक्षा करते हैं।

हालांकि, पी-चैनल एमओएसएफईटी का उपयोग करना कभी भी बीपीएस को लागू करने का आदर्श तरीका नहीं है उनके उच्च RDSon के कारण । इसलिए एन-चैनल आधारित बीपीएस डिजाइन की तुलना में गर्मी और अन्य संबंधित अक्षमताओं के खिलाफ क्षतिपूर्ति करने के लिए इन्हें बड़े और महंगे उपकरणों की आवश्यकता हो सकती है।

एन-चैनल MOSFETS का उपयोग करना

अगले डिजाइन में हम एन-चैनल एमओएसएफईटी का उपयोग करके बीपीएस सर्किट को लागू करने का एक आदर्श तरीका देखते हैं।

इस असतत द्विदिश स्विच सर्किट में, बैक-टू-बैक कनेक्टेड एन-चैनल MOSFETs का उपयोग किया जाता है। यह विधि ए से बी और रिवर्स में दो तरह से बिजली चालन की सुविधा के लिए एक बाहरी ड्राइवर सर्किट की मांग करती है।

Schottky डायोड BA159 का उपयोग चार्ज पंप सर्किट को सक्रिय करने के लिए ए और बी से आपूर्ति को गुणा करने के लिए किया जाता है, ताकि चार्ज पंप एन-चैनल एमओएसएफईटी के लिए आवश्यक राशि चालू वोल्टेज उत्पन्न करने में सक्षम हो।

एक मानक का उपयोग करके चार्ज पंप बनाया जा सकता है वोल्टेज दोगुना सर्किट या एक छोटा सा स्विचिंग को बढ़ावा देना सर्किट।

3.3 V को चार्ज पंप को बेहतर तरीके से पावर करने के लिए लगाया जाता है, जबकि Schottky डायोड संबंधित इनपुट (A / B) से सीधे गेट वोल्टेज को निकालता है, भले ही इनपुट सप्लाई 6 V से कम हो। यह 6 V तब दोगुना होता है। MOSFET फाटकों के लिए ump प्रभारी।

निम्न एन-चैनल MOSFET वांछित विनिर्देशों के अनुसार द्विदिश स्विच के चालू / बंद स्विचिंग को नियंत्रित करने के लिए है।

पहले से चर्चा किए गए पी-चैनल की तुलना में एन-चैनल एमओएसएफईटी का उपयोग करने का एकमात्र नुकसान ये अतिरिक्त घटक हैं जो पीसीबी पर अतिरिक्त स्थान का उपभोग कर सकते हैं। हालांकि, इस नुकसान को MOSFETs के कम R (पर) और अत्यधिक कुशल चालन, और कम लागत वाले छोटे MOSFETs द्वारा आगे बढ़ाया जाता है।

उस ने कहा, यह डिजाइन भी अधिक हीटिंग के खिलाफ कोई प्रभावी सुरक्षा प्रदान नहीं करता है, और इसलिए उच्च शक्ति अनुप्रयोगों के लिए ओवरसाइज़ उपकरणों पर विचार किया जा सकता है।

निष्कर्ष

एक द्विदिश स्विच आसानी से जोड़े जा सकते हैं जो बैक टू बैक कनेक्टेड MOSFETs का उपयोग करते हैं। इन स्विचों को कई अलग-अलग अनुप्रयोगों के लिए लागू किया जा सकता है जिनके लिए एसी स्रोत से लोड के द्विदिश स्विचन की आवश्यकता होती है।

संदर्भ:

TPS2595xx, 2.7 V से 18 V, 4-A, 34-mF eFuse के साथ फास्ट ओवरवॉल्टेज प्रोटेक्शन डेटा शीट

TPS2595xx डिजाइन गणना उपकरण

ई-फ्यूज डिवाइस