एच-ब्रिज बूटस्ट्रैपिंग

एच-ब्रिज बूटस्ट्रैपिंग

बूटस्ट्रैपिंग एक महत्वपूर्ण पहलू है जो आपको एन-चैनल मॉस्फ़ेट्स के साथ सभी एच-ब्रिज या पूर्ण ब्रिज नेटवर्क में मिलेगा।

यह एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें उच्च पक्ष के मस्जिदों के गेट / स्रोत टर्मिनलों को एक वोल्टेज के साथ स्विच किया जाता है जो कि उसके नाली वोल्टेज से कम से कम 10V अधिक है। मतलब, यदि नाली वोल्टेज 100V है, तो प्रभावी गेट / स्रोत वोल्टेज 110V होना चाहिए ताकि नाली से उच्च पक्ष के मस्जिद के स्रोत तक 100V के पूर्ण हस्तांतरण को सक्षम किया जा सके।



के बग़ैर बूटस्ट्रैपिंग समान मस्जिदों के साथ एक एच-ब्रिज टोपोलॉजी की सुविधा बस काम नहीं करेगी।



हम एक स्टेप बाई स्टेप स्पष्टीकरण के माध्यम से विवरणों को समझने की कोशिश करेंगे।

एक बूटस्ट्रैपिंग नेटवर्क तभी आवश्यक हो जाता है जब H-Bridge के सभी 4 उपकरण अपनी ध्रुवता के साथ समान हों। आमतौर पर ये एन-चैनल मस्जिद हैं (4 पी-चैनल का उपयोग कभी स्पष्ट कारणों से नहीं किया जाता है)।



निम्न छवि एक मानक एन-चैनल एच-ब्रिज कॉन्फ़िगरेशन दिखाती है

एच-ब्रिज टोपोलॉजी का उपयोग 4 एन chnnel mosfets

इस मस्जिद टोपोलॉजी का मुख्य कार्य इस आरेख में 'लोड' या ट्रांसफार्मर प्राथमिक को एक फ्लिप-फ़्लिप तरीके से स्विच करना है। मतलब, कनेक्टेड ट्रांसफॉर्मर वाइंडिंग में एक प्रत्यावर्ती पुश-पुल करंट बनाना।

इसे लागू करने के लिए तिरछे व्यवस्थित मस्जिद को एक साथ चालू / बंद किया जाता है। और यह विकर्ण जोड़े के लिए वैकल्पिक रूप से साइकिल चला रहा है। उदाहरण के लिए Q1 / Q4 और Q2 / Q3 जोड़े को बारी-बारी से चालू / बंद किया जाता है। जब Q1 / Q4 ON ​​है, तो Q2 / Q3 बंद है, और इसके विपरीत।



उपरोक्त एक्शन फोर्स वर्तमान में कनेक्टेड ट्रांसफॉर्मर वाइंडिंग के दौरान इसकी ध्रुवीयता को बारी-बारी से बदलते हैं। यह बदले में ट्रांसफार्मर के माध्यमिक के पार प्रेरित उच्च वोल्टेज का भी कारण बनता है, इसकी ध्रुवीयता को बदलने के लिए, ट्रांसफार्मर के माध्यमिक पक्ष पर इरादा एसी या वैकल्पिक आउटपुट का उत्पादन करता है।

हाई-साइड लो-साइड मॉस्फ़ेट्स क्या हैं

ऊपरी Q1 / Q2 को उच्च पक्ष के मस्जिद कहा जाता है, और निचले Q3 / Q4 को निम्न पक्ष के मस्जिद कहा जाता है।

निचले पक्ष के मच्छर में उनके संदर्भ लीड (स्रोत टर्मिनल) होते हैं जो उचित रूप से ग्राउंड लाइन से जुड़े होते हैं। हालाँकि, उच्च पक्ष के मस्जिद की संदर्भ ग्राउंड लाइन तक सीधे पहुंच नहीं है, इसके बजाय ट्रांसफार्मर प्राथमिक से जुड़े हैं।

हम जानते हैं कि किसी मस्जिद का 'सोर्स' टर्मिनल या BJT के लिए एमिटर सामान्य ग्राउंड लाइन (या कॉमन रेफरेंस लाइन) से जुड़ा होना चाहिए ताकि इसे सामान्य रूप से लोड करने और संचालित करने में सक्षम बनाया जा सके।

एच-ब्रिज में चूंकि उच्च पक्ष के मच्छर सीधे सामान्य जमीन तक पहुंचने में असमर्थ हैं, इसलिए उन्हें सामान्य गेट डीसी (वीजीएस) के साथ प्रभावी रूप से स्विच करना असंभव हो जाता है।

यह वह जगह है जहाँ समस्या उत्पन्न होती है, और एक बूटस्ट्रैपिंग नेटवर्क महत्वपूर्ण हो जाता है।

यह एक समस्या क्यों है?

हम सभी जानते हैं कि एक BJT को पूरी तरह से संचालित करने के लिए इसके बेस / एमिटर के बीच न्यूनतम 0.6V की आवश्यकता होती है। इसी तरह, एक मस्जिद को पूरी तरह से संचालित करने के लिए उसके गेट / स्रोत के आसपास 6 से 9V की आवश्यकता होती है।

यहां गेट / बेस वोल्टेज इनपुट के जवाब में, 'पूरी तरह से' का अर्थ है कि अपने संबंधित स्रोत / उत्सर्जक टर्मिनलों के लिए मस्जिद ड्रेन वोल्टेज या BJT कलेक्टर वोल्टेज का इष्टतम हस्तांतरण।

एक एच-ब्रिज में कम साइड वाले मॉस्फ़ेट्स को उनके स्विचिंग मापदंडों के साथ कोई समस्या नहीं है और इन्हें सामान्य रूप से और बिना किसी अतिरिक्त सर्किटरी के स्विच किया जा सकता है।

ऐसा इसलिए है क्योंकि स्रोत पिन हमेशा शून्य या जमीनी क्षमता पर होता है, जिससे गेट को स्रोत के ऊपर निर्दिष्ट 12V या 10V में ऊंचा किया जा सकता है। यह मस्जिद की आवश्यक स्विचिंग शर्तों को पूरा करता है और इसे ड्रेन लोड को जमीनी स्तर तक पूरी तरह से खींचने की अनुमति देता है।

अब, उच्च पक्ष के मस्जिदों का निरीक्षण करें। यदि हम इसके गेट / स्रोत पर 12V लागू करते हैं, तो मस्जिद शुरू में अच्छी तरह से प्रतिक्रिया करते हैं और स्रोत टर्मिनलों की ओर नाली वोल्टेज का संचालन शुरू करते हैं। हालाँकि, ऐसा होने पर, लोड की उपस्थिति (ट्रांसफॉर्मर प्राइमरी वाइंडिंग) के कारण सोर्स पिन बढ़ती क्षमता का अनुभव करने लगता है।

जब यह क्षमता 6V से अधिक बढ़ जाती है, तो मस्जिद रुकना शुरू हो जाती है, क्योंकि इसमें आचरण करने के लिए अधिक 'स्पेस' नहीं होता है, और जब तक स्रोत की क्षमता 8V या 10V तक पहुंच जाती है, तब तक मस्जिद का संचालन बंद हो जाता है।

आइए इसे निम्नलिखित सरल उदाहरण की सहायता से समझते हैं।

यहाँ लोड को मस्जिद के स्रोत से जोड़ा जा सकता है, एक एच-ब्रिज में एक हाई-साइड मस्जिद की स्थिति की नकल करते हुए।

इस उदाहरण में यदि आप मोटर पर वोल्टेज को मापते हैं तो आप इसे सिर्फ 7V मान पाएंगे, हालांकि 12V को नाली की तरफ लगाया जाता है।

ऐसा इसलिए है क्योंकि 12 - 7 = 5V नंगे न्यूनतम गेट / स्रोत या वी हैजी एसइसका उपयोग मस्जिद द्वारा चालन को चालू रखने के लिए किया जा रहा है। चूंकि यहां मोटर 12V की मोटर है, यह अभी भी 7V की आपूर्ति के साथ घूमती है।

अगर मान लें कि हमने ड्रेन पर 50V सप्लाई के साथ 50V मोटर का इस्तेमाल किया और गेट / सोर्स पर 12V, हम सोर्स पर सिर्फ 7V देख सकते हैं, जिससे 50V मोटर पर बिल्कुल भी कोई मूवमेंट नहीं होता।

हालांकि, अगर हम मस्जिद के गेट / स्रोत के पार 62V के आसपास आवेदन करते हैं। यह तुरंत मस्जिद को चालू कर देगा, और इसका स्रोत वोल्टेज तेजी से बढ़ना शुरू कर देगा जब तक कि यह अधिकतम 50V नाली स्तर तक नहीं पहुंच जाता। लेकिन 50V स्रोत वोल्टेज पर भी, 62V वाला गेट अभी भी 62 - 50 = 12V स्रोत से ऊँचा होगा, जिससे मस्जिद और मोटर का पूरा चालन संभव हो सकेगा।

इसका अर्थ है, उपरोक्त उदाहरण में गेट स्रोत टर्मिनलों को 50 वी मोटर पर पूर्ण गति स्विटचैग को सक्षम करने के लिए 50 + 12 = 62V के आसपास कुछ की आवश्यकता होगी। क्योंकि यह निर्दिष्ट 12V स्तर पर मस्जिद के गेट वोल्टेज स्तर को ठीक से ऊंचा करने की अनुमति देता है स्रोत के ऊपर

क्यों मोसफ़ेट बर्न ऐसे उच्च वीजीएस के साथ नहीं करता है

यह इसलिए है क्योंकि जैसे ही गेट वोल्टेज (वीजी एस) लागू किया जाता है, ड्रेन साइड हाई वोल्टेज को तुरंत चालू किया जाता है और यह अतिरिक्त गेट / स्रोत वोल्टेज को रद्द करने वाले स्रोत टर्मिनल पर पहुंचता है। अंत में, केवल प्रभावी 12V या 10V को गेट / स्रोत पर प्रदान किया जाता है।

मतलब, अगर 100V नाली वोल्टेज है, और 110V गेट / स्रोत पर लगाया जाता है, तो स्रोत पर नाली से 100V निकलता है, लागू गेट / स्रोत क्षमता 100V को शून्य करके, केवल 10V को प्रक्रियाओं को संचालित करने की अनुमति देता है। इसलिए मस्जिद जलने के बिना सुरक्षित रूप से संचालित करने में सक्षम है।

बूटस्ट्रैपिंग क्या है

उपरोक्त पैराग्राफ से हम समझ गए कि वास्तव में हमें एच-ब्रिज में उच्च पक्ष के मस्जिदों के लिए वीजीएस की तुलना में लगभग 10 वी की आवश्यकता क्यों है।

सर्किट नेटवर्क जो उपरोक्त प्रक्रिया को पूरा करता है उसे एच-ब्रिज सर्किट में बूटस्ट्रैपिंग नेटवर्क कहा जाता है।

मानक एच-ब्रिज चालक आईसी में, बूटस्ट्रैपिंग को डायोड और उच्च पक्ष के मस्जिद के गेट / स्रोत के साथ एक उच्च वोल्टेज संधारित्र को जोड़कर प्राप्त किया जाता है।

जब लो-साइड मस्जिद को स्विच किया जाता है (हाई-साइड एफईटी बंद है), एचएस पिन और स्विच नोड ग्राउंडेड हैं। वीडीडीआपूर्ति, बायपास संधारित्र के माध्यम से, बूटस्ट्रैप संधारित्र को बूटस्ट्रैप डायोड और रोकनेवाला के माध्यम से चार्ज करता है।

जब लो-साइड FET को स्विच ऑफ कर दिया जाता है और हाई-साइड चालू होता है, तो गेट ड्राइवर का HS पिन और स्विच नोड हाई वोल्टेज बस से कनेक्ट हो जाते हैं। एचवी बूटस्ट्रैप संधारित्र कुछ संचित वोल्टेज (चार्जिंग के दौरान एकत्र) को डिस्चार्ज कर देता है। अनुक्रम) गेट ड्राइवर के HO और HS पिन के माध्यम से उच्च-पक्ष FET को दिखाया गया है।

इस पर अधिक जानकारी के लिए आप उल्लेख कर सकते हैं इस लेख के लिए

एक प्रैक्टिकल सर्किट को लागू करना

उपरोक्त अवधारणा को अच्छी तरह से सीखने के बाद, आप अभी भी एच-ब्रिज सर्किट को लागू करने की सही विधि के बारे में भ्रमित हो सकते हैं? तो यहाँ एक विस्तृत वर्णन के साथ आप सभी के लिए एक आवेदन सर्किट है।

उपरोक्त एच-ब्रिज एप्लिकेशन डिज़ाइन के कार्य को निम्नलिखित बिंदुओं से समझा जा सकता है:

यहां महत्वपूर्ण पहलू यह है कि 10uF के पार एक वोल्टेज विकसित किया जाए, ताकि यह 'वांछित लोड वोल्टेज' के बराबर हो जाए, साथ ही अपने ऑन पीरियड्स के दौरान उच्च पक्ष MOSFETs के द्वार पर आपूर्ति 12V हो।

दिखाए गए कॉन्फ़िगरेशन इसे बहुत कुशलता से निष्पादित करते हैं।

कल्पना करें कि घड़ी # 1 उच्च है, और घड़ी # 2 कम है (क्योंकि उन्हें वैकल्पिक रूप से क्लॉकिंग माना जाता है)।

इस स्थिति में टॉप राईट मस्जिद बंद हो जाती है, जबकि निचली बाईं मस्जिद को चालू कर दिया जाता है।

10uF संधारित्र जल्दी से 1N4148 डायोड और निचले मस्जिद नाली / स्रोत के माध्यम से + 12V तक चार्ज करता है।

अगले ही पल में, जैसे ही घड़ी # 1 कम हो जाती है और घड़ी # 2 उच्च हो जाती है, बाएं 10uF के पार चार्ज शीर्ष बाएँ MOSFET पर स्विच करता है जो तुरंत आचरण करना शुरू कर देता है।

इस स्थिति में इसका नाला वोल्टेज अपने स्रोत की ओर भागना शुरू कर देता है, और साथ ही वोल्टेज 10uF संधारित्र में इस तरह से धकेलना शुरू कर देता है कि मौजूदा चार्ज + 12V 'MOSFO टर्मिनल से वोल्टेज को तुरंत धक्का देता है।

स्रोत टर्मिनल के माध्यम से 10uF संधारित्र में नाली की क्षमता का यह जोड़ सुनिश्चित करता है कि दो क्षमताएँ जुड़ती हैं और MOSFET के गेट / स्रोत के पार तात्कालिक क्षमता को नाली की क्षमता से लगभग + 12V पर ही सक्षम बनाती हैं।

उदाहरण के लिए यदि नाली के वोल्टेज को 100V चुना जाता है, तो यह 100V 10uF में धकेलता है, जिससे लगातार संभावित संभावित वोल्टेज का नुकसान होता है, जो 100V के ठीक ऊपर +12 पर बना रहता है।

मुझे उम्मीद है कि इससे आपको समझने में मदद मिलेगी उच्च पक्ष बूटस्ट्रैपिंग का मूल कार्य असतत संधारित्र डायोड नेटवर्क का उपयोग करना।

निष्कर्ष

उपरोक्त चर्चा से हम समझते हैं कि बूटस्ट्रैपिंग सभी एच-ब्रिज टोपोलॉजी के लिए महत्वपूर्ण है ताकि उच्च पक्ष के मच्छरों पर प्रभावी स्विच चालू किया जा सके।

इस प्रक्रिया में उच्च पक्ष के मच्छर के फाटक / उत्सर्जक के पार उचित रूप से चयनित संधारित्र को लागू नाली वोल्टेज स्तर की तुलना में 12V अधिक लगाया जाता है। केवल जब ऐसा होता है तो उच्च पक्ष वाले मच्छर चालू स्विच को चालू करने में सक्षम होते हैं और जुड़े हुए लोड को स्विच करने के उद्देश्य से पूरा करते हैं।




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