বড় প্যাকেজ MOSFET ড্রাইভার সার্কিট

প্রথমত, MOSFET প্রকার এবং গঠন,MOSFETএকটি এফইটি (অন্যটি হল জেএফইটি), বর্ধিত বা হ্রাস টাইপ, পি-চ্যানেল বা এন-চ্যানেল মোট চার প্রকারে তৈরি করা যেতে পারে, তবে শুধুমাত্র বর্ধিত এন-চ্যানেল এমওএসএফইটি এবং বর্ধিত পি-চ্যানেল এমওএসএফইটিগুলির প্রকৃত প্রয়োগ, তাই সাধারণত NMOS বা PMOS হিসাবে উল্লেখ করা হয় এই দুই ধরনের বোঝায়। এই দুই ধরনের বর্ধিত MOSFET-এর জন্য, সাধারণভাবে NMOS ব্যবহার করা হয়, কারণ হল অন-রেজিস্ট্যান্স ছোট, এবং তৈরি করা সহজ। অতএব, NMOS সাধারণত বিদ্যুৎ সরবরাহ এবং মোটর ড্রাইভ অ্যাপ্লিকেশন স্যুইচিং ব্যবহার করা হয়।

নিম্নলিখিত ভূমিকায়, বেশিরভাগ ক্ষেত্রেই এনএমওএসের প্রাধান্য রয়েছে। MOSFET-এর তিনটি পিনের মধ্যে পরজীবী ক্যাপাসিট্যান্স বিদ্যমান, এমন একটি বৈশিষ্ট্য যা প্রয়োজন হয় না কিন্তু উৎপাদন প্রক্রিয়ার সীমাবদ্ধতার কারণে উদ্ভূত হয়। পরজীবী ক্যাপাসিট্যান্সের উপস্থিতি ড্রাইভার সার্কিট ডিজাইন বা নির্বাচন করা কিছুটা কঠিন করে তোলে। ড্রেন এবং উৎসের মধ্যে একটি পরজীবী ডায়োড আছে। একে বডি ডায়োড বলা হয় এবং ইন্ডাকটিভ লোড যেমন মোটর চালানোর ক্ষেত্রে এটি গুরুত্বপূর্ণ। যাইহোক, বডি ডায়োড শুধুমাত্র পৃথক MOSFET-এ উপস্থিত থাকে এবং সাধারণত একটি IC চিপের ভিতরে থাকে না।

 

MOSFETস্যুইচিং টিউব ক্ষয়, এটি NMOS বা PMOS যাই হোক না কেন, অন-রেজিস্ট্যান্সের সঞ্চালনের পরে বিদ্যমান থাকে, যাতে কারেন্ট এই রেজিস্ট্যান্সে শক্তি খরচ করবে, গ্রাস করা শক্তির এই অংশটিকে পরিবাহী ক্ষতি বলা হয়। কম অন-রেজিস্ট্যান্স সহ MOSFET-এর নির্বাচন অন-রেজিস্ট্যান্স লস কমিয়ে দেবে। আজকাল, লো-পাওয়ার MOSFET-এর অন-রেজিস্ট্যান্স সাধারণত দশ মিলিওহমের কাছাকাছি, এবং কয়েক মিলিওহমও পাওয়া যায়৷ MOSFETগুলি চালু এবং বন্ধ থাকা অবস্থায় তাত্ক্ষণিকভাবে সম্পূর্ণ করা উচিত নয়৷ এখানে ভোল্টেজ হ্রাস করার একটি প্রক্রিয়া রয়েছে৷ MOSFET এর দুই প্রান্ত, এবং এর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত কারেন্ট বাড়ানোর একটি প্রক্রিয়া রয়েছে। এই সময়ের মধ্যে, MOSFET-এর ক্ষতি হল ভোল্টেজ এবং কারেন্টের গুণফল, যাকে সুইচিং লস বলা হয়। সাধারণত স্যুইচিং লস কন্ডাকশন লসের চেয়ে অনেক বেশি হয় এবং যত দ্রুত স্যুইচিং ফ্রিকোয়েন্সি তত বড় ক্ষতি হয়। সঞ্চালনের তাৎক্ষণিক ভোল্টেজ এবং কারেন্টের গুণফল খুব বড়, ফলে বড় ক্ষতি হয়। স্যুইচিং সময় সংক্ষিপ্ত করা প্রতিটি পরিবাহিতে ক্ষতি হ্রাস করে; সুইচিং ফ্রিকোয়েন্সি কমিয়ে প্রতি ইউনিট সময় সুইচের সংখ্যা হ্রাস করে। এই উভয় পদ্ধতিই সুইচিং লস কমিয়ে দেয়।

বাইপোলার ট্রানজিস্টরগুলির তুলনায়, এটি সাধারণত বিশ্বাস করা হয় যে একটি তৈরি করতে কোনও কারেন্টের প্রয়োজন হয় নাMOSFETপরিচালনা, যতক্ষণ পর্যন্ত জিএস ভোল্টেজ একটি নির্দিষ্ট মানের উপরে থাকে। এটি করা সহজ, তবে আমাদেরও গতি দরকার। আপনি MOSFET-এর কাঠামোতে দেখতে পাচ্ছেন, GS, GD-এর মধ্যে একটি পরজীবী ক্যাপাসিট্যান্স রয়েছে এবং MOSFET-এর ড্রাইভিং হল, ক্যাপাসিট্যান্সের চার্জিং এবং ডিসচার্জিং। ক্যাপাসিটর চার্জ করার জন্য একটি কারেন্ট প্রয়োজন, কারণ ক্যাপাসিটরটি তাত্ক্ষণিকভাবে চার্জ করা একটি শর্ট সার্কিট হিসাবে দেখা যায়, তাই তাত্ক্ষণিক কারেন্ট বেশি হবে। একটি MOSFET ড্রাইভার নির্বাচন/ডিজাইন করার সময় সর্বপ্রথম যে জিনিসটি লক্ষ্য করতে হবে তা হল তাৎক্ষণিক শর্ট-সার্কিট কারেন্টের আকার যা প্রদান করা যেতে পারে।

দ্বিতীয় জিনিসটি লক্ষণীয় যে, সাধারণত হাই-এন্ড ড্রাইভ NMOS-এ ব্যবহৃত হয়, অন-টাইম গেট ভোল্টেজ সোর্স ভোল্টেজের চেয়ে বেশি হওয়া দরকার। হাই-এন্ড ড্রাইভের MOSFET সোর্স ভোল্টেজ এবং ড্রেন ভোল্টেজ (VCC) একই, তাই VCC 4V বা 10V এর চেয়ে গেট ভোল্টেজ। যদি একই সিস্টেমে, VCC এর চেয়ে বড় ভোল্টেজ পেতে, আমাদের বুস্ট সার্কিটে বিশেষজ্ঞ হতে হবে। অনেক মোটর চালকের একত্রিত চার্জ পাম্প রয়েছে, এটি লক্ষ্য করা গুরুত্বপূর্ণ যে MOSFET চালানোর জন্য যথেষ্ট শর্ট-সার্কিট কারেন্ট পেতে আপনার উপযুক্ত বাহ্যিক ক্যাপাসিট্যান্স বেছে নেওয়া উচিত। 4V বা 10V হল ভোল্টেজের উপর সাধারণত ব্যবহৃত MOSFET, ডিজাইন অবশ্যই, আপনার একটি নির্দিষ্ট মার্জিন থাকতে হবে। ভোল্টেজ যত বেশি, অন-স্টেট গতি তত দ্রুত এবং অন-স্টেট রেজিস্ট্যান্স তত কম। এখন বিভিন্ন ক্ষেত্রে ছোট অন-স্টেট ভোল্টেজ MOSFET ব্যবহার করা হয়, কিন্তু 12V স্বয়ংচালিত ইলেকট্রনিক্স সিস্টেমে, সাধারণত 4V অন-স্টেটই যথেষ্ট। MOSFET-এর সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য বৈশিষ্ট্য হল ভালোর সুইচিং বৈশিষ্ট্য, তাই এটি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয় ইলেকট্রনিক স্যুইচিং সার্কিটগুলির প্রয়োজন, যেমন সুইচিং পাওয়ার সাপ্লাই এবং মোটর ড্রাইভ, তবে আলো কমানো। সঞ্চালনের অর্থ হল একটি সুইচ হিসাবে কাজ করা, যা একটি সুইচ বন্ধ করার সমতুল্য। NMOS বৈশিষ্ট্য, একটি নির্দিষ্ট মানের চেয়ে বেশি Vgs পরিচালনা করবে, যখন উত্সটি গ্রাউন্ডেড (লো-এন্ড ড্রাইভ), যতক্ষণ গেট থাকবে ততক্ষণ ব্যবহার করার জন্য উপযুক্ত 4V বা 10V.PMOS বৈশিষ্ট্যের ভোল্টেজ, একটি নির্দিষ্ট মানের চেয়ে কম Vgs পরিচালনা করবে, যখন উত্সটি VCC (হাই-এন্ড ড্রাইভ) এর সাথে সংযুক্ত থাকে তখন ব্যবহারের জন্য উপযুক্ত৷ যাইহোক, যদিও PMOS সহজে হাই-এন্ড ড্রাইভার হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে, NMOS সাধারণত হাই-এন্ড ড্রাইভারগুলিতে ব্যবহৃত হয় বড় অন-রেজিস্ট্যান্স, উচ্চ মূল্য এবং কিছু প্রতিস্থাপনের কারণে।

এখন MOSFET ড্রাইভ লো-ভোল্টেজ অ্যাপ্লিকেশন, যখন 5V পাওয়ার সাপ্লাই ব্যবহার করে, এই সময় যদি আপনি ঐতিহ্যগত টোটেম মেরু কাঠামো ব্যবহার করেন, ট্রানজিস্টরের কারণে প্রায় 0.7V ভোল্টেজ ড্রপ হতে পারে, যার ফলে গেটে প্রকৃত চূড়ান্ত যোগ করা হয় ভোল্টেজ মাত্র 4.3 V। এই সময়ে, আমরা নির্দিষ্ট ঝুঁকির অস্তিত্বের উপর MOSFET-এর 4.5V এর নামমাত্র গেট ভোল্টেজ বেছে নিই। 3V বা অন্যান্য লো-ভোল্টেজ পাওয়ার সাপ্লাই অনুষ্ঠানে একই সমস্যা দেখা দেয়। কিছু কন্ট্রোল সার্কিটে ডুয়াল ভোল্টেজ ব্যবহার করা হয় যেখানে লজিক সেকশনটি একটি সাধারণ 5V বা 3.3V ডিজিটাল ভোল্টেজ ব্যবহার করে এবং পাওয়ার সেকশনটি 12V বা তারও বেশি ব্যবহার করে। দুটি ভোল্টেজ একটি সাধারণ স্থল ব্যবহার করে সংযুক্ত করা হয়। এটি এমন একটি সার্কিট ব্যবহার করার প্রয়োজনীয়তা রাখে যা নিম্ন ভোল্টেজের দিকটি উচ্চ ভোল্টেজের দিকে MOSFET কে কার্যকরভাবে নিয়ন্ত্রণ করতে দেয়, যখন উচ্চ ভোল্টেজের দিকে MOSFET 1 এবং 2 এ উল্লিখিত একই সমস্যার মুখোমুখি হবে। তিনটি ক্ষেত্রেই, টোটেম পোল স্ট্রাকচার আউটপুট প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারে না এবং অনেক অফ-দ্য-শেল্ফ MOSFET ড্রাইভার IC-তে গেট ভোল্টেজ সীমিত কাঠামো অন্তর্ভুক্ত বলে মনে হয় না। ইনপুট ভোল্টেজ একটি নির্দিষ্ট মান নয়, এটি সময় বা অন্যান্য কারণের সাথে পরিবর্তিত হয়। এই পরিবর্তনের কারণে PWM সার্কিট দ্বারা MOSFET-এ প্রদত্ত ড্রাইভ ভোল্টেজ অস্থির হয়ে ওঠে। উচ্চ গেট ভোল্টেজ থেকে MOSFET কে নিরাপদ করার জন্য, অনেক MOSFET-এ গেট ভোল্টেজের প্রশস্ততা জোরপূর্বক সীমাবদ্ধ করার জন্য অন্তর্নির্মিত ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রক রয়েছে।

 

এই ক্ষেত্রে, যখন প্রদত্ত ড্রাইভ ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রকের ভোল্টেজকে ছাড়িয়ে যায়, তখন এটি একটি বড় স্ট্যাটিক বিদ্যুতের খরচ ঘটাবে একই সময়ে, যদি আপনি কেবল গেট ভোল্টেজ কমাতে প্রতিরোধক ভোল্টেজ বিভাজকের নীতিটি ব্যবহার করেন তবে তুলনামূলকভাবে একটি ভোল্টেজ থাকবে। উচ্চ ইনপুট ভোল্টেজ, MOSFET ভাল কাজ করে, যখন ইনপুট ভোল্টেজ কমে যায় যখন গেট ভোল্টেজ অপর্যাপ্তভাবে সম্পূর্ণ পরিবাহিত হওয়ার জন্য অপর্যাপ্ত হয়, এইভাবে শক্তি খরচ বৃদ্ধি পায়।

এখানে তুলনামূলকভাবে সাধারণ সার্কিট শুধুমাত্র NMOS ড্রাইভার সার্কিটের জন্য একটি সাধারণ বিশ্লেষণ করার জন্য: Vl এবং Vh হল লো-এন্ড এবং হাই-এন্ড পাওয়ার সাপ্লাই, দুটি ভোল্টেজ একই হতে পারে, কিন্তু Vl Vh-এর বেশি হওয়া উচিত নয়। Q1 এবং Q2 একটি উল্টানো টোটেম মেরু তৈরি করে, যা বিচ্ছিন্নতা অর্জন করতে ব্যবহৃত হয় এবং একই সময়ে দুটি ড্রাইভার টিউব Q3 এবং Q4 একই সময়ে চালু হবে না তা নিশ্চিত করার জন্য। R2 এবং R3 PWM ভোল্টেজ রেফারেন্স প্রদান করে, এবং এই রেফারেন্স পরিবর্তন করে, আপনি সার্কিটটি ভালভাবে কাজ করতে পারেন, এবং গেট ভোল্টেজ একটি পুঙ্খানুপুঙ্খ পরিবাহিত হওয়ার জন্য যথেষ্ট নয়, এইভাবে শক্তি খরচ বাড়ায়। R2 এবং R3 PWM ভোল্টেজ রেফারেন্স প্রদান করে, এই রেফারেন্স পরিবর্তন করে, আপনি সার্কিটটিকে PWM সিগন্যাল তরঙ্গরূপ তুলনামূলকভাবে খাড়া এবং সোজা অবস্থানে কাজ করতে দিতে পারেন। Q3 এবং Q4 ড্রাইভ কারেন্ট প্রদানের জন্য ব্যবহার করা হয়, সময়ের কারণে, Vh এবং GND-এর তুলনায় Q3 এবং Q4 ন্যূনতম একটি Vce ভোল্টেজ ড্রপ, এই ভোল্টেজ ড্রপ সাধারণত শুধুমাত্র 0.3V বা তার বেশি, অনেক কম 0.7V Vce R5 এবং R6 হল গেট ভোল্টেজ স্যাম্পলিং এর জন্য ফিডব্যাক রেসিস্টর, ভোল্টেজ স্যাম্পলিং করার পর গেটের ভোল্টেজ গেট ভোল্টেজের ফিডব্যাক রেসিস্টর হিসেবে ব্যবহার করা হয় এবং নমুনার ভোল্টেজ গেট ভোল্টেজের জন্য ব্যবহার করা হয়। R5 এবং R6 হল ফিডব্যাক রেসিস্টর যা গেট ভোল্টেজের নমুনা দেওয়ার জন্য ব্যবহৃত হয়, যা Q1 এবং Q2 এর ভিত্তিগুলির উপর একটি শক্তিশালী নেতিবাচক প্রতিক্রিয়া তৈরি করতে Q5 এর মাধ্যমে পাস করা হয়, এইভাবে গেট ভোল্টেজকে একটি সসীম মানের মধ্যে সীমাবদ্ধ করে। এই মান R5 এবং R6 দ্বারা সামঞ্জস্য করা যেতে পারে। অবশেষে, R1 Q3 এবং Q4-এ বেস কারেন্টের সীমাবদ্ধতা প্রদান করে, এবং R4 MOSFET-এর গেট কারেন্টের সীমাবদ্ধতা প্রদান করে, যা Q3Q4-এর বরফের সীমাবদ্ধতা। প্রয়োজনে R4 এর উপরে সমান্তরালভাবে একটি ত্বরণ ক্যাপাসিটর সংযুক্ত করা যেতে পারে।                                         

পোর্টেবল ডিভাইস এবং ওয়্যারলেস পণ্য ডিজাইন করার সময়, পণ্যের কার্যকারিতা উন্নত করা এবং ব্যাটারি অপারেটিং সময় বাড়ানো এই দুটি বিষয় যা ডিজাইনারদের মুখোমুখি হতে হয়। DC-DC কনভার্টারগুলির উচ্চ দক্ষতা, উচ্চ আউটপুট কারেন্ট এবং কম শান্ত কারেন্টের সুবিধা রয়েছে, যা পোর্টেবল পাওয়ার জন্য খুব উপযুক্ত। ডিভাইস

DC-DC কনভার্টারগুলির উচ্চ দক্ষতা, উচ্চ আউটপুট কারেন্ট এবং কম শান্ত কারেন্টের সুবিধা রয়েছে, যা বহনযোগ্য ডিভাইসগুলিকে পাওয়ার জন্য খুব উপযুক্ত। বর্তমানে, ডিসি-ডিসি কনভার্টার ডিজাইন প্রযুক্তির বিকাশের প্রধান প্রবণতাগুলির মধ্যে রয়েছে: উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি প্রযুক্তি: সুইচিং ফ্রিকোয়েন্সি বৃদ্ধির সাথে সাথে, স্যুইচিং কনভার্টারের আকারও হ্রাস পেয়েছে, শক্তির ঘনত্ব উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পেয়েছে, এবং গতিশীল প্রতিক্রিয়া উন্নত করা হয়েছে। ছোট

পাওয়ার DC-DC কনভার্টার স্যুইচিং ফ্রিকোয়েন্সি মেগাহার্টজ স্তরে উঠবে। কম আউটপুট ভোল্টেজ প্রযুক্তি: সেমিকন্ডাক্টর উত্পাদন প্রযুক্তির ক্রমাগত বিকাশের সাথে, মাইক্রোপ্রসেসর এবং পোর্টেবল ইলেকট্রনিক সরঞ্জাম অপারেটিং ভোল্টেজ কম এবং কম হচ্ছে, যার জন্য ভবিষ্যতের ডিসি-ডিসি রূপান্তরকারী মাইক্রোপ্রসেসর এবং পোর্টেবল ইলেকট্রনিক সরঞ্জামগুলির সাথে খাপ খাইয়ে নিতে কম আউটপুট ভোল্টেজ সরবরাহ করতে পারে, যা ভবিষ্যতের ডিসি-ডিসি কনভার্টার মাইক্রোপ্রসেসরের সাথে মানিয়ে নিতে কম আউটপুট ভোল্টেজ সরবরাহ করতে পারে।

মাইক্রোপ্রসেসর এবং পোর্টেবল ইলেকট্রনিক সরঞ্জামের সাথে মানিয়ে নিতে কম আউটপুট ভোল্টেজ প্রদানের জন্য যথেষ্ট। এই প্রযুক্তিগত উন্নয়নগুলি পাওয়ার সাপ্লাই চিপ সার্কিটগুলির ডিজাইনের জন্য উচ্চতর প্রয়োজনীয়তাগুলিকে এগিয়ে দেয়। প্রথমত, ক্রমবর্ধমান সুইচিং ফ্রিকোয়েন্সি সহ, স্যুইচিং উপাদানগুলির কার্যকারিতা সামনে রাখা হয়

স্যুইচিং এলিমেন্টের পারফরম্যান্সের জন্য উচ্চ প্রয়োজনীয়তা, এবং স্বাভাবিক অপারেশনের মেগাহার্টজ স্তর পর্যন্ত সুইচিং ফ্রিকোয়েন্সিতে স্যুইচিং উপাদানটি নিশ্চিত করার জন্য সংশ্লিষ্ট সুইচিং উপাদান ড্রাইভ সার্কিট থাকতে হবে। দ্বিতীয়ত, ব্যাটারি চালিত পোর্টেবল ইলেকট্রনিক ডিভাইসের জন্য, সার্কিটের অপারেটিং ভোল্টেজ কম (উদাহরণস্বরূপ, লিথিয়াম ব্যাটারির ক্ষেত্রে)।

লিথিয়াম ব্যাটারি, উদাহরণস্বরূপ, অপারেটিং ভোল্টেজ 2.5 ~ 3.6V), তাই নিম্ন ভোল্টেজের জন্য পাওয়ার সাপ্লাই চিপ।

MOSFET-এর একটি খুব কম অন-প্রতিরোধ, কম শক্তি খরচ, বর্তমান জনপ্রিয় উচ্চ-দক্ষতা ডিসি-ডিসি চিপ একটি পাওয়ার সুইচ হিসাবে আরও MOSFET. যাইহোক, MOSFETs এর বড় পরজীবী ক্যাপাসিট্যান্সের কারণে। এটি উচ্চ অপারেটিং ফ্রিকোয়েন্সি ডিসি-ডিসি কনভার্টার ডিজাইন করার জন্য টিউব ড্রাইভার সার্কিট স্যুইচ করার ডিজাইনে উচ্চতর প্রয়োজনীয়তা রাখে। বুটস্ট্র্যাপ বুস্ট স্ট্রাকচার এবং লো ভোল্টেজ ULSI ডিজাইনে বড় ক্যাপাসিটিভ লোড হিসাবে ড্রাইভার সার্কিট ব্যবহার করে বিভিন্ন CMOS, BiCMOS লজিক সার্কিট রয়েছে। এই সার্কিটগুলি 1V এর কম ভোল্টেজ সরবরাহের শর্তে সঠিকভাবে কাজ করতে সক্ষম এবং লোড ক্যাপাসিট্যান্স 1 ~ 2pF ফ্রিকোয়েন্সি দশ মেগাবিট বা এমনকি শত শত মেগাহার্টজ পর্যন্ত পৌঁছতে পারে এমন পরিস্থিতিতে কাজ করতে পারে। এই কাগজে, বুটস্ট্র্যাপ বুস্ট সার্কিটটি একটি বড় লোড ক্যাপ্যাসিট্যান্স ড্রাইভ ক্ষমতা ডিজাইন করতে ব্যবহৃত হয়, কম-ভোল্টেজ, উচ্চ সুইচিং ফ্রিকোয়েন্সি বুস্ট ডিসি-ডিসি কনভার্টার ড্রাইভ সার্কিটের জন্য উপযুক্ত। লো-এন্ড ভোল্টেজ এবং PWM হাই-এন্ড MOSFET গুলি চালাতে। MOSFETs এর উচ্চ গেট ভোল্টেজ প্রয়োজনীয়তা চালানোর জন্য ছোট প্রশস্ততা PWM সংকেত।