ద్వి దిశాత్మక స్విచ్

ఈ పోస్ట్‌లో మేము మోస్‌ఫెట్ ద్వి దిశాత్మక శక్తి స్విచ్‌ల గురించి తెలుసుకుంటాము, వీటిని రెండు పాయింట్ల మీదుగా ద్వి దిశాత్మకంగా ఆపరేట్ చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు. పేర్కొన్న వోల్టేజ్ లైన్‌తో రెండు N- ఛానెల్ లేదా P- ఛానల్ MOSFET లను సిరీస్‌లో బ్యాక్ టు బ్యాక్ కనెక్ట్ చేయడం ద్వారా ఇది జరుగుతుంది.

ద్వి దిశాత్మక స్విచ్ అంటే ఏమిటి

ద్వి దిశాత్మక శక్తి స్విచ్ (BPS) అనేది క్రియాశీల పరికరం MOSFET లు లేదా IGBT లు , ఇది ఆన్‌లో ఉన్నప్పుడు రెండు మార్గాల ద్వి దిశాత్మక ప్రవాహాన్ని అనుమతిస్తుంది మరియు ఆఫ్‌లో ఉన్నప్పుడు వోల్టేజ్ యొక్క ద్వి దిశాత్మక ప్రవాహాన్ని అడ్డుకుంటుంది.

ఇది రెండు మార్గాల్లోనూ నిర్వహించగలదు కాబట్టి, ద్వి దిశాత్మక స్విచ్‌ను పోల్చవచ్చు మరియు సాధారణమైనదిగా సూచిస్తుంది ఆన్ / ఆఫ్ స్విచ్ క్రింద చూపిన విధంగా:

ఇక్కడ, స్విచ్ యొక్క 'A' పాయింట్ వద్ద సానుకూల వోల్టేజ్ వర్తించడాన్ని మనం చూడవచ్చు మరియు 'B' పాయింట్ వద్ద ప్రతికూల సంభావ్యత వర్తించబడుతుంది, ఇది 'A' అంతటా 'B' కు ప్రవాహాన్ని ప్రవహిస్తుంది. వోల్టేజ్ ధ్రువణతను మార్చడం ద్వారా చర్యను మార్చవచ్చు. అర్థం, BPS యొక్క 'A' మరియు 'B' పాయింట్లను మార్చుకోగలిగిన ఇన్పుట్ / అవుట్పుట్ టెర్మినల్స్గా ఉపయోగించవచ్చు.

BPS యొక్క ఉత్తమ అనువర్తన ఉదాహరణ అన్ని MOSFET ఆధారిత వాణిజ్య ప్రకటనలలో చూడవచ్చు SSR నమూనాలు .

లక్షణాలు

లో పవర్ ఎలక్ట్రానిక్స్ , ద్వి దిశాత్మక స్విచ్ (బిపిఎస్) యొక్క లక్షణాలు నాలుగు-క్వాడ్రంట్ స్విచ్‌గా నిర్వచించబడతాయి, ఇవి ఆన్-స్టేట్‌లో సానుకూల లేదా ప్రతికూల ప్రవాహాన్ని నిర్వహించగల సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు ఆఫ్-స్టేట్‌లో సానుకూల లేదా ప్రతికూల ప్రవాహాన్ని కూడా నిరోధించాయి. BPS కోసం నాలుగు-క్వాడ్రంట్ ఆన్ / ఆఫ్ రేఖాచిత్రం క్రింద చూపబడింది.

పై రేఖాచిత్రంలో, క్వాడ్రాంట్లు ఆకుపచ్చ రంగులో సూచించబడతాయి, ఇది సరఫరా ప్రవాహం లేదా తరంగ రూపంతో సంబంధం లేకుండా పరికరాల ఆన్ స్థితిని సూచిస్తుంది.

పై రేఖాచిత్రంలో, ఎరుపు సరళ రేఖ BPS పరికరాలు ఆఫ్ స్థితిలో ఉన్నాయని సూచిస్తుంది మరియు వోల్టేజ్ యొక్క ధ్రువణత లేదా తరంగ రూపంతో సంబంధం లేకుండా ఖచ్చితంగా ప్రసరణను అందించదు.

ప్రధాన లక్షణాలు BPS కలిగి ఉండాలి

• రెండు వైపుల నుండి సులభమైన మరియు శీఘ్ర విద్యుత్ ప్రసరణను ప్రారంభించడానికి ద్వి దిశాత్మక స్విచ్ పరికరం చాలా అనుకూలంగా ఉండాలి, ఇది A నుండి B మరియు B నుండి A వరకు ఉంటుంది.
• DC అనువర్తనంలో ఉపయోగించినప్పుడు, లోడ్ యొక్క మెరుగైన వోల్టేజ్ నియంత్రణ కోసం BPS స్టేట్ రెసిస్టెన్స్ (రాన్) పై కనిష్టాన్ని ప్రదర్శించాలి.
• ధ్రువణత మార్పు సమయంలో లేదా సాపేక్షంగా అధిక పరిసర ఉష్ణోగ్రత పరిస్థితులలో హఠాత్తుగా రష్ కరెంట్‌ను తట్టుకోవటానికి సరైన రక్షణ సర్క్యూట్‌తో బిపిఎస్ వ్యవస్థ ఉండాలి.

ద్వి దిశాత్మక స్విచ్ నిర్మాణం

కింది గణాంకాలలో చూపిన విధంగా MOSFET లు లేదా IGBT లను సిరీస్‌లో వెనుకకు వెనుకకు కనెక్ట్ చేయడం ద్వారా ద్వి దిశాత్మక స్విచ్ నిర్మించబడుతుంది.

ఇక్కడ, ద్వి దిశాత్మక స్విచ్ని కాన్ఫిగర్ చేయగల మూడు ప్రాథమిక పద్ధతులను మనం చూడవచ్చు.

మొదటి రేఖాచిత్రంలో, రెండు P- ఛానల్ MOSFET లు వాటి మూలాలతో ఒకదానితో ఒకటి వెనుకకు కనెక్ట్ చేయబడ్డాయి.

రెండవ రేఖాచిత్రంలో, BPS రూపకల్పనను అమలు చేయడానికి రెండు N- ఛానల్ MOSFETS ను వాటి మూలాల్లో కనెక్ట్ చేసినట్లు చూడవచ్చు.

మూడవ కాన్ఫిగరేషన్‌లో, ఉద్దేశించిన ద్వి దిశాత్మక ప్రసరణను అమలు చేయడానికి రెండు N- ఛానల్ MOSFET లు జతచేయబడిన కాలువను చూపించాయి.

ప్రాథమిక పనితీరు వివరాలు

రెండవ కాన్ఫిగరేషన్ యొక్క ఉదాహరణను తీసుకుందాం, దీనిలో MOSFET లు వాటి మూలాలతో వెనుకకు వెనుకకు జతచేయబడతాయి, సానుకూల వోల్టేజ్ 'A' నుండి వర్తించబడుతుంది మరియు క్రింద చూపిన విధంగా 'B' కు ప్రతికూలంగా ఉంటుందని imagine హించుకుందాం:

ఈ సందర్భంలో, గేట్ వోల్టేజ్ వర్తించినప్పుడు, 'A' నుండి కరెంట్ ఎడమ MOSFET ద్వారా ప్రవహించటానికి అనుమతించబడుతుంది, తరువాత కుడి వైపు MOSFET యొక్క అంతర్గత ఫార్వర్డ్ బయాస్డ్ డయోడ్ D2 ద్వారా, చివరకు ప్రసరణ 'B' వద్ద పూర్తవుతుంది. '.

వోల్టేజ్ ధ్రువణత 'B' నుండి 'A' కు మారినప్పుడు MOSFET లు మరియు వాటి అంతర్గత డయోడ్లు ఈ క్రింది దృష్టాంతంలో చూపిన విధంగా వాటి స్థానాలను తిప్పికొట్టాయి:

పై పరిస్థితిలో, BPS యొక్క కుడి వైపు MOSFET D1 తో పాటు ఆన్ అవుతుంది, ఇది ఎడమ వైపు MOSFET యొక్క అంతర్గత బాడీ డయోడ్, 'B' నుండి 'A' వరకు ప్రసరణను ప్రారంభించడానికి.

వివిక్త ద్వి దిశాత్మక స్విచ్‌లు చేయడం

ఉద్దేశించిన రెండు మార్గం మార్పిడి అనువర్తనం కోసం వివిక్త భాగాలను ఉపయోగించి ద్వి దిశాత్మక స్విచ్ ఎలా నిర్మించవచ్చో ఇప్పుడు తెలుసుకుందాం.

కింది రేఖాచిత్రం P- ఛానల్ MOSFET లను ఉపయోగించి ప్రాథమిక BPS అమలును చూపుతుంది:

పి-ఛానల్ మోస్‌ఫెట్స్‌ను ఉపయోగించడం

పాయింట్ 'ఎ' సానుకూలంగా ఉన్నప్పుడు, ఎడమ వైపు బాడీ డయోడ్ పక్షపాతంతో ముందుకు సాగుతుంది, తరువాత కుడి వైపు పి-మోస్ఫెట్, 'బి' పాయింట్ వద్ద ప్రసరణను పూర్తి చేస్తుంది.

పాయింట్ 'బి' సానుకూలంగా ఉన్నప్పుడు, ప్రసరణ సంబంధిత భాగాలు ప్రసరణ కోసం చురుకుగా ఉంటాయి.

దిగువ N- ఛానల్ MOSFET తగిన ON / OFF గేట్ ఆదేశాల ద్వారా BPS పరికరం యొక్క ఆన్ / ఆఫ్ స్థితులను నియంత్రిస్తుంది.

రెసిస్టర్ మరియు కెపాసిటర్ బిపిఎస్ పరికరాలను రష్ కరెంట్ ఉప్పెనలో సాధ్యం కాకుండా కాపాడుతుంది.

అయినప్పటికీ, పి-ఛానల్ మోస్‌ఫెట్‌ను ఉపయోగించడం ఎప్పుడూ బిపిఎస్‌ను అమలు చేయడానికి అనువైన మార్గం కాదు వారి అధిక RDSon కారణంగా . అందువల్ల ఎన్-ఛానల్ ఆధారిత బిపిఎస్ డిజైన్‌తో పోల్చితే వేడి మరియు ఇతర సంబంధిత అసమర్థతలకు వ్యతిరేకంగా పెద్ద మరియు ఖరీదైన పరికరాలు అవసరం.

N- ఛానల్ MOSFETS ను ఉపయోగించడం

తదుపరి రూపకల్పనలో N- ఛానల్ MOSFET లను ఉపయోగించి BPS సర్క్యూట్‌ను అమలు చేయడానికి అనువైన మార్గాన్ని చూస్తాము.

ఈ వివిక్త ద్వి దిశాత్మక స్విచ్ సర్క్యూట్లో, బ్యాక్-టు-బ్యాక్ కనెక్ట్ చేయబడిన N- చానెల్ MOSFET లు ఉపయోగించబడతాయి. ఈ పద్ధతి A నుండి B వరకు మరియు రివర్స్‌లో రెండు మార్గాల విద్యుత్ ప్రసరణను సులభతరం చేయడానికి బాహ్య డ్రైవర్ సర్క్యూట్‌ను కోరుతుంది.

ఛార్జ్ పంప్ సర్క్యూట్‌ను సక్రియం చేయడానికి షాట్కీ డయోడ్లు BA159 ను A మరియు B నుండి సరఫరా చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు, తద్వారా ఛార్జ్ పంప్ N- ఛానల్ MOSFET లకు అవసరమైన మొత్తాన్ని టర్న్ ఆన్ వోల్టేజ్‌ను ఉత్పత్తి చేయగలదు.

ఛార్జ్ పంప్‌ను ప్రమాణాన్ని ఉపయోగించి నిర్మించవచ్చు వోల్టేజ్ డబుల్ సర్క్యూట్ లేదా చిన్నది బూస్ట్ స్విచింగ్ సర్క్యూట్.

ఛార్జ్ పంపును ఉత్తమంగా శక్తివంతం చేయడానికి 3.3 V వర్తించబడుతుంది, అయితే షాట్కీ డయోడ్లు గేట్ వోల్టేజ్‌ను సంబంధిత ఇన్పుట్ (A / B) నుండి నేరుగా తీసుకుంటాయి, ఇన్పుట్ సరఫరా 6 V కంటే తక్కువగా ఉన్నప్పటికీ ఈ 6 V అప్పుడు రెట్టింపు అవుతుంది MOSFET గేట్ల కోసం ఛార్జ్ ump.

దిగువ N- ఛానల్ MOSFET కావలసిన స్పెసిఫికేషన్ల ప్రకారం ద్వి దిశాత్మక స్విచ్ యొక్క ఆన్ / ఆఫ్ స్విచ్చింగ్‌ను నియంత్రించడం.

ఇంతకుముందు చర్చించిన పి-ఛానెల్‌తో పోలిస్తే ఎన్-ఛానల్ మోస్‌ఫెట్‌ను ఉపయోగించడం వల్ల కలిగే ప్రతికూలత ఏమిటంటే పిసిబిలో అదనపు స్థలాన్ని వినియోగించే ఈ అదనపు భాగాలు. ఏదేమైనా, ఈ ప్రతికూలత MOSFET ల యొక్క తక్కువ R (ఆన్) మరియు అధిక సమర్థవంతమైన ప్రసరణ మరియు తక్కువ ఖర్చుతో కూడిన చిన్న-పరిమాణ MOSFET లను అధిగమిస్తుంది.

ఈ డిజైన్ అధిక తాపనానికి వ్యతిరేకంగా ఎటువంటి ప్రభావవంతమైన రక్షణను అందించదు, అందువల్ల అధిక శక్తి అనువర్తనాల కోసం భారీ పరికరాలను పరిగణించవచ్చు.

ముగింపు

కనెక్ట్ చేయబడిన MOSFET లను బ్యాక్ టు బ్యాక్ ఉపయోగించి ద్వి దిశాత్మక స్విచ్ చాలా సులభంగా నిర్మించవచ్చు. ఈ స్విచ్‌లు ఎసి సోర్స్ నుండి లోడ్ యొక్క ద్వి దిశాత్మక మార్పిడి అవసరమయ్యే అనేక విభిన్న అనువర్తనాల కోసం అమలు చేయబడతాయి.

ప్రస్తావనలు:

TPS2595xx, 2.7 V నుండి 18 V, 4-A, 34-mΩ ఇఫ్యూజ్ విత్ ఫాస్ట్ ఓవర్ వోల్టేజ్ ప్రొటెక్షన్ డేటా షీట్

TPS2595xx డిజైన్ లెక్కింపు సాధనం

ఇ-ఫ్యూజ్ పరికరాలు