హెచ్-బ్రిడ్జ్ బూట్స్ట్రాపింగ్

సమస్యలను తొలగించడానికి మా పరికరాన్ని ప్రయత్నించండి





బూట్స్ట్రాపింగ్ అనేది ఎన్-ఛానల్ మోస్ఫెట్లతో అన్ని హెచ్-బ్రిడ్జ్ లేదా పూర్తి బ్రిడ్జ్ నెట్‌వర్క్‌లలో మీరు కనుగొనే కీలకమైన అంశం.

ఇది హై సైడ్ మోస్‌ఫెట్స్ యొక్క గేట్ / సోర్స్ టెర్మినల్స్ దాని డ్రెయిన్ వోల్టేజ్ కంటే కనీసం 10 వి అధికంగా ఉండే వోల్టేజ్‌తో మారే ప్రక్రియ. అర్థం, కాలువ వోల్టేజ్ 100 వి అయితే, కాలువ నుండి హై సైడ్ మోస్ఫెట్ యొక్క మూలానికి 100 వి యొక్క పూర్తి బదిలీని ప్రారంభించడానికి ప్రభావవంతమైన గేట్ / సోర్స్ వోల్టేజ్ 110 వి ఉండాలి.



లేకుండా బూట్స్ట్రాపింగ్ ఒకేలాంటి మోస్‌ఫెట్‌లతో కూడిన హెచ్-బ్రిడ్జ్ టోపోలాజీ సౌకర్యం పనిచేయదు.

దశల వారీ వివరణ ద్వారా వివరాలను అర్థం చేసుకోవడానికి ప్రయత్నిస్తాము.



హెచ్-బ్రిడ్జ్‌లోని అన్ని 4 పరికరాలు వాటి ధ్రువణతతో సమానంగా ఉన్నప్పుడు మాత్రమే బూట్‌స్ట్రాపింగ్ నెట్‌వర్క్ అవసరం అవుతుంది. సాధారణంగా ఇవి ఎన్-ఛానల్ మోస్ఫెట్స్ (స్పష్టమైన కారణాల వల్ల 4 పి-ఛానల్ ఎప్పుడూ ఉపయోగించబడదు).

కింది చిత్రం ప్రామాణిక n- ఛానల్ H- బ్రిడ్జ్ కాన్ఫిగరేషన్‌ను చూపుతుంది

4 N chnnel mosfets ఉపయోగించి H- బ్రిడ్జ్ టోపోలాజీ

ఈ మోస్‌ఫెట్ టోపోలాజీ యొక్క ప్రధాన విధి ఈ రేఖాచిత్రంలో 'లోడ్' లేదా ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ ప్రైమరీని ఫ్లిప్-ఫ్లాప్ పద్ధతిలో మార్చడం. అర్థం, కనెక్ట్ చేయబడిన ట్రాన్స్ఫార్మర్ వైండింగ్ అంతటా ప్రత్యామ్నాయ పుష్-పుల్ కరెంట్ను సృష్టించడం.

దీన్ని అమలు చేయడానికి వికర్ణంగా అమర్చబడిన మోస్‌ఫెట్‌లు ఒకేసారి ఆన్ / ఆఫ్ చేయబడతాయి. మరియు ఇది వికర్ణ జతలకు ప్రత్యామ్నాయంగా సైక్లింగ్ చేయబడుతుంది. ఉదాహరణకు, Q1 / Q4 మరియు Q2 / Q3 జతలు ప్రత్యామ్నాయంగా ఆన్ / ఆఫ్ చేయబడతాయి. Q1 / Q4 ఆన్‌లో ఉన్నప్పుడు, Q2 / Q3 ఆఫ్‌లో ఉంటుంది మరియు దీనికి విరుద్ధంగా ఉంటుంది.

కనెక్ట్ చేయబడిన ట్రాన్స్ఫార్మర్ వైండింగ్ అంతటా దాని ధ్రువణతను ప్రత్యామ్నాయంగా మార్చడానికి పై చర్య ప్రస్తుత శక్తిని బలవంతం చేస్తుంది. ఇది ట్రాన్స్ఫార్మర్ యొక్క ద్వితీయ అంతటా ప్రేరేపించబడిన అధిక వోల్టేజ్ దాని ధ్రువణతను మార్చడానికి కారణమవుతుంది, ట్రాన్స్ఫార్మర్ యొక్క ద్వితీయ వైపు ఉద్దేశించిన AC లేదా ప్రత్యామ్నాయ ఉత్పత్తిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

హై-సైడ్ లో-సైడ్ మోస్ఫెట్స్ అంటే ఏమిటి

ఎగువ క్యూ 1 / క్యూ 2 ను హై సైడ్ మోస్ఫెట్స్ అని, తక్కువ క్యూ 3 / క్యూ 4 ను లో సైడ్ మోస్ఫెట్స్ అంటారు.

తక్కువ వైపు మోస్ఫెట్ వారి రిఫరెన్స్ లీడ్స్ (సోర్స్ టెర్మినల్స్) ను గ్రౌండ్ లైన్ తో సముచితంగా అనుసంధానించబడి ఉంది. అయినప్పటికీ హై సైడ్ మోస్‌ఫెట్‌కు రిఫరెన్స్ గ్రౌండ్ లైన్‌కు నేరుగా ప్రాప్యత లేదు, బదులుగా ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ ప్రైమరీకి అనుసంధానించబడి ఉంది.

ఒక మోస్‌ఫెట్ యొక్క 'సోర్స్' టెర్మినల్ లేదా BJT కోసం ఉద్గారిణిని ఒక లోడ్‌ను సాధారణంగా నిర్వహించడానికి మరియు మార్చడానికి వీలుగా సాధారణ గ్రౌండ్ లైన్‌తో (లేదా సాధారణ రిఫరెన్స్ లైన్) అనుసంధానించబడి ఉండాలి.

H- వంతెనలో, హై సైడ్ మోస్‌ఫెట్‌లు సాధారణ మైదానాన్ని నేరుగా యాక్సెస్ చేయలేకపోతున్నందున, వాటిని సాధారణ గేట్ DC (Vgs) తో సమర్థవంతంగా మార్చడం అసాధ్యం అవుతుంది.

ఇక్కడే సమస్య తలెత్తుతుంది మరియు బూట్స్ట్రాపింగ్ నెట్‌వర్క్ కీలకం అవుతుంది.

ఇది ఎందుకు సమస్య?

BJT పూర్తిగా నిర్వహించడానికి దాని బేస్ / ఉద్గారిణి మధ్య కనీసం 0.6V అవసరమని మనందరికీ తెలుసు. అదేవిధంగా, ఒక మోస్‌ఫెట్ పూర్తిగా నిర్వహించడానికి దాని గేట్ / మూలం అంతటా 6 నుండి 9V వరకు అవసరం.

ఇక్కడ, 'పూర్తిగా' అంటే గేట్ / బేస్ వోల్టేజ్ ఇన్‌పుట్‌కు ప్రతిస్పందనగా మోస్‌ఫెట్ డ్రెయిన్ వోల్టేజ్ లేదా బిజెటి కలెక్టర్ వోల్టేజ్‌ను వాటి సంబంధిత సోర్స్ / ఎమిటర్ టెర్మినల్స్‌కు బదిలీ చేయడం.

హెచ్-బ్రిడ్జ్‌లో తక్కువ సైడ్ మోస్‌ఫెట్‌లకు వాటి మారే పారామితులతో ఎటువంటి సమస్యలు లేవు మరియు వీటిని ప్రత్యేక సర్క్యూట్ లేకుండా సాధారణంగా మరియు అనుకూలంగా మార్చవచ్చు.

సోర్స్ పిన్ ఎల్లప్పుడూ సున్నా లేదా గ్రౌండ్ పొటెన్షియల్ వద్ద ఉండటమే దీనికి కారణం, గేట్ సోర్స్ పైన పేర్కొన్న 12 వి లేదా 10 వి వద్ద ఎత్తడానికి అనుమతిస్తుంది. ఇది మోస్‌ఫెట్ యొక్క అవసరమైన స్విచ్చింగ్ పరిస్థితులకు అనుగుణంగా ఉంటుంది మరియు కాలువ లోడ్‌ను పూర్తిగా భూస్థాయికి లాగడానికి అనుమతిస్తుంది.

ఇప్పుడు, హై సైడ్ మోస్ఫెట్లను గమనించండి. మేము దాని గేట్ / మూలం అంతటా 12V ని వర్తింపజేస్తే, మోస్ఫెట్స్ మొదట్లో బాగా స్పందిస్తాయి మరియు సోర్స్ టెర్మినల్స్ వైపు కాలువ వోల్టేజ్ను నిర్వహించడం ప్రారంభిస్తాయి. అయినప్పటికీ, ఇది జరిగినప్పుడు, లోడ్ (ట్రాన్స్ఫార్మర్ ప్రైమరీ వైండింగ్) ఉండటం వల్ల సోర్స్ పిన్ పెరుగుతున్న సామర్థ్యాన్ని అనుభవించడం ప్రారంభిస్తుంది.

ఈ సంభావ్యత 6V కన్నా ఎక్కువ పెరిగినప్పుడు, మోస్‌ఫెట్ నిలిచిపోవటం ప్రారంభిస్తుంది, ఎందుకంటే దీనికి నిర్వహించడానికి ఎక్కువ 'స్థలం' లేదు, మరియు మూలం సంభావ్యత 8V లేదా 10V కి చేరుకునే సమయానికి మోస్‌ఫెట్ నిర్వహించడం ఆగిపోతుంది.

కింది సాధారణ ఉదాహరణ సహాయంతో దీన్ని అర్థం చేసుకుందాం.

ఇక్కడ లోడ్ మోస్ఫెట్ యొక్క మూలం వద్ద కనెక్ట్ చేయబడి, హెచ్-బ్రిడ్జ్‌లో హై-సైడ్ మోస్‌ఫెట్ పరిస్థితిని అనుకరిస్తుంది.

ఈ ఉదాహరణలో మీరు మోటారు అంతటా వోల్టేజ్‌ను కొలిస్తే అది కేవలం 7 వి మాత్రమే అని మీరు కనుగొంటారు, అయినప్పటికీ కాలువ వైపు 12 వి వర్తించబడుతుంది.

ఎందుకంటే 12 - 7 = 5 వి బేర్ కనీస గేట్ / మూలం లేదా విgsఇది ప్రసరణను ఉంచడానికి మోస్ఫెట్ ద్వారా ఉపయోగించబడుతోంది. ఇక్కడ మోటారు 12 వి మోటారు కాబట్టి ఇది ఇప్పటికీ 7 వి సరఫరాతో తిరుగుతుంది.

మేము కాలువపై 50 వి సరఫరాతో మరియు గేట్ / మూలం మీద 12 వితో 50 వి మోటారును ఉపయోగించామని అనుకుందాం, మేము మూలం మీద కేవలం 7 విని చూడవచ్చు, 50 వి మోటారుపై ఎటువంటి కదలికను ఉత్పత్తి చేయదు.

అయినప్పటికీ, మేము మోస్ఫెట్ యొక్క గేట్ / మూలం అంతటా 62V చుట్టూ దరఖాస్తు చేస్తే. ఇది తక్షణమే మోస్‌ఫెట్‌ను ఆన్ చేస్తుంది మరియు గరిష్ట 50V కాలువ స్థాయికి చేరుకునే వరకు దాని మూల వోల్టేజ్ వేగంగా పెరుగుతుంది. 50V సోర్స్ వోల్టేజ్ వద్ద కూడా, 62V గా ఉన్న గేట్ ఇప్పటికీ మూలం కంటే 62 - 50 = 12V ఎక్కువగా ఉంటుంది, ఇది మోస్ఫెట్ మరియు మోటారు యొక్క పూర్తి ప్రసరణను అనుమతిస్తుంది.

ఇది సూచిస్తుంది, పై ఉదాహరణలోని గేట్ సోర్స్ టెర్మినల్స్ 50V మోటారుపై పూర్తి వేగంతో మారడానికి 50 + 12 = 62 వి చుట్టూ ఏదో అవసరం. ఎందుకంటే ఇది మోస్‌ఫెట్ యొక్క గేట్ వోల్టేజ్ స్థాయిని పేర్కొన్న 12 వి స్థాయిలో సరిగ్గా పెంచడానికి అనుమతిస్తుంది మూలం పైన .

మోస్ఫెట్ ఇంత ఎక్కువ Vgs తో ఎందుకు బర్న్ చేయదు

ఎందుకంటే గేట్ వోల్టేజ్ (విgs) వర్తించబడుతుంది, డ్రెయిన్ సైడ్ హై వోల్టేజ్ తక్షణమే ఆన్ చేయబడుతుంది మరియు ఇది అదనపు టెర్మినల్ వద్ద అదనపు గేట్ / సోర్స్ వోల్టేజ్‌ను రద్దు చేస్తుంది. చివరగా, ప్రభావవంతమైన 12V లేదా 10V మాత్రమే గేట్ / మూలం వద్ద ఇవ్వబడుతుంది.

అర్థం, 100V అనేది కాలువ వోల్టేజ్, మరియు 110V గేట్ / మూలం మీద వర్తింపజేస్తే, కాలువ నుండి 100V మూలం వద్ద పరుగెత్తుతుంది, అనువర్తిత గేట్ / సోర్స్ పొటెన్షియల్ 100V ను రద్దు చేస్తుంది, ప్లస్ 10 వి మాత్రమే విధానాలను ఆపరేట్ చేస్తుంది. అందువల్ల మోస్ఫెట్ బర్నింగ్ లేకుండా సురక్షితంగా పనిచేయగలదు.

బూట్స్ట్రాపింగ్ అంటే ఏమిటి

హెచ్-బ్రిడ్జ్‌లోని హై సైడ్ మోస్‌ఫెట్‌ల కోసం Vgs వలె డ్రెయిన్ వోల్టేజ్ కంటే 10V ఎక్కువ ఎత్తు ఎందుకు అవసరమో పై పేరాగ్రాఫ్‌ల నుండి మేము అర్థం చేసుకున్నాము.

పై విధానాన్ని సాధించే సర్క్యూట్ నెట్‌వర్క్‌ను హెచ్-బ్రిడ్జ్ సర్క్యూట్లో బూట్స్ట్రాపింగ్ నెట్‌వర్క్ అంటారు.

ప్రామాణిక హెచ్-బ్రిడ్జ్ డ్రైవర్ ఐసిలో, హై సైడ్ మోస్ఫెట్స్ యొక్క గేట్ / సోర్స్‌తో డయోడ్ మరియు హై వోల్టేజ్ కెపాసిటర్‌ను జోడించడం ద్వారా బూట్స్ట్రాపింగ్ సాధించబడుతుంది.

తక్కువ-వైపు మోస్‌ఫెట్ ఆన్ చేసినప్పుడు (హై-సైడ్ FET ఆఫ్), HS పిన్ మరియు స్విచ్ నోడ్ గ్రౌన్దేడ్ చేయబడతాయి. విddసరఫరా, బైపాస్ కెపాసిటర్ ద్వారా, బూట్స్ట్రాప్ కెపాసిటర్‌ను బూట్స్ట్రాప్ డయోడ్ మరియు రెసిస్టర్ ద్వారా వసూలు చేస్తుంది.

తక్కువ-వైపు FET స్విచ్ ఆఫ్ చేయబడినప్పుడు మరియు హై-సైడ్ ఆన్‌లో ఉన్నప్పుడు, గేట్ డ్రైవర్ యొక్క HS పిన్ మరియు స్విచ్ నోడ్ హై వోల్టేజ్ బస్సు HV కి కనెక్ట్ అవుతాయి. బూట్స్ట్రాప్ కెపాసిటర్ నిల్వ చేసిన కొన్ని వోల్టేజ్‌ను విడుదల చేస్తుంది (ఛార్జింగ్ సమయంలో సేకరించబడుతుంది సీక్వెన్స్) చూపిన విధంగా గేట్ డ్రైవర్ యొక్క HO మరియు HS పిన్స్ ద్వారా హై-సైడ్ FET కు.

దీనిపై మరింత సమాచారం కోసం మీరు చూడవచ్చు ఈ వ్యాసానికి

ప్రాక్టికల్ సర్క్యూట్ అమలు

పై భావనను పూర్తిగా నేర్చుకున్న తరువాత, హెచ్-బ్రిడ్జ్ సర్క్యూట్‌ను అమలు చేసే సరైన పద్ధతి గురించి మీరు ఇంకా గందరగోళం చెందవచ్చు? కాబట్టి విస్తృతమైన వివరణతో మీ అందరికీ ఇక్కడ ఒక అప్లికేషన్ సర్క్యూట్ ఉంది.

పై హెచ్-బ్రిడ్జ్ అప్లికేషన్ డిజైన్ యొక్క పనిని ఈ క్రింది పాయింట్లతో అర్థం చేసుకోవచ్చు:

ఇక్కడ కీలకమైన అంశం ఏమిటంటే 10uF అంతటా వోల్టేజ్‌ను అభివృద్ధి చేయడం, అది 'కావలసిన లోడ్ వోల్టేజ్'కు సమానంగా ఉంటుంది మరియు హై సైడ్ మోస్‌ఫెట్ల గేట్ల వద్ద సరఫరా 12 వి, వాటి ON వ్యవధిలో.

చూపిన కాన్ఫిగరేషన్ దీన్ని చాలా సమర్థవంతంగా అమలు చేస్తుంది.

గడియారం # 1 ఎక్కువగా ఉందని g హించుకోండి మరియు గడియారం # 2 తక్కువగా ఉంటుంది (అవి ప్రత్యామ్నాయంగా గడియారం కావాలి కాబట్టి).

ఈ పరిస్థితిలో ఎగువ కుడి మోస్‌ఫెట్ ఆఫ్ అవుతుంది, దిగువ ఎడమ మోస్‌ఫెట్ ఆన్ చేయబడుతుంది.

10uF కెపాసిటర్ 1N4148 డయోడ్ మరియు తక్కువ మోస్ఫెట్ డ్రెయిన్ / సోర్స్ ద్వారా + 12V వరకు త్వరగా ఛార్జ్ చేస్తుంది.

తరువాతి క్షణంలో, గడియారం # 1 తక్కువగా మరియు గడియారం # 2 అధికంగా మారిన వెంటనే, ఎడమ 10uF అంతటా ఛార్జ్ ఎగువ ఎడమ మోస్ఫెట్‌లోకి మారుతుంది, ఇది వెంటనే నిర్వహించడం ప్రారంభిస్తుంది.

ఈ పరిస్థితిలో దాని కాలువ వోల్టేజ్ దాని మూలం వైపు పరుగెత్తటం ప్రారంభిస్తుంది, అదే సమయంలో వోల్టేజీలు 10uF కెపాసిటర్‌లోకి నెట్టడం ప్రారంభిస్తాయి, తద్వారా మోస్ఫెట్ టెర్మినల్ నుండి తక్షణమే నెట్టే వోల్టేజీలపై ప్రస్తుత ఛార్జ్ + 12 వి 'కూర్చుంటుంది'.

సోర్స్ టెర్మినల్ ద్వారా 10uF కెపాసిటర్‌లోకి కాలువ సంభావ్యత యొక్క అదనంగా రెండు సంభావ్యతలను జోడించి, MOSFET యొక్క గేట్ / మూలం అంతటా తక్షణ సామర్థ్యాన్ని కాలువ సంభావ్యత కంటే + 12V వద్ద ఉండేలా చేస్తుంది.

ఉదాహరణకు, కాలువ వోల్టేజ్ 100V గా ఎంచుకోబడితే, ఈ 100V 10uF లోకి నెట్టివేసి, నిరంతరం పరిహారం ఇచ్చే సంభావ్య గేట్ వోల్టేజ్‌ను 100V పైన +12 వద్ద నిర్వహిస్తుంది.

అర్థం చేసుకోవడానికి ఇది మీకు సహాయపడిందని నేను ఆశిస్తున్నాను హై సైడ్ బూట్స్ట్రాపింగ్ యొక్క ప్రాథమిక పని వివిక్త కెపాసిటర్ డయోడ్ నెట్‌వర్క్ ఉపయోగించి.

ముగింపు

పై చర్చ నుండి, అన్ని హెచ్-బ్రిడ్జ్ టోపోలాజీలకు బూట్స్ట్రాపింగ్ చాలా ముఖ్యమైనదని మేము అర్థం చేసుకున్నాము.

ఈ ప్రక్రియలో హై సైడ్ మోస్‌ఫెట్ యొక్క గేట్ / ఉద్గారిణికి తగినట్లుగా ఎంచుకున్న కెపాసిటర్ అనువర్తిత కాలువ వోల్టేజ్ స్థాయి కంటే 12V అధికంగా వసూలు చేయబడుతుంది. ఇది జరిగినప్పుడు మాత్రమే హై సైడ్ మోస్‌ఫెట్‌లు ఆన్ చేసి, కనెక్ట్ చేయబడిన లోడ్ యొక్క ఉద్దేశించిన పుష్ పుల్ స్విచింగ్‌ను పూర్తి చేయగలవు.




మునుపటి: కెపాసిటర్ ఇండక్టర్ లెక్కలు తర్వాత: 5 ఉత్తమ 40 వాట్ యాంప్లిఫైయర్ సర్క్యూట్లు అన్వేషించబడ్డాయి