H-Bridge بوٹسٹریپنگ

بوٹسٹریپنگ ایک اہم پہلو ہے جو آپ کو تمام ایچ پل یا پورے پل نیٹ ورکس میں مل جائے گا جس میں این چینل کے شورف ہیں۔

یہ ایک ایسا عمل ہے جس میں اونچی سائیڈ کے مسفٹس کے گیٹ / سورس ٹرمینلز کو ایک وولٹیج کے ساتھ تبدیل کیا جاتا ہے جو اس کے نالی وولٹیج سے کم از کم 10V زیادہ ہوتا ہے۔ مطلب ، اگر نالی کا وولٹیج 100V ہے تو ، نالی سے 100V کی مکمل منتقلی کو اعلی سائیڈ موسفٹ کے ذریعہ منتقل کرنے کے ل the موثر گیٹ / سورس وولٹیج 110V کا ہونا ضروری ہے۔

بغیر بوٹسٹریپنگ ایک جی پل ٹوپوالوجی کی سہولت جس میں ایک جیسی مسفات ہیں کام نہیں کریں گے۔

ہم ایک مرحلہ وار وضاحت کے ذریعے تفصیلات کو سمجھنے کی کوشش کریں گے۔

بوٹسٹریپنگ نیٹ ورک صرف اس صورت میں ضروری ہوتا ہے جب H-Bridge میں موجود 4 4 آلات اپنی واضح حیثیت سے ایک جیسے ہوں۔ عام طور پر یہ (ن) چینل موسفٹس ہیں (واضح وجوہات کی بناء پر 4 پی چینل کبھی بھی استعمال نہیں ہوتا ہے)۔

مندرجہ ذیل تصویر میں ایک معیاری این چینل ایچ پل کی تشکیل دکھائی گئی ہے

اس موسفٹ ٹوپولوجی کا بنیادی کام اس آریھ میں 'بوجھ' یا ٹرانسفارمر پرائمری کو فلپ فلاپ انداز میں تبدیل کرنا ہے۔ مطلب ، منسلک ٹرانسفارمر سمیٹ کے پار متبادل باری باری موجودہ بنانے کے ل current۔

اس کو عملی جامہ پہنانے کے لئے ، اختصاصی اہتمام سے تیار کردہ مصففات بیک وقت / بند کردیئے جاتے ہیں۔ اور اخترن جوڑوں کے لئے یہ باری باری سائیکل چلائی جاتی ہے۔ مثال کے طور پر ، جوڑے Q1 / Q4 اور Q2 / Q3 ایک ساتھ باری باری / بند / بند کردیئے جاتے ہیں۔ جب Q1 / Q4 آن ہوتا ہے تو ، Q2 / Q3 آف ہے ، اور اس کے برعکس ہے۔

مذکورہ ایکشن موجودہ مربوط ٹرانسفارمر سمیٹ کے سمت اس کی قطعات کو تبدیل کرنے پر مجبور کرتی ہے۔ اس کے نتیجے میں ٹرانسفارمر کے ثانوی حصے میں حوصلہ افزائی شدہ ہائی ولٹیج کا سبب بھی اس کی قطعات کو تبدیل کرتا ہے ، جس سے مطلوبہ AC پیدا ہوتا ہے یا ٹرانسفارمر کے ثانوی حصے میں ردوبدل پیدا ہوجاتا ہے۔

ہائی سائیڈ لو سائیڈ مورفٹس کیا ہیں؟

اوپری کیو 1 / کیو 2 کو اونچی سائیڈ والے موسفٹ کہا جاتا ہے ، اور نچلے کیو 3 / کیو 4 کو نچلی سائڈ موسفٹ کہا جاتا ہے۔

نچلے حصے کے موسفٹ میں ان کے حوالہ لیڈز (سورس ٹرمینلز) مناسب طریقے سے زمینی لائن کے ساتھ جڑے ہوئے ہیں۔ تاہم ، اونچی سائیڈ والے مزفٹ کو ریفرنس گراؤنڈ لائن تک براہ راست رسائی نہیں ہے ، بجائے اس کے کہ وہ ٹرانسفارمر پرائمری سے منسلک ہوں۔

ہم جانتے ہیں کہ کسی بجٹ کے 'ماخذ' ٹرمینل کو یا بی جے ٹی کے ل. ایمیٹر کو مشترکہ گراؤنڈ لائن (یا عام حوالہ لائن) سے منسلک کیا جانا چاہئے تاکہ اسے عام طور پر بوجھ کو چلانے اور تبدیل کرنے کے قابل بنایا جاسکے۔

ایک ایچ پل میں چونکہ اونچی سائیڈ والے چوکیدار عام گراؤنڈ تک براہ راست رسائی حاصل کرنے سے قاصر ہیں ، انہیں عام گیٹ DC (Vgs) کے ساتھ موثر انداز میں تبدیل کرنا ناممکن ہوجاتا ہے۔

یہیں سے مسئلہ پیدا ہوتا ہے ، اور بوٹسٹریپنگ نیٹ ورک اہم ہوجاتا ہے۔

یہ مسئلہ کیوں ہے؟

ہم سب جانتے ہیں کہ بی جے ٹی کو مکمل طور پر چلانے کے لئے اپنے اڈے / emitter کے بیچ کم از کم 0.6V کی ضرورت ہوتی ہے۔ اسی طرح ، ایک موزفٹ کو اپنے گیٹ / ماخذ کے آس پاس 6 سے 9V تک کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ وہ مکمل طور پر چل سکے۔

یہاں ، 'مکمل طور پر' کے معنی ہیں گیٹ / بیس وولٹیج ان پٹ کے جواب میں موسفٹ ڈرین وولٹیج یا بی جے ٹی کلکٹر وولٹیج کو ان کے متعلقہ ماخذ / ایمیٹر ٹرمینلز میں زیادہ سے زیادہ منتقلی۔

ایک ایچ پل میں نچلے سائیڈ والے مچھوں کو اپنے سوئچنگ پیرامیٹرز میں کوئی پریشانی نہیں ہے اور یہ عام طور پر اور بہتر طور پر بغیر کسی خاص سرکٹری کے تبدیل کیے جاسکتے ہیں۔

اس کی وجہ یہ ہے کہ ماخذ پن ہمیشہ صفر یا زمینی صلاحیت پر ہوتا ہے جس سے گیٹ کو ذریعہ کے اوپر مخصوص 12V یا 10V پر بلند کیا جاسکتا ہے۔ یہ موूसفٹ کی مطلوبہ سوئچنگ شرائط کو پورا کرتا ہے اور اس سے نالیوں کے بوجھ کو پوری سطح پر کھینچنے دیتا ہے۔

اب ، اونچی سائیڈ کے شورفوں کا مشاہدہ کریں۔ اگر ہم اس کے گیٹ / ماخذ کے پار 12 وی لگاتے ہیں تو ، شروع میں مسفٹس اچھی طرح سے جواب دیتے ہیں اور سورس ٹرمینلز کی طرف ڈرین وولٹیج کا انتظام کرنا شروع کردیتے ہیں۔ تاہم ، جب ایسا ہوتا ہے تو ، بوجھ کی موجودگی (ٹرانسفارمر پرائمری سمیٹ) کی وجہ سے سورس پن کو بڑھتی ہوئی صلاحیت کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔

جب یہ صلاحیت 6V سے زیادہ بڑھ جاتی ہے ، تو یہ موسفٹ اسٹال ہونا شروع ہوجاتا ہے ، کیونکہ اس کے انعقاد کے لئے مزید 'جگہ' نہیں ہوتی ہے ، اور وقت گزرنے کے ساتھ ہی ذریعہ کی صلاحیت 8V یا 10V تک پہنچ جاتی ہے ، لیکن یہ موسفٹ صرف رکھنا چھوڑ دیتا ہے۔

آئیے ، مندرجہ ذیل آسان مثال کی مدد سے اس کو سمجھیں۔

یہاں بوجھ ماسفٹ کے منبع پر مربوط دیکھا جاسکتا ہے ، جو H- پل میں ایک ہائ سائیڈ مصلے کی حالت کی نقل کرتا ہے۔

اس مثال میں اگر آپ موٹر کے اس پار وولٹیج کی پیمائش کریں گے تو آپ کو یہ محض 7V پائے گا ، حالانکہ 12V نالی کے اطراف میں لگایا گیا ہے۔

اس کی وجہ یہ ہے کہ 12 - 7 = 5V ننگا کم از کم دروازہ / منبع یا وی ہے_{جی ایس}اس کام کو روکے رکھنے کے لئے مسفٹ کے ذریعہ استعمال کیا جارہا ہے۔ چونکہ یہاں کی موٹر 12 وی موٹر ہے لیکن پھر بھی یہ 7 وی سپلائی کے ساتھ گھومتی ہے۔

اگر فرض کریں کہ ہم نے 50V موٹر استعمال کی ہے جس میں نالی پر 50V کی فراہمی ہے اور گیٹ / ماخذ پر 12V ہے تو ، ہم ماخذ پر صرف 7V دیکھ سکتے ہیں ، جس سے 50V موٹر پر کوئی حرکت نہیں ہوتی ہے۔

تاہم ، اگر ہم موسفٹ کے گیٹ / ماخذ کے آس پاس 62V کے قریب لگائیں۔ اس سے فوری طور پر موسفٹ آن ہوجائے گا ، اور اس کے منبع وولٹیج میں تیزی سے اضافہ شروع ہوجائے گا جب تک کہ یہ زیادہ سے زیادہ 50 وی نالی کی سطح تک نہ پہنچ جائے۔ لیکن یہاں تک کہ 50V سورس وولٹیج میں ، 62V ہونے والا گیٹ اب بھی 62 - 50 = 12V ماخذ سے زیادہ ہوگا ، جس سے موسفٹ اور موٹر کو مکمل انداز میں چلانے میں مدد ملے گی۔

اس سے ظاہر ہوتا ہے ، مندرجہ بالا مثال کے گیٹ سورس ٹرمینلز میں 50V موٹر پر مکمل اسپیڈ سوئچنگ کے قابل بنانے کے ل 50 50 + 12 = 62V کے آس پاس کچھ کی ضرورت ہوگی۔ کیونکہ اس سے موسفٹ کے گیٹ وولٹیج کی سطح کو مخصوص 12V سطح پر مناسب طریقے سے بلند کیا جاسکتا ہے ماخذ سے اوپر .

اس طرح کے اعلی Vgs کے ساتھ موسفٹ کیوں نہیں جلتا ہے

اس کی وجہ یہ ہے جیسے ہی گیٹ وولٹیج (V_{جی ایس}) لاگو ہوتا ہے ، نالی کی سمت ہائی وولٹیج کو فوری طور پر آن کیا جاتا ہے اور یہ اضافی گیٹ / سورس وولٹیج کو منسوخ کرتے ہوئے سورس ٹرمینل پر پہنچ جاتا ہے۔ آخر میں ، صرف موثر 12V یا 10V گیٹ / ماخذ پر پیش کیا جاتا ہے۔

مطلب ، اگر 100V ڈرین وولٹیج ہے ، اور گیٹ / ماخذ پر 110V کا اطلاق ہوتا ہے تو ، نالی سے 100V منبع تک پہنچ جاتا ہے ، جس سے اطلاق شدہ گیٹ / سورس امکانی 100V کو ختم کردیا جاتا ہے ، جس سے صرف جمع 10V کو ہی طریقہ کار چلانے کی اجازت ملتی ہے۔ لہذا یہ موذفٹ بغیر جلائے کام کرنے کے قابل ہے۔

بوٹسٹریپنگ کیا ہے؟

مذکورہ بالا پیراگراف سے ہم سمجھ گئے ہیں کہ کیوں ہمیں بالکل ڈرین وولٹیج سے زیادہ قریب 10V کی ضرورت ہے کیوں کہ H- پل میں اونچے سائیڈ کے مسفٹس کے لئے Vgs ہیں۔

سرکٹ نیٹ ورک جو مذکورہ بالا طریقہ کار کو پورا کرتا ہے اسے H-Bridge سرکٹ میں بوٹسٹریپنگ نیٹ ورک کہا جاتا ہے۔

معیاری ایچ پل ڈرائیور آئی سی میں ، بوٹسٹریپنگ ڈایڈڈ اور ہائی وولٹیج کیپسیٹر کو شامل کرکے اعلی سائیڈ کے مسفٹس کے گیٹ / ماخذ کے ذریعہ حاصل کی جاتی ہے۔

جب نچلی طرف والا موسفٹ آن ہوجاتا ہے (ہائی سائیڈ ایف ای ٹی بند ہے) ، HS پن اور سوئچ نوڈ گراؤنڈ ہوجاتا ہے۔ وی_ddبائی پاس کاپاکیٹر کے ذریعہ سپلائی ، بوٹسٹریپ ڈایوڈ اور ریزسٹر کے ذریعہ بوٹسٹریپ کیپسیسیٹر سے چارج کرتی ہے۔

جب نچلی سائیڈ ایف ای ٹی بند ہوجاتی ہے اور اونچی سائیڈ آن ہوتی ہے تو ، گیٹ ڈرائیور کا ایچ ایس پن اور سوئچ نوڈ ہائی وولٹیج بس ایچ وی سے منسلک ہوجاتا ہے بوٹسٹریپ کیپیسٹر کچھ اسٹوریج وولٹیج کو خارج کرتا ہے (چارجنگ کے دوران جمع کیا جاتا ہے) جیسا کہ دکھایا گیا ہے گیٹ ڈرائیور کے HO اور HS پنوں کے ذریعے اونچی سائیڈ FET کی ترتیب)

اس بارے میں مزید معلومات کے لئے آپ رجوع کرسکتے ہیں اس مضمون میں

پریکٹیکل سرکٹ نافذ کرنا

مذکورہ بالا تصور کو اچھی طرح سیکھنے کے بعد ، آپ H-Bridge سرکٹ کو نافذ کرنے کے صحیح طریقہ کے بارے میں اب بھی الجھن میں پڑ سکتے ہیں؟ تو ایک وسیع تفصیل کے ساتھ ، آپ سب کے لئے ایک درخواست سرکٹ یہاں ہے۔

مندرجہ بالا H-Bridge ایپلی کیشن ڈیزائن کے کام کو مندرجہ ذیل نکات سے سمجھا جاسکتا ہے:

یہاں اہم پہلو یہ ہے کہ 10u ایف کے اس پار ایک وولٹیج تیار کرنا ہے کہ یہ 'مطلوبہ بوجھ وولٹیج' کے علاوہ اونس سائیڈ MOSFETs کے دروازوں پر سپلائی 12V کے برابر ہوجائے ، ان کے اوقات کے دوران۔

دکھائی گئی ترتیب اسے انتہائی موثر انداز میں انجام دیتی ہے۔

تصور کیجئے کہ گھڑی # 1 اونچی ہے ، اور گھڑی # 2 کم ہے (چونکہ ان کو باری باری گھڑاؤ سمجھا جاتا ہے)۔

اس صورتحال میں اوپری دائیں موزفٹ بند ہوجاتا ہے ، جبکہ نچلا بائیں مافٹ کو آن کیا جاتا ہے۔

10uF کاپاکیسیٹر 1N4148 ڈایڈڈ اور نچلے موزیٹ ڈرین / ماخذ کے ذریعے + 12V تک تیزی سے چارج کرتا ہے۔

اگلی ہی لمحے ، جیسے ہی گھڑی # 1 کم ہوجائے اور گھڑی # 2 اونچی ہوجائے تو ، بائیں 10uF میں چارج اوپر بائیں بازو MOSFET پر سوئچ ہوجاتا ہے جو فوری طور پر چلنا شروع کردیتا ہے۔

اس صورتحال میں اس کے نالے کی وولٹیج اپنے وسائل کی طرف بڑھنے لگتی ہے ، اور ساتھ ہی وولٹیجز 10uF کیپسیٹر میں اس طرح دھکیلنا شروع کردیتی ہے کہ موجودہ انچارج + 12V اس پر فوری طور پر MOSFET ٹرمینل سے وولٹیج کو آگے بڑھاتا ہے۔

ماخذ ٹرمینل کے ذریعہ 10uF کیپسیسیٹر میں نالی کی صلاحیت میں یہ اضافہ اس بات کو یقینی بناتا ہے کہ دونوں امکانی صلاحیتوں کو موزفائٹ کے گیٹ / ماخذ کے پار فوری صلاحیت کو جوڑنے اور نالی کی صلاحیت سے صرف + 12V کے فاصلے پر ہونے کی اہلیت دی جائے۔

مثال کے طور پر اگر نالی کا وولٹیج 100V بننے کے لئے منتخب کیا گیا ہے ، تو یہ 100V 10uF میں دھکیل دیتا ہے جس کی وجہ سے متواتر معاوضہ پانے والے ممکنہ گیٹ وولٹیج کا سامنا ہوتا ہے جو 100V کے بالکل اوپر +12 پر برقرار رہتا ہے۔

مجھے امید ہے کہ اس سے آپ کو یہ سمجھنے میں مدد ملی اعلی سائیڈ بوٹسٹریپنگ کا بنیادی کام مجرد سندارتر ڈایڈڈ نیٹ ورک کا استعمال کرتے ہوئے۔

نتیجہ اخذ کرنا

مذکورہ بالا بحث سے ہم سمجھتے ہیں کہ بوٹسٹریپنگ تمام H-پل ٹوپولاجیوں کے لial بہت ضروری ہے تاکہ اعلی طرف والے ماسفٹس کو موثر انداز میں تبدیل کرنے کی اجازت دی جاسکے۔

اس عمل میں ہائی سائیڈ موصفٹ کے گیٹ / ایمیٹر کے اس پار ایک مناسب طریقے سے منتخب شدہ سندارتر کا اطلاق ڈرین وولٹیج کی سطح سے 12V زیادہ کیا جاتا ہے۔ صرف اس صورت میں جب اعلی سائیڈ والے چوفاتیں سوئچ کرنے اور منسلک بوجھ کے مطلوبہ پش پل سوئچنگ کو مکمل کرنے کے قابل ہوجائیں۔