اندرونی ڈیزائن کے اصول اور چپ کے ساختی تجزیہ کی تفصیلی وضاحت

تجریدی

ایک پاور سپلائی آر اینڈ ڈی انجینئر کے طور پر، یقینا، میں اکثر مختلف چپس کے ساتھ رابطے میں آتا ہوں۔ ہو سکتا ہے کہ کچھ انجینئرز چپ کے اندر سے واقف نہ ہوں۔ بہت سے طلباء نئے چپس لگاتے وقت براہ راست ڈیٹا سیٹ کے ایپلیکیشن پیج پر جاتے ہیں، اور تجویز کردہ ڈیزائن کے مطابق پیری فیرلز بناتے ہیں۔ یہی ہے. اس طرح، اگر ایپلی کیشن ٹھیک ہے، تو تکنیکی تفصیلات کو نظر انداز کر دیا جاتا ہے، اور آپ کی اپنی تکنیکی ترقی کے لیے بہتر تجربہ جمع نہیں ہوتا ہے۔ آج، مثال کے طور پر DC/DC سٹیپ ڈاؤن پاور سپلائی چپ LM2675 کو لے کر، مندرجہ ذیل چپس کے اندرونی ڈیزائن کے اصول اور ساخت کو تفصیل سے بیان کیا گیا ہے۔  
 LM2675-5.0 کا عام ایپلیکیشن سرکٹ  
   
  LM2675 کی ڈیٹا شیٹ کھولیں، پہلے بلاک ڈایاگرام کو دیکھیں۔
   
 یہ خاکہ پاور سپلائی چپ کے تمام اندرونی یونٹ ماڈیولز پر مشتمل ہے۔ ہم نے BUCK کی ساخت کو اچھی طرح سمجھ لیا ہے۔ اس چپ کا بنیادی کام MOS ٹرانزسٹر کو چلانا ہے، اور FB پن کی آؤٹ پٹ حالت کا پتہ لگا کر لوپ کنٹرولڈ PWM ڈرائیو پاور MOS ٹرانزسٹر بنانا ہے، تاکہ مستحکم وولٹیج یا مسلسل کرنٹ آؤٹ پٹ حاصل کیا جا سکے۔ یہ ایک غیر مطابقت پذیر موڈ پاور سپلائی ہے، یعنی فری وہیلنگ ڈیوائس ایک بیرونی ڈائیوڈ ہے، اندرونی MOS ٹیوب نہیں۔آئیے تجزیہ کرتے ہیں کہ ہر فنکشن کا ادراک کیسے ہوتا ہے۔
  پہلے ،حوالہ وولٹیج  
  بورڈ لیول سرکٹ ڈیزائن کی ریفرنس پاور سپلائی کی طرح، چپ کا اندرونی حوالہ وولٹیج چپ کے دوسرے سرکٹس کے لیے ایک مستحکم حوالہ وولٹیج فراہم کرتا ہے۔ اس حوالہ وولٹیج کو اعلی صحت سے متعلق، اچھی استحکام اور چھوٹے درجہ حرارت کے بڑھنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ چپ کے اندر موجود حوالہ وولٹیج کو بینڈ گیپ ریفرنس وولٹیج بھی کہا جاتا ہے، کیونکہ یہ وولٹیج سلکان کے بینڈ گیپ وولٹیج کے قریب ہے، اس لیے اسے بینڈ گیپ ریفرنس کہا جاتا ہے۔ یہ قدر تقریباً 1.2V ہے، جیسا کہ درج ذیل تصویر میں دکھایا گیا ہے:
 
   
  آئیے نصابی کتاب پر واپس جائیں اور فارمولے کے بارے میں بات کریں، PN جنکشن کے کرنٹ اور وولٹیج فارمولے:  
   
  یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ یہ ایکسپونینشل ہے، اور IS ریورس سیچوریٹڈ لیکیج کرنٹ ہے (یعنی PN جنکشن کا لیکیج کرنٹ اقلیتی کیریئر ڈرفٹ کی وجہ سے)۔ یہ کرنٹ PN جنکشن کے رقبے کے متناسب ہے! ہے->S ..اس طرح، Vbe=VT*ln(Ic/Is) کا اندازہ لگایا جا سکتا ہے!اوپر کے اعداد و شمار پر واپس جائیں، آپریشنل ایمپلیفائر کے تجزیہ کے مطابق، VX=VY، پھر یہ I1*R1+Vbe1=Vbe2 ہے، تو ہم حاصل کر سکتے ہیں: I1=△Vbe/R1، اور کیونکہ M3 اور M4 کے گیٹ وولٹیجز ہیں وہی، موجودہ I1=I2، تو فارمولہ اخذ کیا گیا ہے: I1=I2=VT*ln(N/R1) N Q1 اور Q2 کے PN جنکشن والے علاقوں کا تناسب ہے!اوپر کے اعداد و شمار پر واپس جائیں، آپریشنل ایمپلیفائر کے تجزیہ کے مطابق، VX=VY، پھر یہ I1*R1+Vbe1=Vbe2 ہے، تو ہم حاصل کر سکتے ہیں: I1=△Vbe/R1، اور کیونکہ M3 اور M4 کے گیٹ وولٹیجز ہیں وہی، موجودہ I1=I2، تو فارمولہ اخذ کیا گیا ہے: I1=I2=VT*ln(N/R1) N Q1 اور Q2 کے PN جنکشن والے علاقوں کا تناسب ہے!اس طرح، ہمیں آخرکار بینچ مارک Vref=I2*R2+Vbe2 ملتا ہے۔ اہم نکتہ یہ ہے کہ I1 ایک مثبت درجہ حرارت کا گتانک ہے، جبکہ Vbe منفی درجہ حرارت کا گتانک ہے۔ N کی قیمت کو ایڈجسٹ کرنے کے بعد، یہ اچھا درجہ حرارت معاوضہ حاصل کر سکتا ہے! اور ایک مستحکم حوالہ وولٹیج حاصل کیا جاتا ہے۔ عام طور پر، صنعت 8 کے مطابق ڈیزائن کرتی ہے۔ صفر درجہ حرارت کے گتانک کو حاصل کرنے کے لیے، Vref=Vbe2+17.2*VT کا حساب فارمولے کے مطابق کیا جاتا ہے، لہذا یہ تقریباً 1.2V ہے، فی الحال، 1V سے کم کا بینچ مارک حاصل کیا جا سکتا ہے۔ کم وولٹیج فیلڈ. درجہ حرارت کے گتانک کے علاوہ، PSRR پاور سپلائی کی لہر کو دبانا وغیرہ جیسے مسائل ہیں، جو سطح کی وجہ سے گہرا نہیں ہو سکتے۔ آخری خاکہ اس طرح ہے، اور آپریشنل ایمپلیفائر کا ڈیزائن یقیناً بہت خاص ہے:
   
  جیسا کہ اعداد و شمار کے درجہ حرارت کی خصوصیت کے تخروپن میں دکھایا گیا ہے:  
   
  دوسرا ،آسکیلیٹر OSC اور PWM
 
ہم جانتے ہیں کہ پاور سپلائی کو سوئچ کرنے کا بنیادی اصول پاور MOS ٹرانزسٹر کو چلانے کے لیے PWM مربع لہر کا استعمال کرنا ہے، لہذا قدرتی طور پر، ہمیں ایک ماڈیول کی ضرورت ہے جو دولن پیدا کرے۔ اصول بہت آسان ہے، یعنی کپیسیٹر چارج کیا جاتا ہے اور ڈسچارج کیا جاتا ہے تاکہ آری ٹوتھ ویو بن سکے اور کمپیریٹر کو ایڈجسٹ ڈیوٹی ریشو کے ساتھ مربع لہر پیدا کرنے کے لیے استعمال کیا جائے۔
 
   
حتمی تفصیلی سرکٹ ڈیزائن مندرجہ ذیل ہے:
 
   
 موجودہ موڈ میں ڈھلوان کے معاوضے میں ایک تکنیکی دشواری ہے، جس کا مقصد ڈھلوان کو مستحکم کرنا ہے جب ڈیوٹی سائیکل 50% سے زیادہ ہو۔ میں بھی سطحی سمجھ رکھتا ہوں، اور دلچسپی رکھنے والے طلباء اس کا تفصیل سے مطالعہ کر سکتے ہیں۔
  تیسرا ،ایرر ایمپلیفائر
  ایرر ایمپلیفائر کا کام فیڈ بیک وولٹیج کا نمونہ لینا ہے تاکہ آؤٹ پٹ مستقل کرنٹ یا مستقل وولٹیج کو یقینی بنایا جا سکے۔ اس طرح MOS ٹیوب کو چلانے کے PWM کو ایڈجسٹ کرنا، جیسا کہ خاکہ میں دکھایا گیا ہے:
 
   
 
  چوتھا ،ڈرائیو سرکٹ
 ڈرائیونگ کے آخری حصے کی ساخت بہت آسان ہے، یعنی مضبوط کرنٹ کی صلاحیت کے ساتھ ایک بڑے رقبے پر مشتمل MOS ٹیوب۔
 
   
 
  وی.دیگر ماڈیول سرکٹس
  یہاں دوسرے ماڈیول سرکٹس اس بات کو یقینی بنانے کے لیے ہیں کہ چپ عام طور پر اور قابل اعتماد طریقے سے کام کر سکے، اگرچہ وہ اصول کا بنیادی نہیں ہیں، لیکن وہ واقعی چپ کے ڈیزائن میں ایک اہم مقام رکھتے ہیں۔خاص طور پر، اس کے کئی افعال ہیں:
  1،ماڈیول شروع کریں۔   اسٹارٹ اپ ماڈیول کا کام قدرتی طور پر چپ کو کام کرنے کے لیے شروع کرنا ہے، کیونکہ پاور آن ہونے کے وقت، یہ ممکن ہے کہ تمام ٹرانزسٹر کرنٹ صفر ہو جائیں اور کوئی تبدیلی نہ ہو، اس لیے یہ کام نہیں کر سکتا۔ سرکٹ شروع کرنے کا کام "آگ روشن کرنے" اور پھر اسے بند کرنے کے مترادف ہے۔ جیسا کہ اعداد و شمار میں دکھایا گیا ہے:پاور آن ہونے کے وقت، S3 قدرتی طور پر آن ہوتا ہے، اور پھر S2 M4 Q1 وغیرہ کو آن کر سکتا ہے، لہذا M1 M2 آن ہو جاتا ہے۔ دائیں طرف کا مستقل کرنٹ سورس سرکٹ عام طور پر کام کرتا ہے، اور S1 آن ہوتا ہے، اس لیے S2 بند ہوجاتا ہے، اور اسٹارٹ اپ مکمل ہوجاتا ہے۔ اگر کوئی S1 S2 S3 نہیں ہے تو تمام ٹرانزسٹروں کا فوری کرنٹ 0 ہے۔
   
  2،اوور وولٹیج پروٹیکشن ماڈیول OVP  یہ سمجھنا آسان ہے کہ جب ان پٹ وولٹیج بہت زیادہ ہو تو، نقصان سے بچنے کے لیے آؤٹ پٹ کو سوئچ ٹیوب کے ذریعے بند کیا جا سکتا ہے، اور موازنہ کرنے والے کے ذریعے ایک حفاظتی نقطہ مقرر کیا جا سکتا ہے۔  
   
  3،اوور ٹمپریچر پروٹیکشن ماڈیول OTP   درجہ حرارت کا تحفظ چپ کو غیر معمولی اعلی درجہ حرارت سے خراب ہونے سے روکنا ہے۔ اصول نسبتاً آسان ہے۔ ٹرانزسٹر کے درجہ حرارت کی خصوصیات کا استعمال کرتے ہوئے اور پھر کمپیریٹر کے ذریعے تحفظ کے نقطہ کو ترتیب دے کر آؤٹ پٹ کو بند کر دیا جاتا ہے۔
   
  4،اوورکرنٹ پروٹیکشن ماڈیول OCP  مثال کے طور پر، جب آؤٹ پٹ شارٹ سرکٹ ہو، آؤٹ پٹ ٹیوب کی حالت کو آؤٹ پٹ کرنٹ کا پتہ لگا کر فیڈ بیک کنٹرول کیا جا سکتا ہے، اور کرنٹ کو بند یا محدود کیا جا سکتا ہے۔ جیسا کہ شکل میں دکھایا گیا ہے، ٹرانزسٹر کا کرنٹ رقبہ کے تناسب سے نمونہ کیا جاتا ہے۔ عام طور پر، سیمپلنگ ٹیوب Q2 کا رقبہ آؤٹ پٹ ٹیوب کے رقبے کا ایک ہزارواں حصہ ہوگا، اور پھر MOS ٹیوب کی ڈرائیونگ کو وولٹیج کمپیریٹر کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے۔
   
کچھ دیگر معاون ماڈیول ڈیزائن ہیں۔  
  چھاور مسلسل موجودہ ذریعہ اور موجودہ آئینہ. 
  آئی سی کے اندر، ہر ٹرانجسٹر کی ورکنگ سٹیٹ کو کیسے سیٹ کیا جائے یہ بائیس کرنٹ کے ذریعے ہوتا ہے۔ مستقل کرنٹ سورس سرکٹ کو تمام سرکٹس کا سنگ بنیاد کہا جا سکتا ہے، اور بینڈ گیپ کا حوالہ بھی تیار کیا جاتا ہے۔ پھر، کرنٹ آئینے کا استعمال ہر فنکشنل ماڈیول کے لیے کرنٹ فراہم کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ کرنٹ آئینے کو ٹرانزسٹر کے علاقے کے ذریعے مطلوبہ کرنٹ سیٹ کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، جو آئینے کی تصویر کی طرح ہے۔
 
   
  سات ،مختصر 
 

مندرجہ بالا ممکنہ طور پر DC/DC پاور چپ LM2675 کا پورا اندرونی ڈھانچہ ہے، اور یہ پچھلے فر علم کا جائزہ بھی ہے۔ یقینا، یہ اصولی طور پر صرف بنیادی ڈھانچہ ہے۔ ایک مخصوص ڈیزائن کے لیے بہت سارے پیرامیٹر کی خصوصیات، بہت سارے تجزیہ اور نقالی، اور سیمی کنڈکٹر پروسیس کے پیرامیٹرز کی گہری سمجھ کی ضرورت ہوتی ہے، کیونکہ مینوفیکچرنگ کا عمل بہت سے پیرامیٹرز اور ٹرانجسٹروں کی کارکردگی کا تعین کرتا ہے۔ میں کرتا ہوں۔ ناقص یا مکمل طور پر ناقابل استعمال۔ چپ کا پورا ڈیزائن بھی ایک پیچیدہ سسٹم انجینئرنگ ہے، جس کے لیے اچھے نظریاتی علم اور عملی تجربے کی ضرورت ہوتی ہے۔

دستبرداری: یہ مضمون "ittbank" سے دوبارہ تیار کیا گیا ہے۔ یہ مضمون صرف مصنف کے ذاتی خیالات کی نمائندگی کرتا ہے، اور Sacco Micro اور صنعت کے خیالات کی نمائندگی نہیں کرتا ہے۔ یہ صرف دوبارہ پرنٹ کرنے اور شیئر کرنے کے لیے ہے تاکہ املاک دانش کے حقوق کے تحفظ کی حمایت کی جا سکے۔ دوبارہ پرنٹ کرتے وقت براہ کرم اصل ماخذ اور مصنف کی نشاندہی کریں۔ اگر کوئی خلاف ورزی ہوتی ہے تو اسے حذف کرنے کے لیے ہم سے رابطہ کریں۔

کمپنی کا ٹیلی فون: +86-0755-83044319
فیکس/فیکس:+86-0755-83975897
ای میل: 1615456225@qq.com
QQ: 332496225 منیجر Qiu
پتہ: کمرہ 809، بلاک سی، ژانتاو ٹیکنالوجی بلڈنگ، نمبر 1079 منزی ایونیو، لونگہوا نیو ڈسٹرکٹ، شینزین