লিনিয়ার ভোল্টেজ স্টেবিলাইজার — উদ্দেশ্য, মৌলিক পরামিতি এবং সুইচিং সার্কিট

সম্ভবত আজ, কোন ইলেকট্রনিক বোর্ড ধ্রুবক ধ্রুবক ভোল্টেজের অন্তত একটি উৎস ছাড়া করতে পারে না। এবং প্রায়শই মাইক্রোসার্কিটের আকারে লিনিয়ার ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রকগুলি এই জাতীয় উত্স হিসাবে কাজ করে। একটি ট্রান্সফরমার সহ একটি সংশোধনকারীর বিপরীতে, যেখানে ভোল্টেজ এক বা অন্যভাবে লোড কারেন্টের উপর নির্ভর করে এবং বিভিন্ন কারণে সামান্য পরিবর্তিত হতে পারে, একটি ইন্টিগ্রেটেড মাইক্রোসার্কিট - একটি স্টেবিলাইজার (নিয়ন্ত্রক) একটি সুনির্দিষ্টভাবে সংজ্ঞায়িত পরিসরে একটি ধ্রুবক ভোল্টেজ প্রদান করতে সক্ষম। লোড স্রোত।

এই মাইক্রোসার্কিটগুলি ফিল্ড-ইফেক্ট বা বাইপোলার ট্রানজিস্টরের ভিত্তিতে তৈরি করা হয়, ক্রমাগত সক্রিয় মোডে কাজ করে। নিয়ন্ত্রক ট্রানজিস্টর ছাড়াও, লিনিয়ার স্টেবিলাইজারের মাইক্রোসার্কিটের স্ফটিকের উপর একটি নিয়ন্ত্রণ সার্কিটও ইনস্টল করা হয়।

ঐতিহাসিকভাবে, মাইক্রোসার্কিটের আকারে এই ধরনের স্টেবিলাইজার তৈরি করা সম্ভব হওয়ার আগে, পরামিতিগুলির তাপমাত্রা স্থিতিশীলতার সমস্যা সমাধানের একটি প্রশ্ন ছিল, যেহেতু অপারেশন চলাকালীন গরম করার সাথে, মাইক্রোসার্কিট নোডগুলির পরামিতিগুলি পরিবর্তিত হবে।

সমাধানটি 1967 সালে এসেছিল, যখন আমেরিকান ইলেকট্রনিক্স ইঞ্জিনিয়ার রবার্ট উইডলার একটি স্টেবিলাইজার সার্কিট প্রস্তাব করেছিলেন যেখানে একটি নিয়ন্ত্রক ট্রানজিস্টর একটি অনিয়ন্ত্রিত ইনপুট ভোল্টেজ উত্স এবং একটি লোডের মধ্যে সংযুক্ত থাকবে এবং তাপমাত্রা-ক্ষতিপূরণযুক্ত রেফারেন্স ভোল্টেজ সহ একটি ত্রুটি পরিবর্ধক উপস্থিত থাকবে। নিয়ন্ত্রণ সার্কিট। ফলস্বরূপ, বাজারে লিনিয়ার ইন্টিগ্রেটেড স্টেবিলাইজারগুলির জনপ্রিয়তা দ্রুত লাফিয়ে উঠেছে।

নীচের ফটো দেখুন. এখানে একটি লিনিয়ার ভোল্টেজ রেগুলেটরের একটি সরলীকৃত চিত্র দেখানো হয়েছে (যেমন LM310 বা 142ENxx)। এই স্কিমে, একটি নন-ইনভার্টিং নেগেটিভ-ভোল্টেজ ফিডব্যাক অপারেশনাল অ্যামপ্লিফায়ার, তার আউটপুট কারেন্ট ব্যবহার করে, একটি সাধারণ সংগ্রাহক - ইমিটার অনুসারীর সাথে একটি সার্কিটে সংযুক্ত নিয়ন্ত্রক ট্রানজিস্টর VT1 আনলক করার ডিগ্রি নিয়ন্ত্রণ করে।

অপ-অ্যাম্প নিজেই একটি ইউনিপোলার পজিটিভ ভোল্টেজ আকারে ইনপুট উত্স দ্বারা চালিত হয়। এবং যদিও নেতিবাচক ভোল্টেজ এখানে সরবরাহের জন্য উপযুক্ত নয়, ওপ-অ্যাম্পের সরবরাহ ভোল্টেজ সমস্যা ছাড়াই দ্বিগুণ হতে পারে, ওভারলোড বা ক্ষতির ভয় ছাড়াই।

উপসংহার হল যে গভীর নেতিবাচক প্রতিক্রিয়া ইনপুট ভোল্টেজের অস্থিরতাকে নিরপেক্ষ করে, যার মান এই সার্কিটে 30 ভোল্টে পৌঁছাতে পারে। সুতরাং, চিপ মডেলের উপর নির্ভর করে স্থির আউটপুট ভোল্টেজ 1.2 থেকে 27 ভোল্টের মধ্যে থাকে।

স্টেবিলাইজার মাইক্রোসার্কিট ঐতিহ্যগতভাবে তিনটি পিন আছে: ইনপুট, সাধারণ এবং আউটপুট।চিত্রটি একটি রেফারেন্স ভোল্টেজ পাওয়ার জন্য একটি মাইক্রোসার্কিটের অংশ হিসাবে একটি ডিফারেনশিয়াল এমপ্লিফায়ারের একটি সাধারণ সার্কিট দেখায় জেনার ডায়োড প্রয়োগ করা হয়েছে.

কম-ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রকগুলিতে, ভোল্টেজের রেফারেন্সটি ফাঁকে পাওয়া যায়, যেমনটি উইডলার তার প্রথম লিনিয়ার ইন্টিগ্রেটেড রেগুলেটর, LM109-এ প্রথম প্রস্তাব করেছিলেন। প্রতিরোধক R1 এবং R2 এর নেতিবাচক প্রতিক্রিয়া সার্কিটে একটি বিভাজক ইনস্টল করা হয়েছে, যার ক্রিয়া দ্বারা আউটপুট ভোল্টেজটি Uout = Uvd (1 + R2 / R1) সূত্র অনুসারে রেফারেন্স ভোল্টেজের সাথে কেবল সমানুপাতিক হতে দেখা যায়।

স্টেবিলাইজারে নির্মিত রোধ R3 এবং ট্রানজিস্টর VT2 আউটপুট কারেন্টকে সীমিত করতে পরিবেশন করে, তাই যদি বর্তমান সীমাবদ্ধ প্রতিরোধকের ভোল্টেজ 0.6 ভোল্টের বেশি হয়, তাহলে ট্রানজিস্টর VT2 অবিলম্বে খুলবে, যার ফলে মূল নিয়ন্ত্রণ ট্রানজিস্টর VT1 এর বেস কারেন্ট হবে। সীমিত দেখা যাচ্ছে যে স্টেবিলাইজারের অপারেশনের স্বাভাবিক মোডে আউটপুট কারেন্ট 0.6 / R3 এ সীমাবদ্ধ। নিয়ন্ত্রক ট্রানজিস্টর দ্বারা অপসারিত শক্তি ইনপুট ভোল্টেজের উপর নির্ভর করবে এবং 0.6 (Uin — Uout) / R3 এর সমান হবে।

যদি কোনো কারণে ইন্টিগ্রেটেড স্টেবিলাইজারের আউটপুটে একটি শর্ট সার্কিট ঘটে, তাহলে ক্রিস্টালের বিলুপ্তিকৃত শক্তিকে আগের মতো রেখে দেওয়া উচিত নয়, ভোল্টেজের পার্থক্যের সমানুপাতিক এবং রোধ R3 এর প্রতিরোধের বিপরীত সমানুপাতিক। অতএব, সার্কিটে প্রতিরক্ষামূলক উপাদান রয়েছে — জেনার ডায়োড VD2 এবং প্রতিরোধক R5, যার অপারেশন ভোল্টেজ Uin -Uout এর পার্থক্যের উপর নির্ভর করে বর্তমান সুরক্ষার স্তর সেট করে।

উপরের গ্রাফে, আপনি দেখতে পাচ্ছেন যে সর্বাধিক আউটপুট কারেন্ট আউটপুট ভোল্টেজের উপর নির্ভর করে, এইভাবে লিনিয়ার স্টেবিলাইজারের মাইক্রোসার্কিট ওভারলোড থেকে নির্ভরযোগ্যভাবে সুরক্ষিত।যখন ভোল্টেজের পার্থক্য Uin-Uout জেনার ডায়োড VD2 এর স্থিতিশীলতা ভোল্টেজকে ছাড়িয়ে যায়, তখন প্রতিরোধক R4 এবং R5 এর বিভাজক ট্রানজিস্টর VT2 এর বেসে পর্যাপ্ত কারেন্ট তৈরি করবে যাতে এটি বন্ধ হয়ে যায়, যার ফলে বেস কারেন্ট সীমা কমে যায়। নিয়ন্ত্রক ট্রানজিস্টর VT1 বৃদ্ধি করতে.

রৈখিক নিয়ন্ত্রকগুলির সর্বশেষ মডেলগুলি, যেমন ADP3303, তাপ ওভারলোড সুরক্ষা দিয়ে সজ্জিত হয় যখন স্ফটিকটিকে 165 ° C-তে উত্তপ্ত করা হয় তখন আউটপুট কারেন্ট তীব্রভাবে কমে যায়। ফ্রিকোয়েন্সি সমান করার জন্য উপরের চিত্রের ক্যাপাসিটরের প্রয়োজন হয়।

উপায় দ্বারা, ক্যাপাসিটার সম্পর্কে. মাইক্রোসার্কিটের অভ্যন্তরীণ সার্কিটগুলির মিথ্যা অ্যাক্টিভেশন এড়াতে ইন্টিগ্রেটেড স্টেবিলাইজারগুলির ইনপুট এবং আউটপুটে ন্যূনতম 100 এনএফ ক্ষমতা সহ ক্যাপাসিটারগুলিকে সংযুক্ত করার প্রথাগত। এদিকে, তথাকথিত ক্যাপলেস স্টেবিলাইজার রয়েছে, যেমন REG103, যার জন্য ইনপুট এবং আউটপুটে স্ট্যাবিলাইজিং ক্যাপাসিটার ইনস্টল করার প্রয়োজন নেই।

একটি নির্দিষ্ট আউটপুট ভোল্টেজ সহ রৈখিক স্টেবিলাইজার ছাড়াও, স্থিতিশীলতার জন্য একটি সামঞ্জস্যযোগ্য আউটপুট ভোল্টেজ সহ স্টেবিলাইজার রয়েছে। তাদের মধ্যে, প্রতিরোধক R1 এবং R2 এর বিভাজক অনুপস্থিত, এবং ট্রানজিস্টর VT4 এর ভিত্তিটি একটি বাহ্যিক বিভাজককে সংযুক্ত করার জন্য চিপের একটি পৃথক পায়ে আনা হয়, যেমন 142EN4 চিপে।

আরও আধুনিক স্টেবিলাইজার, যেখানে কন্ট্রোল সার্কিটের বর্তমান খরচ কয়েক দশ মাইক্রোঅ্যাম্পে কমে যায়, যেমন LM317-এ মাত্র তিনটি পিন থাকে।ন্যায্যভাবে বলতে গেলে, আমরা লক্ষ্য করি যে আজ উচ্চ-নির্ভুল ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রক রয়েছে যেমন TPS70151, যেগুলি, বেশ কয়েকটি অতিরিক্ত পিনের উপস্থিতির কারণে, সংযোগকারী তারগুলিতে ভোল্টেজ ড্রপ সুরক্ষা, লোড ডিসচার্জ নিয়ন্ত্রণ ইত্যাদি প্রয়োগ করা সম্ভব করে তোলে। .

উপরে আমরা ইতিবাচক ভোল্টেজ স্টেবিলাইজার সম্পর্কে কথা বলেছি, সাধারণ তারের তুলনায়। অনুরূপ স্কিমগুলি নেতিবাচক ভোল্টেজগুলিকে স্থিতিশীল করতেও ব্যবহৃত হয়, এটি কেবলমাত্র সাধারণ বিন্দু থেকে ইনপুটের আউটপুট ভোল্টেজকে গ্যালভানিক্যালি বিচ্ছিন্ন করার জন্য যথেষ্ট। আউটপুট পিনটি তখন সাধারণ আউটপুট পয়েন্টের সাথে সংযুক্ত থাকে এবং নেতিবাচক আউটপুট পয়েন্টটি স্টেবিলাইজার চিপের সাধারণ পয়েন্টের সাথে সংযুক্ত ইনপুট মাইনাস পয়েন্ট হবে। নেতিবাচক পোলারিটি ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রক যেমন 1168ENxx খুব সুবিধাজনক।

যদি একবারে দুটি ভোল্টেজ (ইতিবাচক এবং ঋণাত্মক পোলারিটি) প্রাপ্ত করা প্রয়োজন হয়, তবে এই উদ্দেশ্যে বিশেষ স্টেবিলাইজার রয়েছে যা একই সময়ে একটি প্রতিসমভাবে স্থিতিশীল ইতিবাচক এবং নেতিবাচক ভোল্টেজ দেয়, এটি কেবল ইতিবাচক এবং নেতিবাচক ইনপুট ভোল্টেজগুলি প্রয়োগ করার জন্য যথেষ্ট। ইনপুট. এই ধরনের বাইপোলার স্টেবিলাইজারের একটি উদাহরণ হল KR142EN6।

উপরের চিত্রটি এটির একটি সরলীকৃত চিত্র। এখানে, ডিফারেনশিয়াল এমপ্লিফায়ার # 2 ট্রানজিস্টর VT2 চালায়, তাই সমতা -UoutR1 / (R1 + R3) = -Uop পরিলক্ষিত হয়। এবং পরিবর্ধক #1 ট্রানজিস্টর VT1 নিয়ন্ত্রণ করে যাতে প্রতিরোধক R2 এবং R4 এর সংযোগস্থলে সম্ভাব্যতা শূন্য থাকে। যদি একই সময়ে প্রতিরোধক R2 এবং R4 সমান হয়, তাহলে আউটপুট ভোল্টেজ (ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক) প্রতিসম থাকবে।

দুটি (ইতিবাচক এবং নেতিবাচক) আউটপুট ভোল্টেজের মধ্যে ভারসাম্যের স্বাধীন সমন্বয়ের জন্য, আপনি মাইক্রোসার্কিটের বিশেষ পিনের সাথে অতিরিক্ত ট্রিমিং প্রতিরোধক সংযুক্ত করতে পারেন।

উপরের রৈখিক নিয়ন্ত্রক সার্কিটের ক্ষুদ্রতম ভোল্টেজ ড্রপ বৈশিষ্ট্য হল 3 ভোল্ট। এটি ব্যাটারি বা ব্যাটারি চালিত ডিভাইসের জন্য অনেক বেশি এবং এটি সাধারণত ভোল্টেজ ড্রপ কমিয়ে আনা বাঞ্ছনীয়। এই উদ্দেশ্যে, আউটপুট ট্রানজিস্টরটি পিএনপি টাইপ তৈরি করা হয় যাতে ডিফারেনশিয়াল পর্যায়ের সংগ্রাহক কারেন্ট একই সাথে নিয়ন্ত্রক ট্রানজিস্টর VT1 এর বেস কারেন্টের সাথে থাকে। সর্বনিম্ন ভোল্টেজ ড্রপ এখন 1 ভোল্টের অর্ডারে হবে।

নেতিবাচক ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রক ন্যূনতম ড্রপ সঙ্গে একই পদ্ধতিতে কাজ. উদাহরণস্বরূপ, 1170ENxx সিরিজের নিয়ন্ত্রকগুলির ভোল্টেজ ড্রপ প্রায় 0.6 ভোল্ট এবং 100 mA পর্যন্ত লোড কারেন্টে TO-92 ক্ষেত্রে তৈরি হলে অতিরিক্ত গরম হয় না। স্টেবিলাইজার নিজেই 1.2 mA এর বেশি খরচ করে না।

এই ধরনের স্টেবিলাইজারগুলিকে নিম্ন ড্রপ হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়। এমনকি কম ভোল্টেজ ড্রপ MOSFET-ভিত্তিক নিয়ন্ত্রকগুলিতে (প্রায় 55 mV 1 mA চিপ বর্তমান খরচে) যেমন MAX8865 চিপগুলিতে অর্জন করা হয়।

কিছু স্টেবিলাইজার মডেল স্ট্যান্ডবাই মোডে ডিভাইসের পাওয়ার খরচ কমাতে শাটডাউন পিন দিয়ে সজ্জিত থাকে — যখন এই পিনে একটি লজিক লেভেল প্রয়োগ করা হয়, তখন স্টেবিলাইজারের খরচ প্রায় শূন্যে নেমে আসে (লাইন LT176x)।

অবিচ্ছেদ্য রৈখিক স্টেবিলাইজার সম্পর্কে কথা বলতে গিয়ে, তারা তাদের বৈশিষ্ট্যগুলির পাশাপাশি গতিশীল এবং সঠিক পরামিতিগুলি নোট করে।

নির্ভুলতার পরামিতিগুলি হল স্থিতিশীলতা ফ্যাক্টর, আউটপুট ভোল্টেজ সেটিং সঠিকতা, আউটপুট প্রতিবন্ধকতা এবং ভোল্টেজ তাপমাত্রা সহগ। এই পরামিতিগুলির প্রতিটি ডকুমেন্টেশনে তালিকাভুক্ত করা হয়েছে; এগুলি ইনপুট ভোল্টেজ এবং ক্রিস্টালের বর্তমান তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে আউটপুট ভোল্টেজের নির্ভুলতার সাথে সম্পর্কিত।

গতিশীল পরামিতি যেমন লহর দমন অনুপাত এবং আউটপুট প্রতিবন্ধকতা লোড কারেন্ট এবং ইনপুট ভোল্টেজের বিভিন্ন ফ্রিকোয়েন্সির জন্য সেট করা হয়।

পারফরম্যান্স বৈশিষ্ট্য যেমন ইনপুট ভোল্টেজ পরিসীমা, রেট আউটপুট ভোল্টেজ, সর্বোচ্চ লোড কারেন্ট, সর্বোচ্চ পাওয়ার ডিসিপেশন, সর্বোচ্চ ইনপুট এবং আউটপুট ভোল্টেজের পার্থক্য সর্বাধিক লোড কারেন্ট, নো-লোড কারেন্ট, অপারেটিং তাপমাত্রা পরিসীমা, এই সমস্ত প্যারামিটারগুলি একজনের পছন্দকে প্রভাবিত করে বা একটি নির্দিষ্ট সার্কিটের জন্য অন্যান্য স্টেবিলাইজার।

রৈখিক ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রকদের বৈশিষ্ট্য

লিনিয়ার স্টেবিলাইজার অন্তর্ভুক্ত করার জন্য এখানে সাধারণ এবং সর্বাধিক জনপ্রিয় সার্কিট রয়েছে:

একটি স্থির আউটপুট ভোল্টেজ সহ একটি লিনিয়ার স্টেবিলাইজারের আউটপুট ভোল্টেজ বাড়ানোর প্রয়োজন হলে, সাধারণ টার্মিনালে সিরিজে একটি জেনার ডায়োড যুক্ত করা হয়:

অনুমোদিত আউটপুট কারেন্টকে সর্বাধিক করার জন্য, একটি আরও শক্তিশালী ট্রানজিস্টর স্ট্যাবিলাইজারের সাথে সমান্তরালভাবে সংযুক্ত থাকে, মাইক্রোসার্কিটের ভিতরে নিয়ন্ত্রক ট্রানজিস্টরটিকে একটি যৌগিক ট্রানজিস্টরের একটি অংশে পরিণত করে:

যদি কারেন্ট স্থিতিশীল করার প্রয়োজন হয় তবে নিম্নলিখিত স্কিম অনুসারে ভোল্টেজ স্টেবিলাইজার চালু করা হয়।

এই ক্ষেত্রে, রোধ জুড়ে ভোল্টেজ ড্রপ স্ট্যাবিলাইজেশন ভোল্টেজের সমান হবে, যা স্ট্যাবিলাইজেশন ভোল্টেজ বেশি হলে তা উল্লেখযোগ্য ক্ষতির দিকে পরিচালিত করবে।এই বিষয়ে, সর্বনিম্ন সম্ভাব্য আউটপুট ভোল্টেজের জন্য একটি স্টেবিলাইজার বেছে নেওয়া আরও উপযুক্ত হবে, যেমন 1.2 ভোল্টের জন্য KR142EN12।