MOSFET स्विच बिजली अनुप्रयोगों इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियरिंग दुनिया का एक महत्वपूर्ण हिस्सा हैं। उच्च अंत पर, इन स्विचों में बहुत अधिक बहुमुखी प्रतिभा होती है और इन्हें कई अलग-अलग तरीकों से इस्तेमाल किया जा सकता है। लेकिन निश्चित रूप से, यह उच्च वोल्टेज स्विचिंग है, इसलिए आप ऐसे MOSFET स्विच को कैसे डिज़ाइन करते हैं जिसका उपयोग ऐसे अनुप्रयोगों में किया जा सके? MOSFET स्विच का उपयोग करने के पक्ष और विपक्ष खैर, आइए MOSFET स्विच पर एक समग्र दृष्टिकोण की तलाश करने के लिए इन सवालों के विस्तार से उत्तर दें।
सही MOSFET चुनें: उच्च शक्ति अनुप्रयोगों में, स्विचिंग सर्किट को डिजाइन करने में पहला चरण सही प्रकार के MOSFET फेयरचाइल्ड घटकों को चुनना है। ट्रांजिस्टर में अधिकतम वोल्टेज और करंट को सहन करने की क्षमता होनी चाहिए जो इसे संचालन के दौरान दिखाई देगा। हालांकि, अन्य मापदंडों के अलावा ऑन-रेजिस्टेंस (RDS(ON)) और गेट थ्रेशोल्ड वोल्टेज (VGS(TH)) पर भी विचार किया जाना चाहिए।
एक अच्छा MOSFET ढूँढने के बाद, आप ड्राइव सर्किटरी को डिज़ाइन करने के लिए आगे बढ़ सकते हैं। MOSFET गेट को जल्दी चालू/बंद करने के लिए मोटर को ड्राइव सर्किटरी द्वारा आवश्यक वोल्टेज और करंट के तहत चलाया जाना चाहिए। यह आमतौर पर गेट ड्राइवर IC का उपयोग करके किया जाता है, जिसे माइक्रोकंट्रोलर, टाइमर या किसी अन्य संगत नियंत्रण सिग्नल द्वारा संचालित किया जा सकता है।
MOSFET को ओवरवोल्टेज से बचाने की जरूरत होती है और साथ ही हाई करंट स्थितियों से भी बचाया जाना चाहिए, ताकि स्विचिंग ऑपरेशन ठीक से काम न कर सके। शॉटकी डायोड का उपयोग MOSFET की सुरक्षा के लिए एक प्रभावी साधन है। फ्रीव्हीलिंग डायोड, लोड से किसी भी करंट इंडक्टिव किकबैक को अवशोषित करता है और इस तरह MOSFET सोरफॉरवर्ड ब्लॉकिंग समस्याओं के लिए सुरक्षा सुनिश्चित करता है।
जब अन्य विकल्पों की तुलना में MOSFET स्विच का उपयोग करने की बात आती है तो इसके कई फायदे हैं। इन लाभों में कम ऑन-स्टेट प्रतिरोध, तेज़ स्विचिंग गति और कम गेट ड्राइव आवश्यकताएँ शामिल हैं। साथ ही उच्च इनपुट प्रतिरोध इसे कम पावर कंट्रोल ट्रांसफ़ॉर्मर सर्किट के साथ इंटरफेस करने के लिए उपयुक्त बनाता है।
ऐसा कहा जा रहा है, MOSFET स्विचगन के साथ आने वाले कुछ नुकसानों का उल्लेख करना भी उतना ही महत्वपूर्ण है। इनका सबसे बड़ा नुकसान यह है कि ये थर्मल रनवे में जाने के लिए आंशिक हैं। उच्च वोल्टेज और धाराओं पर MOSFET चलाने से अधिक गर्मी उत्पन्न हो सकती है जिससे प्रतिरोध कम हो जाता है और जब ऐसा होता है तो यह ओवरहीटिंग का कारण बनता है जिससे विफलता होती है।
MOSFET स्विचों का एक और नुकसान यह है कि वे इलेक्ट्रोस्टेटिक डिस्चार्ज (जिसे अधिकांशतः ESD कहा जाता है) के प्रति संवेदनशील होते हैं, जो MOS डिवाइस के गेट ऑक्साइड परत को तोड़ सकता है; हालांकि, इससे डिवाइस का प्रदर्शन खराब हो सकता है या नष्ट हो सकता है।
विभिन्न प्रकार के स्विचों के बीच चयन करने में वोल्टेज और करंट के आवश्यक स्तर, उन्हें चालू/बंद करने की आवृत्ति आदि जैसे कारक शामिल होते हैं। सामान्य तौर पर, MOSFET स्विच उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों में अच्छी तरह से काम करते हैं, जिनमें तेज़ स्विचिंग गति और कम चालू-स्थिति प्रतिरोध की आवश्यकता होती है।
नियंत्रण-क्षमता को प्राथमिकता देने वाले अनुप्रयोगों के लिए, BJT एक विकल्प हो सकता है। BJT कम-शक्ति वाले अनुप्रयोगों में लोकप्रिय हैं क्योंकि उनमें आम तौर पर उच्च धारा लाभ और MOSFETs45 की तुलना में कम संतृप्ति वोल्टेज होता है, जिससे उन्हें स्थिति के आधार पर प्राथमिकता दी जाती है।
MOSFET स्विच के साथ एक आम चुनौती थर्मल रनवे है। MOSFET को केवल तेज़ पल्स द्वारा विद्युत-संकट में डाला जा सकता है, अन्यथा यह जलने से पहले सेकंड या मिनट तक काम कर सकता है। इसे रोकने के लिए या तो अपने MOSFET पर हीट सिंक का उपयोग करें - यदि आप लगातार और तेज़ फ़ायर दरों पर ड्राइव करना चाहते हैं (हालांकि वे विशेष रूप से इष्टतम नहीं बनेंगे) तो प्रतिरोधक कितने वाट तक गर्म हो जाते हैं - या जब ड्यूटी लंबी हो जाती है तो वोल्टेज/करंट को कम करें, -`ccc
इसके अलावा, इलेक्ट्रोस्टेटिक डिस्चार्ज (ESD) के आकस्मिक प्रहार MOSFET स्विच पर गेट ऑक्साइड परत को नुकसान पहुंचा सकते हैं। जोखिम यह है कि ESD तब हो सकता है जब MOSFET में दरार आ जाए और गेट टर्मिनल के संपर्क में आ जाए, जिसके लिए सावधानीपूर्वक हैंडलिंग की आवश्यकता होती है।
अपर्याप्त गेट ड्राइव वोल्टेज (वीएस) गलत वायरिंग शॉर्ट सर्किट किसी भी ऐसी समस्या में, तारों और अन्य घटकों पर दोष का पता लगाया जाएगा क्योंकि किसी गड़बड़ घटक की पहचान करने के लिए ट्रेलर में कॉल किया जा सकता है।
शुरुआती लोगों के लिए ब्रेडबोर्ड MOSFET स्विच सर्किट चरण दर चरण ट्यूटोरियल
MOSFET भले ही यह नौसिखिए इलेक्ट्रॉनिक्स उत्साही लोगों के लिए काफी डराने वाला हो सकता है, लेकिन यह एक सरल परियोजना हो सकती है जिसमें सही भागों और धैर्य के साथ केवल कुछ घंटे लगते हैं। निम्नलिखित एक अधिक गहन मार्गदर्शिका है कि कैसे अपना खुद का, बुनियादी MOSFET स्विच सर्किट चरण दर चरण बनाया जाए।
आपको क्या चाहिए: आपको इसकी आवश्यकता होगी, एक MOSFET ट्रांजिस्टर, गेट ड्राइवर IC (2 टुकड़े), शॉटकी डायोड और LF जनरेटर स्टेप्स।
MOSFET को कनेक्ट करें: ड्राइव करंट को सीमित करने के लिए अपने IGBT/MOSFET के गेट और स्रोत के साथ श्रृंखला में एक प्रतिरोधक का उपयोग करें। शॉटकी डायोड को MOSFET के समानांतर डालें।
गेट ड्राइवर आईसी को एक पावर स्रोत और नियंत्रण सिग्नल से जोड़ा जाना चाहिए, तथा उनके बीच एक इनरश लिमिटिंग रेसिस्टर रखा जाना चाहिए।
चरण 2: LoadAttach लोड को mosfet से कनेक्ट करें सुनिश्चित करें कि ग्राउंडिंग कनेक्शन उचित है।
सर्किट परीक्षण: सर्किट की जाँच करने के लिए गेट ड्राइवर IC के ड्राइव कंट्रोल सिग्नल को सक्रिय करें। MOSFET आसानी से चालू और बंद हो सकेगा, जिससे लोड से करंट प्रवाहित हो सकेगा।
निष्कर्षMOSFET स्विच बहु-सक्षम गैजेट हैं जिनका उपयोग बड़ी मात्रा में बिजली स्विच करने के लिए किया जाता है और ये कई कॉन्फ़िगरेशन में आते हैं। इनमें कम ऑन-स्टेट प्रतिरोध, उच्च स्विचिंग गति और बहुत कम गेट ड्राइव मांग जैसे लाभ शामिल हैं, लेकिन थर्मल रनवे या इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज के प्रति संवेदनशीलता जैसी चुनौतियाँ भी हैं। यदि आप एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किए गए सर्किट के साथ संयोजन में सही प्रकार का MOSFET ट्रांजिस्टर चुनते हैं तो सब कुछ त्रुटिहीन काम करेगा और सामान्य नुकसानों से बचा जा सकता है।
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