لکیری وولٹیج اسٹیبلائزر - مقصد، بنیادی پیرامیٹرز اور سوئچنگ سرکٹس

شاید آج، کوئی الیکٹرانک بورڈ مسلسل مسلسل وولٹیج کے کم از کم ایک ذریعہ کے بغیر نہیں کر سکتا. اور اکثر لکیری وولٹیج ریگولیٹرز مائکرو سرکٹس کی شکل میں ایسے ذرائع کے طور پر کام کرتے ہیں۔ ٹرانسفارمر والے ریکٹیفائر کے برعکس، جہاں وولٹیج کسی نہ کسی طریقے سے لوڈ کرنٹ پر منحصر ہوتا ہے اور مختلف وجوہات کی بناء پر تھوڑا سا مختلف ہو سکتا ہے، ایک مربوط مائیکرو سرکٹ - ایک سٹیبلائزر (ریگولیٹر) واضح طور پر طے شدہ رینج میں مستقل وولٹیج فراہم کرنے کے قابل ہوتا ہے۔ لوڈ کرنٹ

یہ مائیکرو سرکٹس فیلڈ ایفیکٹ یا بائی پولر ٹرانزسٹرز کی بنیاد پر بنائے گئے ہیں، جو مسلسل ایکٹیو موڈ میں کام کرتے ہیں۔ ریگولیٹنگ ٹرانجسٹر کے علاوہ، لکیری سٹیبلائزر کے مائیکرو سرکٹ کے کرسٹل پر ایک کنٹرول سرکٹ بھی نصب ہے۔

تاریخی طور پر، اس سے پہلے کہ مائیکرو سرکٹ کی شکل میں اس طرح کے اسٹیبلائزرز کی تیاری ممکن ہو، پیرامیٹرز کے درجہ حرارت کے استحکام کے مسئلے کو حل کرنے کا سوال تھا، کیونکہ آپریشن کے دوران ہیٹنگ کے ساتھ، مائیکرو سرکٹ نوڈس کے پیرامیٹرز بدل جائیں گے۔

اس کا حل 1967 میں سامنے آیا، جب امریکی الیکٹرانکس انجینئر رابرٹ وِڈلر نے ایک اسٹیبلائزر سرکٹ کی تجویز پیش کی جس میں ایک ریگولیٹنگ ٹرانزسٹر ایک غیر ریگولیٹڈ ان پٹ وولٹیج سورس اور بوجھ کے درمیان جڑا ہو گا، اور درجہ حرارت کے معاوضہ والے حوالہ وولٹیج کے ساتھ ایک ایرر ایمپلیفائر موجود ہو گا۔ کنٹرول سرکٹ. نتیجے کے طور پر، مارکیٹ میں لکیری انٹیگریٹڈ سٹیبلائزرز کی مقبولیت میں تیزی سے اضافہ ہوا۔

نیچے دی گئی تصویر کو دیکھیں۔ یہاں ایک لکیری وولٹیج ریگولیٹر کا ایک آسان خاکہ دکھایا گیا ہے (جیسے LM310 یا 142ENxx)۔ اس اسکیم میں، ایک غیر الٹنے والا منفی وولٹیج فیڈ بیک آپریشنل ایمپلیفائر، اپنے آؤٹ پٹ کرنٹ کا استعمال کرتے ہوئے، ریگولیٹنگ ٹرانجسٹر VT1 کو کھولنے کی ڈگری کو کنٹرول کرتا ہے، جو ایک عام کلکٹر - ایمیٹر فالوور کے ساتھ سرکٹ میں جڑا ہوا ہے۔

op-amp خود ان پٹ سورس سے یونی پولر مثبت وولٹیج کی شکل میں چلتا ہے۔ اور اگرچہ منفی وولٹیج یہاں سپلائی کے لیے موزوں نہیں ہے، لیکن اوپ-امپ کی سپلائی وولٹیج کو بغیر کسی پریشانی کے، اوورلوڈ یا نقصان کے خوف کے بغیر دگنا کیا جا سکتا ہے۔

نتیجہ یہ ہے کہ گہری منفی رائے ان پٹ وولٹیج کی عدم استحکام کو بے اثر کرتی ہے، جس کی قدر اس سرکٹ میں 30 وولٹ تک پہنچ سکتی ہے۔ لہذا، فکسڈ آؤٹ پٹ وولٹیجز 1.2 سے 27 وولٹ تک ہیں، جو چپ ماڈل پر منحصر ہے۔

اسٹیبلائزر مائکرو سرکٹ میں روایتی طور پر تین پن ہوتے ہیں: ان پٹ، کامن اور آؤٹ پٹ۔اعداد و شمار ایک حوالہ وولٹیج حاصل کرنے کے لیے مائیکرو سرکٹ کے حصے کے طور پر ڈیفرینشل ایمپلیفائر کا ایک عام سرکٹ دکھاتا ہے۔ زینر ڈائیوڈ لاگو کیا گیا۔.

کم وولٹیج ریگولیٹرز میں، وولٹیج کا حوالہ خلا پر حاصل کیا جاتا ہے، جیسا کہ وِڈلر نے پہلے اپنے پہلے لکیری انٹیگریٹڈ ریگولیٹر، LM109 میں تجویز کیا تھا۔ ریزسٹرس R1 اور R2 کے منفی فیڈ بیک سرکٹ میں ایک ڈیوائیڈر نصب کیا جاتا ہے، جس کے عمل سے آؤٹ پٹ وولٹیج فارمولہ Uout = Uvd (1 + R2/R1) کے مطابق صرف حوالہ وولٹیج کے متناسب ہوتا ہے۔

اسٹیبلائزر میں بنایا گیا ریزسٹر R3 اور ٹرانزسٹر VT2 آؤٹ پٹ کرنٹ کو محدود کرنے کا کام کرتا ہے، اس لیے اگر کرنٹ محدود کرنے والے ریزسٹر پر وولٹیج 0.6 وولٹ سے زیادہ ہو جائے تو ٹرانزسٹر VT2 فوراً کھل جائے گا، جس کی وجہ سے مین کنٹرول ٹرانزسٹر VT1 کا بیس کرنٹ ہو جائے گا۔ محدود یہ پتہ چلتا ہے کہ سٹیبلائزر کے آپریشن کے عام موڈ میں آؤٹ پٹ کرنٹ 0.6/R3 تک محدود ہے۔ ریگولیٹنگ ٹرانزسٹر کے ذریعے ضائع ہونے والی طاقت کا انحصار ان پٹ وولٹیج پر ہوگا اور 0.6 (Uin — Uout) / R3 کے برابر ہوگا۔

اگر کسی وجہ سے انٹیگریٹڈ سٹیبلائزر کے آؤٹ پٹ پر شارٹ سرکٹ ہوتا ہے، تو کرسٹل پر منتشر پاور کو پہلے کی طرح نہیں چھوڑنا چاہیے، وولٹیج کے فرق کے متناسب اور ریزسٹر R3 کی مزاحمت کے الٹا متناسب۔ لہذا، سرکٹ میں حفاظتی عناصر ہوتے ہیں — زینر ڈائیوڈ VD2 اور ریزسٹر R5، جس کا آپریشن وولٹیج Uin -Uout کے فرق کے لحاظ سے موجودہ تحفظ کی سطح کو متعین کرتا ہے۔

اوپر والے گراف میں، آپ دیکھ سکتے ہیں کہ زیادہ سے زیادہ آؤٹ پٹ کرنٹ آؤٹ پٹ وولٹیج پر منحصر ہے، اس طرح لکیری سٹیبلائزر کا مائیکرو سرکٹ قابل اعتماد طور پر اوورلوڈ سے محفوظ ہے۔جب وولٹیج کا فرق Uin-Uout zener diode VD2 کے اسٹیبلائزیشن وولٹیج سے زیادہ ہو جاتا ہے تو R4 اور R5 کے ریزسٹرس کا ڈیوائیڈر ٹرانزسٹر VT2 کی بنیاد میں کافی کرنٹ پیدا کر دے گا تاکہ اسے بند کر دیا جا سکے، جس کے نتیجے میں بنیادی کرنٹ کی حد میں اضافہ ہو جائے گا۔ ریگولیٹنگ ٹرانجسٹر VT1 کو بڑھانے کے لیے۔

لکیری ریگولیٹرز کے جدید ترین ماڈلز، جیسے ADP3303، تھرمل اوورلوڈ تحفظ سے لیس ہوتے ہیں جب کرسٹل کو 165 ° C پر گرم کیا جاتا ہے تو آؤٹ پٹ کرنٹ تیزی سے گر جاتا ہے۔ فریکوئنسی کو برابر کرنے کے لیے اوپر والے خاکے میں کیپسیٹر کی ضرورت ہوتی ہے۔

ویسے، capacitors کے بارے میں. مائیکرو سرکٹ کے اندرونی سرکٹس کے غلط ایکٹیویشن سے بچنے کے لیے انٹیگریٹڈ سٹیبلائزرز کے ان پٹ اور آؤٹ پٹ سے 100 nf کی کم از کم گنجائش والے کیپسیٹرز کو جوڑنے کا رواج ہے۔ دریں اثنا، نام نہاد کیپلیس سٹیبلائزرز ہیں، جیسے REG103، جس کے لیے ان پٹ اور آؤٹ پٹ پر اسٹیبلائزنگ کیپسیٹرز کو انسٹال کرنے کی ضرورت نہیں ہے۔

ایک مقررہ آؤٹ پٹ وولٹیج کے ساتھ لکیری اسٹیبلائزرز کے علاوہ، استحکام کے لیے ایڈجسٹ آؤٹ پٹ وولٹیج والے اسٹیبلائزرز بھی ہیں۔ ان میں، ریزسٹرس R1 اور R2 کا ڈیوائیڈر غائب ہے، اور ٹرانزسٹر VT4 کی بنیاد کو ایک بیرونی ڈیوائیڈر کو جوڑنے کے لیے چپ کی الگ ٹانگ میں لایا جاتا ہے، جیسے کہ 142EN4 چپ میں۔

مزید جدید سٹیبلائزرز، جن میں کنٹرول سرکٹ کی موجودہ کھپت کو کئی دسیوں مائیکرو ایمپس تک کم کر دیا جاتا ہے، جیسے LM317، میں صرف تین پن ہوتے ہیں۔منصفانہ طور پر، ہم نوٹ کرتے ہیں کہ آج TPS70151 جیسے اعلی درستگی والے وولٹیج ریگولیٹرز بھی موجود ہیں، جو کئی اضافی پنوں کی موجودگی کی وجہ سے، منسلک تاروں پر وولٹیج ڈراپ پروٹیکشن، لوڈ ڈسچارج کنٹرول وغیرہ کو لاگو کرنا ممکن بناتے ہیں۔ .

اوپر ہم نے مثبت وولٹیج اسٹیبلائزرز کے بارے میں بات کی، عام تار سے نسبت۔ اسی طرح کی اسکیمیں منفی وولٹیج کو مستحکم کرنے کے لیے بھی استعمال کی جاتی ہیں، یہ صرف ان پٹ کے آؤٹ پٹ وولٹیج کو عام نقطہ سے الگ کرنے کے لیے کافی ہے۔ اس کے بعد آؤٹ پٹ پن کو عام آؤٹ پٹ پوائنٹ سے منسلک کیا جاتا ہے، اور منفی آؤٹ پٹ پوائنٹ ان پٹ مائنس پوائنٹ ہو گا جو سٹیبلائزر چپ کے مشترکہ پوائنٹ سے جڑا ہوا ہے۔ منفی قطبی وولٹیج ریگولیٹرز جیسے 1168ENxx بہت آسان ہیں۔

اگر ایک ساتھ دو وولٹیج حاصل کرنا ضروری ہے (مثبت اور منفی قطبیت)، تو اس مقصد کے لیے خاص اسٹیبلائزر ہیں جو ایک ہی وقت میں متوازی طور پر مستحکم مثبت اور منفی وولٹیج دیتے ہیں، صرف مثبت اور منفی ان پٹ وولٹیجز کا اطلاق کرنا کافی ہے۔ آدانوں کو. اس طرح کے دو قطبی سٹیبلائزر کی ایک مثال KR142EN6 ہے۔

اوپر کی تصویر اس کا ایک آسان خاکہ ہے۔ یہاں، ڈیفرینشل ایمپلیفائر #2 ٹرانجسٹر VT2 کو چلاتا ہے، لہذا مساوات -UoutR1 / (R1 + R3) = -Uop کا مشاہدہ کیا جاتا ہے۔ اور یمپلیفائر #1 ٹرانزسٹر VT1 کو کنٹرول کرتا ہے تاکہ ریزسٹر R2 اور R4 کے جنکشن پر پوٹینشل صفر رہے۔ اگر ایک ہی وقت میں ریزسٹرس R2 اور R4 برابر ہیں، تو آؤٹ پٹ وولٹیج (مثبت اور منفی) سڈول رہے گا۔

دو (مثبت اور منفی) آؤٹ پٹ وولٹیجز کے درمیان توازن کی آزادانہ ایڈجسٹمنٹ کے لیے، آپ اضافی تراشنے والے ریزسٹرس کو مائیکرو سرکٹ کے خصوصی پنوں سے جوڑ سکتے ہیں۔

مندرجہ بالا لکیری ریگولیٹری سرکٹس کی سب سے چھوٹی وولٹیج ڈراپ خصوصیت 3 وولٹ ہے۔ یہ بیٹری یا بیٹری سے چلنے والے آلات کے لیے کافی ہے اور عام طور پر وولٹیج کی کمی کو کم سے کم کرنا ضروری ہے۔ اس مقصد کے لیے آؤٹ پٹ ٹرانزسٹر کو pnp قسم کا بنایا گیا ہے تاکہ ڈیفرینشل اسٹیج کا کلیکٹر کرنٹ بیک وقت ریگولیٹنگ ٹرانزسٹر VT1 کے بیس کرنٹ کے ساتھ ہو۔ کم از کم وولٹیج ڈراپ اب 1 وولٹ کے آرڈر پر ہوگا۔

منفی وولٹیج ریگولیٹرز کم سے کم گرنے کے ساتھ اسی طرح کام کرتے ہیں۔ مثال کے طور پر، 1170ENxx سیریز کے ریگولیٹرز میں تقریباً 0.6 وولٹ کا وولٹیج ڈراپ ہوتا ہے اور جب TO-92 کیس میں 100 mA تک لوڈ کرنٹ پر بنایا جاتا ہے تو وہ زیادہ گرم نہیں ہوتے ہیں۔ سٹیبلائزر خود 1.2 ایم اے سے زیادہ نہیں کھاتا ہے۔

اس طرح کے اسٹیبلائزرز کو لو ڈروپ کے طور پر درجہ بندی کیا جاتا ہے۔ یہاں تک کہ کم وولٹیج ڈراپ MOSFET پر مبنی ریگولیٹرز پر حاصل کیا جاتا ہے (1 mA چپ موجودہ کھپت پر تقریبا 55 mV) جیسے MAX8865 چپ۔

اسٹیبلائزر کے کچھ ماڈلز اسٹینڈ بائی موڈ میں آلات کی بجلی کی کھپت کو کم کرنے کے لیے شٹ ڈاؤن پنوں سے لیس ہوتے ہیں — جب اس پن پر منطق کی سطح کا اطلاق ہوتا ہے، تو اسٹیبلائزر کی کھپت تقریباً صفر ہو جاتی ہے (لائن LT176x)۔

انٹیگرل لکیری سٹیبلائزرز کے بارے میں بات کرتے ہوئے، وہ اپنی خصوصیات کے ساتھ ساتھ متحرک اور درست پیرامیٹرز کو بھی نوٹ کرتے ہیں۔

درستگی کے پیرامیٹرز اسٹیبلائزیشن فیکٹر، آؤٹ پٹ وولٹیج سیٹنگ کی درستگی، آؤٹ پٹ مائبادا اور وولٹیج ٹمپریچر گتانک ہیں۔ ان پیرامیٹرز میں سے ہر ایک دستاویز میں درج ہے۔ وہ ان پٹ وولٹیج اور کرسٹل کے موجودہ درجہ حرارت پر منحصر آؤٹ پٹ وولٹیج کی درستگی سے متعلق ہیں۔

متحرک پیرامیٹرز جیسے لہر دبانے کا تناسب اور آؤٹ پٹ مائبادا لوڈ کرنٹ اور ان پٹ وولٹیج کی مختلف فریکوئنسیوں کے لیے سیٹ کیے گئے ہیں۔

کارکردگی کی خصوصیات جیسے ان پٹ وولٹیج کی حد، ریٹیڈ آؤٹ پٹ وولٹیج، زیادہ سے زیادہ لوڈ کرنٹ، زیادہ سے زیادہ بجلی کی کھپت، زیادہ سے زیادہ ان پٹ اور آؤٹ پٹ وولٹیج کا فرق زیادہ سے زیادہ لوڈ کرنٹ، بغیر لوڈ کرنٹ، آپریٹنگ درجہ حرارت کی حد، یہ تمام پیرامیٹرز کسی ایک کے انتخاب پر اثر انداز ہوتے ہیں یا ایک مخصوص سرکٹ کے لیے دوسرے سٹیبلائزر۔

لکیری وولٹیج ریگولیٹرز کی خصوصیات

لکیری اسٹیبلائزرز کو شامل کرنے کے لیے یہاں عام اور مقبول ترین سرکٹس ہیں:

اگر ایک مقررہ آؤٹ پٹ وولٹیج کے ساتھ لکیری سٹیبلائزر کے آؤٹ پٹ وولٹیج کو بڑھانا ضروری ہو تو، ایک زینر ڈائیوڈ کو مشترکہ ٹرمینل میں سیریز میں شامل کیا جاتا ہے:

جائز آؤٹ پٹ کرنٹ کو زیادہ سے زیادہ کرنے کے لیے، ایک زیادہ طاقتور ٹرانزسٹر سٹیبلائزر کے ساتھ متوازی طور پر منسلک ہوتا ہے، جو مائیکرو سرکٹ کے اندر ریگولیٹنگ ٹرانزسٹر کو ایک کمپوزٹ ٹرانزسٹر کے ایک حصے میں بدل دیتا ہے:

اگر کرنٹ کو مستحکم کرنا ضروری ہو تو، وولٹیج سٹیبلائزر کو درج ذیل اسکیم کے مطابق آن کیا جاتا ہے۔

اس صورت میں، ریزسٹر کے پار وولٹیج کا ڈراپ اسٹیبلائزیشن وولٹیج کے برابر ہوگا، جو اسٹیبلائزیشن وولٹیج زیادہ ہونے کی صورت میں اہم نقصانات کا باعث بنے گا۔اس سلسلے میں، سب سے کم ممکنہ آؤٹ پٹ وولٹیج کے لیے ایک سٹیبلائزر کا انتخاب کرنا زیادہ مناسب ہو گا، جیسا کہ 1.2 وولٹ کے لیے KR142EN12۔