وولٹیج کنٹرول والی سوئچنگ: موثر پاور کنٹرول کے لیے مرکزی MOSFET فائدہ

MOSFETs (میٹل آکسائیڈ سیمی کنڈکٹر فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹرز) روایتی سوئچز کو بہتر بناتے ہیں کیونکہ یہ وولٹیج کنٹرول والے آپریشن کا استعمال کرتے ہیں، جس سے گیٹ کرنٹ کی مستقل ضرورت ختم ہو جاتی ہے۔ اس سے کم توانائی کے نقصان کے ساتھ درست اور موثر پاور ریگولیشن ممکن ہوتا ہے۔

گیٹ ڈرائیونگ آپریشن: گیٹ پر صفر کرنٹ اور درست V _{جی ایس} -ماڈولیٹڈ کنڈکشن

گیٹ ٹرمینل پر وولٹیج لگانے سے ڈرین اور سورس کے درمیان موصلیت کو کنٹرول کرنے والا برقی میدان تشکیل دیتا ہے۔ یہ وولٹیج ڈرائیونگ کا طریقہ کار اہم فوائد فراہم کرتا ہے:

• گیٹ پر تقریباً صفر سٹیٹک پاور کا استعمال گیٹ پر، بجائے کرنٹ ڈرائیونگ BJT کے
• لکیری وولٹ _{جی ایس} -سے-I _D رابطہ درست کرنٹ کنٹرول کے لیے
• سادہ ڈرائیو سرکٹری ، نظام کی پیچیدگی اور اضافی اخراجات کو کم کرتے ہوئے

یہ آرکیٹیکچر طاقت کی تبدیلی کے مراحل میں 95% سے زائد کارکردگی کی حمایت کرتا ہے، جاری کنٹرول کرنٹ سے نقصانات کو ختم کرکے۔ ڈیزائنرز صنعتی اور صارفین کے درخواستوں میں موافقت پذیر لوڈ مینجمنٹ کے لیے اس درستگی کو استعمال میں لاتے ہیں۔

پاور ماس فیٹ ڈیزائن اور نظام کے انضمام میں اینہانسمنٹ ماڈ کی بالادستی

اوسط گیٹ بائیس پر ان کے بنیادی طور پر بند رویے کی وجہ سے اینہانسمنٹ ماڈ ماس فیٹ جدید پاور سسٹمز میں غالب ہیں۔ یہ ذاتی حفاظت اسٹارٹ اپ یا خرابی کی حالت کے دوران غیر متوقع موصلیت کو روکتی ہے۔ کلیدی انضمام کے فوائد میں شامل ہیں:

• مائیکرو کنٹرولر مبنی ڈرائیورز کے ساتھ براہ راست مطابقت
• کنٹرول اور پاور سرکٹس کے درمیان قدرتی برقی علیحدگی
• ملی ویٹ پہننے کی اشیاء سے لے کر ملٹی کلو واٹ صنعتی نظام تک قابلیت کو بڑھانا

اسٹینڈ بائی کرنٹ کی عدم موجودگی کی وجہ سے یہ آلات بیٹری مینجمنٹ اور تجدید شدہ توانائی انورٹرز جیسی توانائی کے حساس استعمال کے لیے بالکل مناسب ہیں۔ ان کا وولٹیج ڈرائیون آپریشن زیادہ طاقت کو سنبھالنے کے لیے متوازی تشکیلات کو بغیر پیچیدہ کرنٹ شیئرنگ نیٹ ورکس کے آسان بناتا ہے۔

کم R _{ڈی ایس (آن)} اور کم از کم موصلیت کے نقصانات: موس فیٹ کی مؤثرتا میں اضافے کی کنجی

ملی اوہمز سے میگا واٹس تک: R کا پیمانہ _{ڈی ایس (آن)} لوڈ کی حالتوں کے تحت اثر

MOSFET سسٹمز میں بنیادی طور پر پاور کا نقصان موصلیت کے نقصان کی وجہ سے ہوتا ہے، جو بنیادی طور پر اس I square R فارمولے پر منحصر ہوتا ہے جس کے بارے میں ہر کوئی بات کرتا ہے۔ آن-رسسٹنس، یا RDS(on)، میں چھوٹی کمی بھی مجموعی سسٹم کی مؤثریت کے لحاظ سے بڑا فرق ڈالتی ہے۔ آج کے سلیکان MOSFETs 2 ملی اوہم سے بھی کم تک پہنچ سکتے ہیں، جو تقریباً 100 ایمپئر کے اعلیٰ کرنٹ اطلاقات میں بہت اہمیت رکھتا ہے۔ مثال کے طور پر، وہاں صرف ایک ملی اوہم کم کرنا مقامی بجلی کی شرح کے مطابق ہر سال تقریباً 18 ڈالر کی بچت کر سکتا ہے۔ ٹرینچ گیٹ ٹیکنالوجی بھی ایک گیم چینجر رہی ہے۔ یہ ڈیزائن اس وقت بھی اپنی کارکردگی برقرار رکھتے ہیں جب درجہ حرارت 175 ڈگری سیلشیس کی طرف بڑھتا ہے، جس میں مزاحمت میں تبدیلی 30 فیصد سے کم رہتی ہے۔ اس قسم کی حرارتی استحکام حقیقی دنیا کی حالتوں میں بہت فرق ڈالتی ہے جہاں درجہ حرارت میں اتار چڑھاؤ ناگزیر ہوتا ہے۔

• 48V سرور پاور سپلائی میں 95% سے زیادہ مؤثریت
• موٹر ڈرائیوز میں 40% چھوٹے ہیٹ سنکس
• پورٹیبل ٹولز میں بیٹری کی زندگی میں 15% کا اضافہ

وائیڈ بینڈ گیپ کا فائدہ: SiC MOSFETs 400V سے اوپر 50% سے کم ترسیل کے نقصانات کو یقینی بنا تے ہیں

اعلیٰ وولٹیج کے استعمال کے حوالے سے، سلیکان کاربائیڈ MOSFETs روایتی سلیکان کے اختیارات کے مقابلے میں واقعی بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کرتے ہیں۔ 400V سے زائد وولٹیج کے لیے، ان SiC آلات میں عام طور پر فی یونٹ رقبے میں تقریباً آدھا سے دو تہائی تک کم مزاحمت ہوتی ہے، اور وہ تب بھی قابل اعتماد طریقے سے کام کرتے ہیں جب درجہ حرارت 200 ڈگری سینٹی گریڈ تک پہنچ جائے، جس چیز کو عام سلیکان برداشت نہیں کر سکتا۔ فوائد بھی قابل ذکر ہیں۔ 800 وولٹ پر کام کرنے والی الیکٹرک وہیکل انورٹرز میں، ہمیں تقریباً 98 فیصد تک کارکردگی دیکھنے کو ملتی ہے۔ اور سورجی فارمز کے لیے؟ پونمون کی 2023 کی ایک تحقیق میں پتہ چلا کہ SiC ٹیکنالوجی کے استعمال سے فوٹو وولٹائک کنورٹرز میں توانائی کے نقصان میں مطلق طور پر تقریباً 1.5 فیصد کمی آئی، جس سے دس میگاواٹ کے انسٹالیشن پر ہر سال تقریباً 740,000 ڈالر کی بچت ہوتی ہے۔ ایک اور بڑا فائدہ یہ ہے کہ سوئچنگ کے دوران SiC MOSFETs کو ان موثرہ بازیابی کے نقصانات کا سامنا نہیں ہوتا، جس کی وجہ سے وہ ان بڑے بجلی کے نظاموں کے لیے خاص طور پر قیمتی ہیں جہاں ہر ذرہ کارکردگی اہمیت رکھتا ہے۔

ہائی اسپیڈ سوئچنگ اور کم سوئچنگ نقصانات: کمپیکٹ، ہائی فریکوئنسی پاور تبدیلی کو ممکن بنانا

نانو سیکنڈ t _پر /t_-band اور Q _جی >1 MHz DC/DC کنورٹرز کے لیے بہترین کارکردگی

آج کی MOSFET ٹیکنالوجی 100 نینو سیکنڈ سے بھی کم وقت میں سوئچ کر سکتی ہے، جس کی وجہ سے DC/DC کنورٹرز 1 MHz سے بھی زیادہ تعدد پر اچھی کارکردگی دکھاتے ہیں۔ اس کی امکان کیا بناتا ہے؟ گیٹ چارج (Qg) میں نمایاں کمی واقع ہوئی ہے۔ جب ٹرانزسٹر کو آن سے آف یا آف سے آن کرنے کے لیے کم چارج کی ضرورت ہوتی ہے، تو ان تبدیلیوں کے لیے بہت کم توانائی درکار ہوتی ہے۔ Qg میں کمی کا مطلب ہے کہ ڈرائیور کل ملا کم توانائی استعمال کرتے ہیں اور سوئچنگ بہت تیز ہو جاتی ہے۔ پچھلے چند سالوں کے پرانے ڈیزائنز کے مقابلے میں سوئچنگ کے نقصانات تقریباً 40 فیصد تک کم ہو گئے ہیں۔ نتیجے کے طور پر، انجینئرز اب ویسے نظام ڈیزائن کر سکتے ہیں جہاں مقناطیسی اجزاء کا رقبہ تقریباً 60 فیصد تک کم ہو۔ اس سے کارکردگی قربان کیے بغیر چھوٹے مگر طاقتور آلات کی راہ ہموار ہوتی ہے۔ ان نہایت زیادہ ملٹی میگا ہرٹز رفتاروں پر بھی، زیادہ تر جدید کنورٹرز اب بھی کارکردگی کو 95 فیصد سے اوپر برقرار رکھنے میں کامیاب ہیں، جو پچھلی نسل کے اجزاء کے ساتھ ناممکن ہوتا۔

کنٹرول شدہ dV/dt اور سوفٹ-سوئچنگ مطابقت کے ذریعے EMI اور حرارتی تناؤ میں کمی

جب وولٹیج میں تبدیلی کنٹرول شدہ شرح (dV/dt) پر ہوتی ہے، تو یہ بلند فریکوئنسی ہارمونکس کو کم کرتی ہے جو الیکٹرومیگنیٹک تداخل یا EMI پیدا کرتے ہیں۔ مثال کے طور پر MOSFETs لیں، خاص طور پر وہ جو نرم سوئچنگ کے طریقے جیسے ZVS کے ساتھ کام کرتے ہی ہیں۔ یہ اجزاء بنیادی طور پر کرنٹ اور وولٹیج کے اوورلیپ کو روک دیتے ہیں جب حالت تبدیل ہوتی ہے، جس کا مطلب ہے بجلی کے نظام میں حرارت کے جمع ہونے میں کمی۔ ہم تقریباً 30٪ کم تھرمل تناؤ کی بات کر رہے ہیں۔ اس طریقہ کار کو ریزننٹ سرکٹ ڈیزائن کے ساتھ جوڑیں اور اچانک ہمیں چھوٹے ہیٹ سنک کی ضرورت ہوتی ہے جبکہ اب بھی صنعت کے معیارات کے مطابق EMI کی سطح برقرار رکھی جاتی ہے۔ نتیجہ؟ زیادہ قابل اعتماد آلات بغیر اس کے کہ سوئچز کے آپریشن کی رفتار کو سست کرنا پڑے۔

حقیقی دنیا کے MOSFET پاور کنٹرول کے درخواستیں: SMPS، موٹر ڈرائیوز، اور بیٹری مینجمنٹ

سوئچ ماڈ پاور سپلائی میں سنکرونائز ریکٹیفکیشن: 30–50٪ کارکردگی کے حصول کے لیے ڈایودس کی جگہ MOSFETs کا استعمال

سويچ موڈ پاور سپلائیز معمولی ڈائیوڈس کے استعمال کے بجائے سنکرونائز ریکٹیفیکیشن کے نام سے جانے جانے والے عمل کو انجام دینے کے لیے MOSFETs پر انحصار کرتی ہیں۔ بجلی گزارنے کے دوران ان اجزاء کا مزاحمت بہت کم ہوتا ہے، جس سے وہ تکلیف دہ گزارش میں نقصانات کم ہو جاتے ہیں جن سے ہم سب نفرت کرتے ہیں۔ اس کے علاوہ، حالت تبدیل کرنے کی ان کی صلاحیت کا مطلب ہے کہ وہ ٹرانسفارمر کے آپریشن سائیکل کے ساتھ اچھی طرح ہم آہنگ ہو سکتے ہیں۔ اس سے روایتی ڈائیوڈس کے ساتھ آنے والے اُس پریشان کن مستقل وولٹیج ڈراپ کے مسئلے کو ختم کر دیا جاتا ہے۔ آخری اثر؟ کل ملا کر کم حرارت پیدا ہونا اور بعض معاملات میں 30 فیصد سے لے کر شاید 50 فیصد تک کارکردگی میں بہتری آنا۔ یہ بات پروڈیوسرز کو بہت پسند ہے کیونکہ یہ انہیں چھوٹے اور کم گرم ہونے والے پاور کنورٹرز ڈیزائن کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ ہم اس قسم کے ڈیزائن ڈیٹا سینٹرز کے سرورز سے لے کر مواصلاتی نیٹ ورکس میں استعمال ہونے والے آلات تک ہر جگہ دیکھ رہے ہیں جہاں جگہ کا بہت زیادہ اہمیت ہوتی ہے۔

دوطرفہ MOSFET سوئچنگ کا استعمال کرتے ہوئے ایچ-برطانیہ موٹر کنٹرول اور PCM-بیسڈ بیٹری کی حفاظت

موسفیٹ پر مبنی ایچ برج عام طور پر موٹر ڈرائیو کے اطلاق میں استعمال ہوتے ہیں کیونکہ یہ کرنٹ کو دونوں طرف بہنے کی اجازت دیتے ہیں، جس سے انجینئرز کو رفتار اور گھماؤ کے پیرامیٹرز پر بہتر کنٹرول حاصل ہوتا ہے۔ بہت سے الیکٹرک وہیکل ساز کمپنیاں موٹر کے آپریشن کو مؤثر طریقے سے چلانے کے لیے پلس وِڈتھ ماڈولیشن پر مبنی ایچ برج سرکٹس پر انحصار کرتی ہیں۔ بیٹری مینجمنٹ سسٹمز کی بات کی جائے تو، حفاظتی سرکٹ ماڈیولز اکثر موسفیٹ ٹیکنالوجی کو خطرناک زیادہ چارجنگ کی صورتحال کو روکنے اور خلیات کو نقصان پہنچنے سے بچانے کے لیے استعمال کرتے ہیں۔ ان ٹرانزسٹرز کی بیک ٹو بیک تشکیل چارجنگ اور ڈسچارجنگ کے درمیان سوئچنگ کو بہت زیادہ ہموار بناتی ہے۔ اس ترتیب سے روایتی میکانیکی ریلے سسٹمز کے مقابلے میں تقریباً آدھے پاور نقصان کو کم کیا جاتا ہے۔ نتیجے کے طور پر، لیتھیم آئن بیٹری پیک مختلف حالات کے تحت زیادہ دیر تک چلتے ہیں اور محفوظ طریقے سے کام کرتے ہیں۔

اکثر پوچھے جانے والے سوالات کا سیکشن

پاور کنٹرول میں موسفیٹس کے استعمال کا بنیادی فائدہ کیا ہے؟

MOSFETs وولٹیج کنٹرول آپریشن کا استعمال کرتے ہیں، جو مسلسل گیٹ موجودہ کی ضرورت کو ختم کرتا ہے اور کم سے کم توانائی کے نقصان کے ساتھ عین مطابق اور موثر طاقت ریگولیشن کو ممکن بناتا ہے.

توسیع موڈ MOSFETs دیگر اقسام سے کس طرح مختلف ہیں؟

انہینسمنٹ موڈ MOSFETs صفر گیٹ تعصب پر ڈیفالٹ آف ہیں ، اسٹارٹ اپ یا خرابی کی حالت کے دوران غیر ارادی conduction کو روکنے سے موروثی حفاظت فراہم کرتے ہیں۔

سی سی ایم او ایس ایف ای ٹی ہائی وولٹیج ایپلی کیشنز میں کیوں فائدہ مند ہیں؟

سی سی ایم ایس ایف ای ٹی 400 وولٹ سے اوپر 50 فیصد سے زیادہ کم موصل نقصانات فراہم کرتے ہیں، اور وہ 200 ڈگری سینٹی گریڈ تک درجہ حرارت پر قابل اعتماد کام کرتے ہیں، روایتی سلکان ایم ایس ایف ای ٹی کے برعکس.

ہم وقت اصلاح کیا ہے، اور یہ کس طرح کارکردگی کو بہتر بناتا ہے؟

ہم وقت سازی میں موزفٹ کا استعمال شامل ہے بجلی کی فراہمی میں سوئچ موڈ پاور سپلائیز میں ڈایڈڈ کے بجائے موزفٹ کا استعمال کرنے کے لئے موزف موزفٹ کے استعمال سے موزف موزفٹ کے استعمال سے موزفٹ کے نقصانات کو کم کرنے کے لئے موز