যতক্ষণ পর্যন্ত পাওয়ার সাপ্লাই সার্কিটের অন্যান্য সার্কিট, হার্ডওয়্যার, অবকাঠামো বা মানব ব্যবহারকারীদের সাথে যোগাযোগ করার সম্ভাবনা থাকে, ধ্বংসাত্মক ওভারভোল্টেজ পরিস্থিতি ঘটতে পারে। বর্তমান এবং সম্ভাব্য মিথস্ক্রিয়া পয়েন্টগুলির মধ্যে শারীরিক বা বৈদ্যুতিন বিচ্ছিন্নতা (সাধারণত বৈদ্যুতিক বিচ্ছিন্নতা হিসাবে উল্লেখ করা হয়) সার্কিটগুলির নিরাপত্তা এবং ক্রমাগত অপারেশনের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। বিচ্ছিন্নতা আউটপুট সংকেতে অপ্রয়োজনীয় শব্দ কমাতে পারে।
রোবট, উচ্চ-ভোল্টেজ পাওয়ার গ্রিড সরঞ্জাম, কারখানার ওয়ার্কশপের সরঞ্জাম, স্বয়ংচালিত অ্যাপ্লিকেশন এবং ভোক্তা পণ্যগুলিতে বিচ্ছিন্নতার প্রয়োজনীয়তা খুব সাধারণ। আইসোলেশন সিস্টেম ডিজাইন করার সময়, অ্যাপ্লিকেশনটির নির্দিষ্টতা যেমন পরিবর্তনশীল ইনপুট ভোল্টেজ, ব্যাটারি পাওয়ার ব্যবহার বা কমপ্যাক্ট প্যাকেজিংয়ের প্রয়োজনীয়তা বিবেচনা করা প্রয়োজন।
সঠিক বিচ্ছিন্নতা উপাদান নির্বাচন করতে, ডিজাইনারদের বিভিন্ন বিচ্ছিন্ন কাঠামোর সুবিধা, অসুবিধা এবং গঠন বুঝতে হবে। এই বোঝাপড়ার সাথে, তারা ইলেকট্রনিক ডিজাইনে সবচেয়ে কার্যকর, নির্ভরযোগ্য এবং স্থান সাশ্রয়কারী আইসোলেটর গ্রহণ করতে পারে।
বিচ্ছিন্নকারীর সাথে পরিচিত হন
বৈদ্যুতিক বিচ্ছিন্নতা বিভিন্ন উপায়ে অর্জন করা যেতে পারে, তবে তাদের সকলেরই একটি সাধারণ মৌলিক নীতি রয়েছে: প্রাথমিক দিকে উচ্চ ভোল্টেজ ইনপুট কিছু শারীরিক বাধার মাধ্যমে নিম্ন ভোল্টেজ, নিম্ন কারেন্ট সেকেন্ডারি দিক থেকে বিচ্ছিন্ন হয়। বিচ্ছিন্নতা বাধার বিশদ বিবরণ এবং বিচ্ছিন্নতা বাধার মাধ্যমে শক্তি, সংকেত বা উভয় প্রেরণের পদ্ধতি বিচ্ছিন্নতার ধরণের উপর নির্ভর করে।
বৈদ্যুতিক ডাল থেকে ফোটনে প্রাথমিক দিকে সংকেত রূপান্তর করতে অপটোকপলার LED ব্যবহার করে। গৌণ দিকে, আলোক সংবেদনশীল উপাদান যেমন ফটোট্রান্সিস্টর, ফটোডিওড বা ফটোইলেকট্রিক ফিল্ড-ইফেক্ট ট্রানজিস্টর ফোটন গ্রহণ করে এবং সেগুলোকে বৈদ্যুতিক সংকেতে রূপান্তর করে। প্রাথমিক এবং মাধ্যমিক সার্কিটগুলিকে শারীরিকভাবে বিচ্ছিন্ন করার পাশাপাশি, অপটোকপলারগুলি স্বয়ংক্রিয়ভাবে আউটপুট সিগন্যালে অপ্রয়োজনীয় শব্দ দূর করতে পারে এবং গ্রাউন্ডিং লুপগুলি প্রতিরোধ করতে পারে।
একটি চৌম্বক সংযোজনকারীতে, ট্রান্সফরমারের প্রাথমিক উইন্ডিংয়ের ভোল্টেজ একটি চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে। এই চৌম্বক ক্ষেত্রটি সেকেন্ডারি উইন্ডিংয়ে প্ররোচিত ভোল্টেজ তৈরি করবে, যার ফলে বৈদ্যুতিক বিচ্ছিন্নতা বজায় রেখে বৈদ্যুতিক সংকেত প্রেরণ করবে। ট্রান্সফরমারগুলির একটি একক লোহার কোরে দুটি স্বাধীন উইন্ডিং থাকতে পারে, অথবা সেগুলি দুটি ইন্ডাক্টর হতে পারে, যার প্রত্যেকটির নিজস্ব লোহার কোরের চারপাশে ঘূর্ণায়মান ক্ষত রয়েছে, যা নিরোধক উপাদান দ্বারা পৃথক করা হয়েছে। ডিজাইনাররা চৌম্বকীয় কাপলিং বেছে নেওয়ার কারণ হল এটির উচ্চ ভোল্টেজ ক্ষমতা, তুলনামূলকভাবে দ্রুত প্রতিক্রিয়া সময় এবং সিগন্যাল নয়েজ ফিল্টার করার ক্ষমতা রয়েছে। যাইহোক, আইসোলেটরের আকার, তাপ উৎপাদনের সম্ভাবনা এবং ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক হস্তক্ষেপের প্রজন্মও বিবেচনা করা উচিত।
ক্যাপাসিটিভ কাপলার একটি ক্যাপাসিটর ব্যবহার করে যার মধ্যে দুটি ইলেক্ট্রোড একটি অস্তরক উপাদান দ্বারা পৃথক করা হয়। ইনপুট ভোল্টেজ প্রাথমিক দিকের ইলেক্ট্রোডে চার্জ জমা করবে। এটি একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র তৈরি করে এবং সেকেন্ডারি ইলেক্ট্রোডে একটি ভোল্টেজ প্ররোচিত করে। ক্যাপাসিটিভ কাপলারগুলি তাদের ছোট আকার, কম বিদ্যুত খরচ এবং ইনপুট পরিবর্তনের দ্রুত প্রতিক্রিয়ার জন্য পরিচিত, যা তাদেরকে বিচ্ছিন্নতা গেট জুড়ে বৈদ্যুতিক সংকেত প্রেরণের জন্য সুবিধাজনক এবং দক্ষ করে তোলে। ডিজাইনারদের অবশ্যই ইনপুট ভোল্টেজ, পরিবেশগত আর্দ্রতা এবং ডাইইলেকট্রিক ব্রেকডাউনের প্রভাব থেকে ক্যাপাসিটিভ কাপলারদের রক্ষা করার জন্য ব্যবস্থা নিতে হবে যা তাদের ক্ষমতাকে অতিক্রম করে।
ডিজিটাল আইসোলেটর স্থাপন করুন
উপরের যে কোনো ধরনের আইসোলেটর একটি ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটে (IC) ডিজিটাল আইসোলেটর সিস্টেমে একত্রিত করা যেতে পারে। এই টপোলজিক্যাল স্ট্রাকচারগুলিকে পাওয়ার মডিউল বা সিগন্যাল ট্রান্সমিশন উপাদানগুলির সাথে আরও একত্রিত করা যেতে পারে যাতে একটি একক চিপে একটি সম্পূর্ণ ডিজিটাল বিচ্ছিন্নতা ব্যবস্থা তৈরি করা যায়। ডিজিটাল আইসোলেটর সিস্টেমের সাধারণ টপোলজি কাঠামোর মধ্যে রয়েছে ফ্লাইব্যাক, হাফ ব্রিজ এবং পুশ-পুল।
ফ্লাইব্যাক পাওয়ার সাপ্লাই একটি চৌম্বকীয় বিচ্ছিন্নতা ফর্ম গ্রহণ করে, যা একটি ট্রান্সফরমার তৈরি করতে একটি বক বুস্ট কনভার্টারের সাথে একটি শান্ট ইনডাক্টরকে একত্রিত করে, যার ফলে প্রয়োজনীয় আউটপুটের সাথে মেলে সরাসরি কারেন্ট (ডিসি) ইনপুটের ভোল্টেজ বৃদ্ধি বা হ্রাস করে। বক বুস্ট কনভার্টারের ফিডব্যাক একটি তিন-পর্যায়ের ইন্ডাক্টর উইন্ডিং বা অপটোকপলার দ্বারা প্রদান করা হয়। কম-পাওয়ার অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ফ্লাইব্যাক পাওয়ার সাপ্লাই ব্যবহার করার পরামর্শ দেওয়া হয়, তবে ডিজাইনারদের অবশ্যই সচেতন থাকতে হবে যে অপ্রয়োজনীয় EMI তৈরি হতে পারে।
হাফ ব্রিজ (এইচ-ব্রিজ) ডিজাইনে একটি এইচ-ব্রিজ স্কোয়ার ওয়েভ জেনারেটর, দুটি ইন্ডাক্টর এবং একটি ক্যাপাসিটর (এলএলসি) সমন্বিত একটি রেজোন্যান্ট সার্কিট এবং দুটি রেকটিফায়ার রয়েছে যা প্রয়োজনীয় ডিসি আউটপুট ভোল্টেজ প্রদান করতে পারে। নির্দিষ্ট ডিজাইনের তুলনায়, রেকটিফায়ারগুলি উচ্চতর আউটপুট শক্তি অর্জন করতে পারে এবং মাঝারি পাওয়ার অ্যাপ্লিকেশনের জন্য এইচ-ব্রিজ আইসোলেশন ডিজাইন ব্যবহার করার পরামর্শ দেওয়া হয়।
পুশ-পুল বিচ্ছিন্ন পাওয়ার সাপ্লাই চৌম্বকীয় সংযোগের জন্য দুটি ট্রান্সফরমার ব্যবহার করে। ইনপুট ভোল্টেজ পাওয়ার জন্য দুটি সুইচ পর্যায়ক্রমে ট্রান্সফরমারকে সুইচ করে। সেকেন্ডারি সাইডে দুটি পূর্ণ ব্রিজ রেকটিফায়ার ডায়োড ভোল্টেজ পরিবর্তনের পূর্বাভাস দিতে পারে এবং সেগুলিকে প্রতিসম আউটপুটগুলিতে নিয়ন্ত্রণ করতে পারে।
নিয়ন্ত্রণ বাড়ানোর জন্য, ডিজাইনাররা পুশ-পুল ডিভাইসে ট্রান্সফরমার ড্রাইভার যুক্ত করতে বেছে নিতে পারেন। এই ড্রাইভারটি একটি অসিলেটর, একটি ফ্রিকোয়েন্সি ডিভাইডার এবং একটি লজিক কন্ট্রোলারকে বিবিএম মোডে সুইচ খোলা এবং বন্ধ করার সমন্বয় সাধন করে। এই মোডটি একটি অপেক্ষাকৃত ধ্রুবক আউটপুট সিগন্যাল তৈরি করতে পারে যখন একই সাথে দুটি সুইচ সংযোগ করার ফলে অভ্যন্তরীণ এবং ডাউনস্ট্রিম উপাদানগুলিকে ক্ষতি থেকে রক্ষা করে।
ট্রান্সফরমার ড্রাইভার সহ সিস্টেমগুলি আউটপুট নিয়ন্ত্রণ করতে, রেকটিফায়ার ডায়োডগুলি প্রতিস্থাপন করতে বা তাদের কার্যকারিতা বাড়াতে কম ড্রপআউট লিনিয়ার রেগুলেটর (এলডিও) ব্যবহার করতে পারে। ভোল্টেজ পার্থক্য হল ইনপুট ভোল্টেজ এবং আউটপুট ভোল্টেজের মধ্যে ন্যূনতম পার্থক্য, যার নীচে সার্কিট সম্পূর্ণরূপে আউটপুট নিয়ন্ত্রণ করতে পারে না। LDO-তে, এই পার্থক্যটি অত্যন্ত ছোট, একটি বিস্তৃত ইনপুট ভোল্টেজ পরিসরে নির্ভরযোগ্য অপারেশন নিশ্চিত করে।