ইলেকট্রনিক সার্কিটগুলিতে ক্ষণস্থায়ী ভোল্টেজ স্পাইক এবং বৃদ্ধির প্রভাব পরিবর্তিত হয়, বিরক্তিকর ছোটখাট ত্রুটি থেকে শুরু করে বিপর্যয়কর পরিণতি যা সার্কিটের উপাদানগুলির ক্ষতি করতে পারে। এই ধরনের ক্ষণস্থায়ী ঘটনার কারণগুলি বৈচিত্র্যময়, যার মধ্যে রয়েছে বজ্রপাত, স্থির বিদ্যুৎ এবং প্ররোচিত স্রাব (চিত্র 1)।
চিত্র 1: ক্ষণস্থায়ী বজ্রপাত, স্থির বিদ্যুৎ, বা প্ররোচিত স্রাবের কারণে হতে পারে, যা অরক্ষিত ইলেকট্রনিক ডিভাইসের মারাত্মক ক্ষতি করতে পারে। (ছবির উৎস: লিটেলফুজ ইনক।)
এই ধরনের ট্রানজিয়েন্টগুলি শত শত ভোল্ট থেকে হাজার হাজার ভোল্ট পর্যন্ত সর্বোচ্চ ভোল্টেজের সাথে ডাল তৈরি করতে পারে এবং কারেন্ট কিলোঅ্যাম্পিয়ার স্তরে পৌঁছায়, যার সময়কাল শত শত ন্যানোসেকেন্ড থেকে মিলিসেকেন্ড পর্যন্ত।
আইসি এবং প্রসেসরের ক্ষুদ্রকরণ, সেইসাথে পাওয়ার সাপ্লাই ভোল্টেজ হ্রাস, তাদের বৈদ্যুতিক ট্রানজিয়েন্টের প্রতি আরও সংবেদনশীল করে তোলে। ইঞ্জিন, স্টিয়ারিং, ব্রেকিং, এয়ার কন্ডিশনার এবং বিনোদন সহ একাধিক ইলেকট্রনিক সিস্টেম দ্বারা নিয়ন্ত্রিত যানবাহনগুলির জন্য এটি বিশেষভাবে সত্য৷
সংবেদনশীল সার্কিটগুলিকে সুরক্ষিত করার জন্য, বিভিন্ন ডিজাইনের কৌশল তৈরি করা হয়েছে, যার মধ্যে রয়েছে ঢালযুক্ত ওয়্যারিং, ফিল্টার, আর্ক সাপ্রেশন এবং ক্ল্যাম্পিং ডিভাইস। শিল্ডিং এবং ফিল্টারিং প্যাসিভ ডিজাইন গ্রহণ করে, যখন চাপ দমন এবং বাতা সুরক্ষা সক্রিয় প্রক্রিয়া গ্রহণ করে। স্পার্ক গ্যাপ, গ্যাস ডিসচার্জ টিউব, থাইরিস্টর এবং অন্যান্য আর্ক নির্বাপক ডিভাইস সার্কিটকে রক্ষা করার জন্য ক্ষণস্থায়ী স্রোতকে মাটিতে সরিয়ে দেয়। যখন চাপ নির্বাপক যন্ত্রটি একটি সক্রিয় অবস্থায় থাকে, তখন সুরক্ষিত সরঞ্জামগুলি কাজ করে না, তবে একবার ক্ষণস্থায়ী অদৃশ্য হয়ে গেলে, সরঞ্জামগুলি স্বাভাবিকভাবে কাজ করতে পারে।
ক্ল্যাম্পিং ডিভাইসগুলির মধ্যে রয়েছে মেটাল অক্সাইড ভেরিস্টর (MOVs), জেনার ডায়োড এবং ট্রানজিয়েন্ট ভোল্টেজ সাপ্রেশন (TVS) অ্যাভালাঞ্চ ডায়োড, যা প্রতিবন্ধকতা পরিবর্তন করে সুরক্ষিত ডিভাইস জুড়ে একটি ধ্রুবক ভোল্টেজ বজায় রাখে। এই প্রযুক্তিগুলি পৃথকভাবে বা একযোগে ব্যবহার করা যেতে পারে। TVS ডায়োডগুলি তাদের দ্রুত প্রতিক্রিয়া গতি এবং উচ্চ শক্তি অপচয়ের কারণে ক্ল্যাম্পিং ডিভাইস হিসাবে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
ক্ষণস্থায়ী ভোল্টেজ সাপ্রেশন ডায়োড
TVS ডায়োড হল একটি তুষারপাত ডায়োড যা ক্ল্যাম্পিং ডিভাইস হিসাবে ব্যবহৃত হয়। যখন প্রয়োগকৃত ভোল্টেজ তার তুষারপাতের ভাঙ্গন ভোল্টেজকে অতিক্রম করে, তখন এটি অত্যধিক কারেন্টকে ডাইভার্ট করবে এবং একটি স্থির সম্ভাবনায় ভোল্টেজটিকে বজায় বা ক্ল্যাম্প করবে। যখন প্রয়োগ করা ভোল্টেজ ব্রেকডাউন মানের চেয়ে কম হয়, তখন এটি স্বয়ংক্রিয়ভাবে পুনরায় সেট হবে।
TVS ডায়োডগুলি একমুখী ট্রানজিয়েন্ট প্রতিরোধ করার জন্য একমুখী যন্ত্র হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে, সেইসাথে দ্বিমুখী যন্ত্রগুলি যেকোন পোলারিটির ট্রানজিয়েন্ট রোধ করতে (চিত্র 2)। দ্বিমুখী যন্ত্রগুলি প্রতিসম হতে পারে, একই প্রশস্ততা সহ যেকোন পোলারিটি ভোল্টেজকে ক্ল্যাম্প করতে সক্ষম, বা অপ্রতিসম, ট্রানজিয়েন্টের পোলারিটির উপর ভিত্তি করে বিভিন্ন ভোল্টেজ স্তরে ক্ল্যাম্পিং করতে সক্ষম।
চিত্র 2: বর্তমান ভোল্টেজ ব্রেকডাউন বৈশিষ্ট্য এবং তিনটি TVS ডিভাইসের পরিকল্পিত প্রতীক। (ছবির উৎস: লিটেলফুজ ইনক।)
একমুখী টিভিএস ডায়োডের কাজের নীতি একটি সাধারণ ডায়োডের মতো। এটি ডায়োডের ব্রেকডাউন ভোল্টেজ (ভিবিআর) অতিক্রম না করা পর্যন্ত সামনের দিকে পক্ষপাতিত্ব করলে এটি পরিচালনা করে এবং বিপরীত পক্ষপাতী হলে পরিচালনা করে না। যখন প্রয়োগকৃত ভোল্টেজ VBR অতিক্রম করে, ডায়োড পরিচালনা করে, ক্ল্যাম্প ভোল্টেজ (ভিসি) এ তার টার্মিনাল জুড়ে ভোল্টেজ বজায় রাখে। এই ডায়োডটি যে সর্বাধিক শক্তিটি ছড়িয়ে দিতে পারে তা হল পিক পালস কারেন্ট (IPP) x VC।
একটি দ্বিমুখী TVS ডায়োড দুটি ব্যাক-টু-ব্যাক ডায়োডের সমতুল্য। যখন ব্রেকডাউন ভোল্টেজ (VBR) কোন দিকে অতিক্রম করা হয় না, শুধুমাত্র একটি ছোট বিপরীত লিকেজ কারেন্ট (IR) প্রবাহিত হয়। এই অপারেশনটি প্রতিসম কারণ দুটি পক্ষপাতের অবস্থার অধীনে ব্রেকডাউন ভোল্টেজের প্রশস্ততা একই।
অ্যাসিমেট্রিক টিভিএস ডায়োডের কার্যকারিতা দ্বিমুখী ডিভাইসের মতোই, তবে তাদের ব্রেকডাউন ভোল্টেজগুলি (VBR1 এবং VBR2) ভিন্ন।
অ্যাসিমেট্রিক টিভিএস ডায়োড
আপনি হয়ত ভাবছেন কেন অ্যাসিমেট্রিক টিভিএস ডায়োডের প্রয়োজন। এই উপাদানগুলি সিলিকন কার্বাইড (SiC) MOSFET-এর গেট ড্রাইভারদের রক্ষা করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। SiC-এর দ্রুত পরিবর্তনের গতির কারণে, এই ড্রাইভাররা ওভারভোল্টেজ ট্রানজিয়েন্টের কারণে ক্ষতির ঝুঁকিতে থাকে। আসুন গাড়ি চার্জ করার জন্য ব্যবহৃত SiC MOSFET বা ট্র্যাকশন ইনভার্টারটি একবার দেখে নেওয়া যাক (চিত্র 3)।
চিত্র 3: অসমমিত TPSMB1505CA TVS SIC MOSFET সুইচ গেট ড্রাইভারদের রক্ষা করতে ব্যবহৃত হয়। (ছবির উৎস: লিটেলফুজ ইনক।)
অ্যাসিমেট্রিক লিটেলফিউজ TPSMB1505CA TVS MOSFET-এর গেট ড্রাইভারকে রক্ষা করতে ব্যবহৃত হয়। গেট ড্রাইভার দুটি রাষ্ট্র আছে; অন স্টেটে গেট ভোল্টেজ -5 এবং 10 V এর মধ্যে থাকে, যখন অফ স্টেটে এটি -10 V এর নিচে থাকে। TPSMB1505CA এর রেট করা ক্যাথোড (K) থেকে অ্যানোড (A) ব্রেকডাউন ভোল্টেজ হল 16.7 থেকে 18.5 V, এবং সর্বাধিক ক্ল্যাম্পিং ভোল্টেজ হল 24.4 এ ট্রান্স এ দিক এবং I26 V। পালস সময়কাল 10 থেকে 1000 মি.সে.
A থেকে K পর্যন্ত TVS-এর ব্রেকডাউন ভোল্টেজ হল 6.8 থেকে 7.4 V, এবং সর্বাধিক ক্ল্যাম্পিং ভোল্টেজ হল 11.5 V৷ এই দিকের সর্বোচ্চ পালস কারেন্ট হল 60 A, এবং ক্ষণস্থায়ী পালসের সময়কালও 10 থেকে 1000 ms৷ এটি লক্ষণীয় যে এটি শুধুমাত্র একটি একক উপাদানের মাধ্যমে অর্জন করা যেতে পারে। যদি এই অপ্রতিসম কাজের মোডটি অর্জন করতে স্বাধীন উপাদানগুলি ব্যবহার করা হয়, তবে একাধিক উপাদানকে একসাথে কাজ করতে হবে।
Littelfuse TPSMB অ্যাসিমেট্রিক সিরিজ TVS ডায়োড (চিত্র 4) এ দুটি অতিরিক্ত উপাদান রয়েছে যার মধ্যে ভিন্ন K থেকে A ব্রেকডাউন ভোল্টেজ রয়েছে। TPSMB1805CA K থেকে A ব্রেকডাউন ভোল্টেজের পরিসীমা 20.0 থেকে 21.1 V প্রদান করে, যার সর্বোচ্চ 29.2 V ক্ল্যাম্প ভোল্টেজ রয়েছে। রেট করা Ipp হল 20.6 A, এবং পালস সময়কাল 10 থেকে 1000 ms। A থেকে K ব্রেকডাউন ভোল্টেজ পরিসীমা TPSMB1505CA (6.8 থেকে 7.4 V) এর মতোই।