سائنل ٹیسٹرز کے لئے MAX038 اور BTL تقویت کار کے استعمال سے عالی دقت برقی طاقت کا ڈیزائن اور ڈیبگنگ

1 ٹیسٹر پاور سپلائی کا ہارڈوئیر ڈیزائن

اس دستیابندی میں معیاری چھوٹے سگنال جنریشن ڈیوائس کا استعمال کیا جاتا ہے تاکہ مطلوبہ فریکوئنسی اور فیز زاویہ کے ساتھ چھوٹے سگنال جنرات کیے جا سکیں۔ پھر، امپلی فائر سرکٹ اور فیز-مودیولیشن سرکٹ کے ذریعے، آپریشنل پاور سپلائی تیار کی جاتی ہے۔

1.1 پاور فریکوئنسی سائن ویو چھوٹے سگنال جنریشن ڈیوائس

سائن ویو جنریشن سرکٹ کا بنیادی طور پر میکسم کارپوریشن کے ذریعے تیار کردہ میکسم 038 ویو فارم جنریشن چپ سے تشکیل ہوتا ہے۔ ٹیسٹ کی ضرورت کے مطابق، اس سرکٹ کو 3 چپوں کی ضرورت ہوتی ہے اور یہ کم از کم 3-چینل سائن سگنال جنرات کر سکتا ہے۔ MAX038 ایک عالی فریکوئنسی پریشیشن فنکشن جنریٹر ہے۔ ایک سادہ پیریفیرل سرکٹ (تصویر 1) کو بنانے (اور چپ پین A₀ اور A₁ کو کنٹرول کرتے ہوئے (جدول 1)) سے سائن ویوز، ریکٹینگل ویوز اور ٹرائیانگولر ویوز تیار کیے جا سکتے ہیں۔

فریکوئنسی کی تبدیلی: جب پین FADJ صفر سطح پر ہو تو، آؤٹ پٹ فریکوئنسی کا حساب لگایا جا سکتا ہے فارمولے Fₐ = I_IN / C_f (جہاں I_IN= V_ref/ R_in; Fₐ آؤٹ پٹ فریکوئنسی ہے، میگاہرٹز میں; C_f آسیلیٹر کے بیرونی سرکٹ کی کیپیسٹنس ہے، پی ایف میں; I_IN پین I_N کا آؤٹ پٹ کرنٹ ہے، مائیکرو آمپیئرز میں; V_ref پین REF کا آؤٹ پٹ ولٹیج ہے; R_in پین IN کا ان پٹ ریزسٹنس ہے) کے ذریعے۔

ڈیوٹی سائیکل کی تبدیلی: پین DADJ کا ولٹیج تبدیل ہونے سے کیپیسٹر C_f کے نسبی چارجنگ اور ڈیچارجنگ کی شرح تبدیل ہو جاتی ہے۔ جب پین DADJ صفر سطح پر ہو تو، ڈیوٹی سائیکل 50% ہوتا ہے۔ جب پین DADJ کا ولٹیج -2.3～2.3 V کے درمیان تبدیل ہوتا ہے تو، ڈیوٹی سائیکل 85%～15% کے درمیان تبدیل ہوتا ہے۔ ڈیوٹی سائیکل کی تبدیلی کا حساب لگایا جا سکتا ہے فارمولے V_dadj =₋50%- DC×0.0575 (جہاں V_dadj پین DADJ پر ولٹیج ہے) کے ذریعے۔

1.2 چھوٹے سگنال کے سنگل فیز، تین فیز اور دو فیز ارتھوگونل آؤٹ پٹ کی عملیت

MAX038 کے اندر کا فیز ڈیٹیکٹر کو فیز لاکڈ لوپ سرکٹ بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ جب تین فیز ریکٹینگل ویو سگنال PDI ٹرمینلز کو تین MAX038s کو داخل کیے جاتے ہیں تو، ان کے ذریعے آؤٹ پٹ کیے گئے تین سائن ویو سگنال تین فیز اے سی سگنال ہوں گے۔ سنگل فیز سگنال آؤٹ پٹ کے لیے، دو سائن ویو سگنال جنریٹرز کو بند کر دیا جا سکتا ہے، اور صرف تیسرے سائن ویو جنریٹر کام کرتا ہے۔

PDI کو فیز تبدیلی سگنال داخل کرنے کی ضرورت نہیں ہوتی۔ دو فیز ارتھوگونل سگنال آؤٹ پٹ کا منصوبہ تین فیز آؤٹ پٹ کے ساتھ یکساں ہوتا ہے۔ پہلے، ایک سائن ویو سگنال جنریٹر کو بند کر دیا جاتا ہے، پھر باقی دو سائن ویو سگنال جنریٹرز کے PDI ٹرمینلز کو دو ارتھوگونل ریکٹینگل ویو سگنال دیے جاتے ہیں۔ ان کے ذریعے آؤٹ پٹ کیے گئے دو سائن ویو سگنال دو فیز ارتھوگونل اے سی سگنال ہوں گے۔ یہ ریکٹینگل بیرونی سینکرونائزیشن سگنال کو پروگرامبل PLD کے ذریعے لگایا جاتا ہے۔ تین فیز پاور فریکوئنسی سکوئر ویو سگنال کو 6 ریاستوں (تصویر 2) میں تقسیم کیا جاتا ہے۔

ظاہر ہے کہ ہر ریاست کے درمیان وقت کا فرق 3.3 ملی سیکنڈ ہے (50 Hz پر 20 ملی سیکنڈ کا دور ہے)۔ جتنے ہی 6 آؤٹ پٹ ریاستیں ہر کسی کو 3.3 ملی سیکنڈ کے لیے چلتی ہیں اور مثبت ترتیب میں لامحدود دور چلتی ہیں، تین فیز پاور فریکوئنسی سکوئر ویو سگنال کو آؤٹ پٹ کیا جا سکتا ہے۔ اسی طرح، دو فیز ارتھوگونل سگنال کو پروسیس کیا جاتا ہے اور یہ 4 ریاستوں (S₇, S₈, S₉, S₁₀) میں تقسیم کیا جاتا ہے۔ ہر ریاست کے درمیان وقت کا فرق 5 ملی سیکنڈ ہے۔ جتنے ہی 4 آؤٹ پٹ ریاستیں ہر کسی کو 5 ملی سیکنڈ کے لیے چلتی ہیں اور مثبت ترتیب میں لامحدود دور چلتی ہیں، دو فیز ارتھوگونل پاور فریکوئنسی سکوئر ویو سگنال کو آؤٹ پٹ کیا جا سکتا ہے۔

MAX038 کے فیز سینکرونائزیشن کنٹرول ویو فارم پین 16#، 14#، اور 13# سے سگنال Q₂، Q₀، Q₁ (P16R6 ڈیٹا کو دیکھیں) تین MAX038s کے بیرونی سینکرونائزیشن سگنال PDI ٹرمینلز کو دیتے ہیں۔ پین 13# کے آؤٹ پٹ پر ایک AND گیٹ ہوتا ہے، جسے سگنال Q₃ کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے۔ پروگرام کو ایڈیٹ کرتے ہوئے Q₀، Q₁، Q₂، Q₃ کو مخصوص شرائط (جدول 2) پر لانے سے تین فیز اور دو فیز ارتھوگونل ریکٹینگل بیرونی سینکرونائزیشن سگنال کی تیاری حاصل کی جا سکتی ہے۔

1.3 پاور امپلی فائیشن کی عملیت

سنگل فیز امپلی فائر سرکٹ کو بریج ٹائیڈ لود (BTL) ساخت میں ڈیزائن کیا گیا ہے۔ لوڈ کے دونوں سر ایمپلی فائرز کے آؤٹ پٹ ٹرمینلز سے جڑے ہوتے ہیں۔ ایک امپلی فائر کا آؤٹ پٹ دوسرے کا میرر آؤٹ پٹ ہوتا ہے۔ یعنی، لوڈ کے دونوں سر پر لگائے گئے سگنال کے درمیان صرف 180° کا فیز زاویہ ہوتا ہے۔ لوڈ پر حاصل کیا گیا ولٹیج میں اصل سنگل اینڈ آؤٹ پٹ ولٹیج کا دوگنا ہوتا ہے (تصویر 3)، جس سے سنگل فیز آؤٹ پٹ کم از کم 100 ویٹ کی ضرورت پوری ہوتی ہے۔

2 ٹیسٹر پاور سپلائی ہارڈوئیر کی ڈیبگنگ
2.1 آؤٹ پٹ ویو فارم کی ڈسٹورشن کی تبدیلی

ڈیوٹی سائیکل کی سیٹنگ: MAX038 کے DADJ ٹرمینل کو -2.3V سے +2.3V تک کا ولٹیج کنٹرول سگنال دیا جاتا ہے تاکہ کیپیسٹر C_f کے چارجنگ اور ڈیچارجنگ کا وقت تبدیل کیا جا سکے۔ آسیلیٹر کے ذریعے آؤٹ پٹ کیے گئے ٹرائیانگولر ویو کو 10% - 90% کے درمیان تبدیل کیا جاتا ہے، اور آخر کار ڈسٹورڈ سائن ویوز، ساوتھٹووس ویوز، اور پالس ویوز تیار کیے جاتے ہیں۔ کیونکہ DADJ ٹرمینل میں 250 مائیکرو آمپیئرز کا مستقل کرنٹ چلا رہا ہوتا ہے، اس ٹرمینل اور ریفرنس پاور سپلائی پین REF کے درمیان ایک ریزسٹر R_d کو جوڑا جاتا ہے۔ پھر: V_dadj = V_ref - 0.25R_d; R_d کی قیمت کو تبدیل کرکے ٹرائیانگولر ویوز اور ساوتھٹووس ویوز کا ڈیوٹی سائیکل تبدیل کیا جا سکتا ہے بغیر سینکرونائزڈ آؤٹ پٹ پالس کو متاثر کیے، اور R_d کی قیمت 20 kΩ سے زیادہ نہیں ہونی چاہئے۔

2.2 آؤٹ پٹ ویو فارم کی فریکوئنسی کی تبدیلی

MAX038 کا آؤٹ پٹ فریکوئنسی آسیلیشن کیپیسٹر C_f، IIN کرنٹ، اور FADJ ولٹیج کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے۔ جب C_f ثابت ہو تو، فائن فریکوئنسی ٹیوننگ IIN پین کو کنٹرول کرتے ہوئے حاصل کیا جا سکتا ہے۔ ڈیجیٹل کنٹرول کے لیے، DACs کو IIN اور FADJ سے جوڑا جاتا ہے۔ ان کے ذریعے چھوٹے ولٹیجز تیار کیے جاتے ہیں، جو 0-748 مائیکرو آمپیئرز کرنٹ (پلس 2 مائیکرو آمپیئرز نیٹ ورک سے) کو 2-750 مائیکرو آمپیئرز کرنٹ کے لیے IIN پر تبدیل کرتے ہیں، جس سے آؤٹ پٹ فریکوئنسی کا رینج تیار ہوتا ہے۔ DAC اس رینج کو 256 قدموں میں تقسیم کرتا ہے، جس سے IIN کرنٹ کے ذریعے کوس ٹیوننگ اور DAC کے ذریعے فائن ٹیوننگ حاصل کیا جا سکتا ہے۔

2.3 پاور امپلی فائر سرکٹ کی ولٹیج آؤٹ پٹ کی تبدیلی

تین سنگل فیز اسٹیپ-آپ ٹرانسفرمر سرکٹ کو ایک تین فیز ٹرانسفرمر کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے تاکہ سگنل کو سمultananeous طور پر بڑھایا جا سکے (چھوٹے سگنال پر تین فیز ٹرانسفرمر کے مستقیم استعمال کا بڑا اثر سے بچا جا سکے)۔ ٹرانسفرمر کو تنظیم کرتے ہوئے 200 V سے 80 V کے درمیان ولٹیج کی تبدیلی حاصل کی جا سکتی ہے۔

2.4 ڈی سی آپریشنل سرکٹ ولٹیج کی تبدیلی

ڈی سی ولٹیج ٹرانسفارمیشن اور استحکام سرکٹ آن سائٹ 220 V اے سی سپلائی سے مستقیم ڈی سی پاور فراہم کرتا ہے۔ یہ 7805 اور 7905 ڈی سی پاور ماڈیولز کا استعمال کرتے ہوئے +35 V اور +5 V (ٹرانسفرمر کی صحت کی ضرورت کو پورا کرتے ہوئے) آؤٹ پٹ کرتا ہے۔

3 نتیجہ

• ڈیزائن شدہ پاور سپلائی کا فنکشن کلیئر، کوسٹ افیکٹیو اور عالی آؤٹ پٹ صحت ہے، جو مکمل طور پر ٹیسٹنگ ایکسپریمنٹ کی ضرورت کو پورا کرتا ہے۔

• مڈیولر ڈیزائن کمپلیکسٹی کو کم کرتا ہے، جہاں سرکٹس ایک دوسرے سے مربوط ہوتے ہیں لیکن مستقل ہوتے ہیں۔ کلیئر فنکشنل ڈویژن (سائن ویو جنریشن، فیز کنٹرول، پاور امپلی فائیشن، ڈی سی سپلائی) کے ذریعے مستقل اپگریڈز کیا جا سکتا ہے تاکہ صارف کی ضرورتوں کو پورا کیا جا سکے۔

• کنٹرول سگنل Q₀-Q₃ MCU کمپیٹیبلٹی اور ڈیجیٹل کنٹرول کو ممکن بناتے ہیں۔ مڈیولر ڈیزائن کے ساتھ مل کر، ڈیوائس تین فیز، دو فیز ارتھوگونل، اور سنگل فریکوئنسی سائن سگنال آؤٹ پٹ کرتا ہے، علاوہ از ریکٹینگل/ٹرائیانگولر ویوز کے مختلف فیز کی ضرورت کو پورا کرتا ہے، جس سے متنوع کام کو پورا کرنے کی ضرورت پوری ہوتی ہے۔