बेकर क्लैंप

बेकर क्लैम्प इलेक्ट्रॉनिक सर्किट के एक वर्ग के लिए एक सामान्य नाम है जो विभिन्न प्रकार के डायोड के माध्यम से एक गैर-रैखिक नकारात्मक प्रतिक्रिया को लागू करके एक स्विचिंग द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर  (BJT) के भंडारण समय को कम करता है। संतृप्त BJTs के धीमे टर्न-ऑफ समय का कारण बेस में संग्रहीत चार्ज है। ट्रांजिस्टर के बंद होने से पहले इसे हटा दिया जाना चाहिए क्योंकि भंडारण समय तेजी से स्विचिंग अनुप्रयोगों में द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर और आईजीबीटी का उपयोग करने का एक सीमित कारक है। डायोड-आधारित बेकर क्लैम्प्स ट्रांजिस्टर को संतृप्त होने से रोकते हैं और इस तरह बहुत अधिक संग्रहित चार्ज जमा करते हैं।

उत्पत्ति


बेकर क्लैंप का नाम रिचर्ड एच. बेकर के नाम पर रखा गया है, जिन्होंने अपनी 1956 की तकनीकी रिपोर्ट मैक्सिमम एफिशिएंसी ट्रांजिस्टर स्विचिंग सर्किट में इसका वर्णन किया था। बेकर ने तकनीक को बैक क्लैम्पिंग कहा, लेकिन सर्किट को अब बेकर क्लैम्प कहा जाता है। कई स्रोत दो-डायोड क्लैम्प सर्किट के लिए बेकर की रिपोर्ट को श्रेय देते हैं। इसके अलावा 1956 में, बेकर ने एक पेटेंट आवेदन में सर्किट का वर्णन किया; 1961 ने पेटेंट यूएस 3,010,031 जारी किया सममित फ्लिप-फ्लॉप सर्किट में क्लैंप के उपयोग का दावा करता है।

कहा जाता है कि इसी तरह के क्लैंप सर्किट बेकर की रिपोर्ट से पहले ज्ञात थे। Kyttälä कहते हैं: हालांकि बेकर क्लैम्प सर्किट के आविष्कार का श्रेय रिचर्ड एच. बेकर (यूएस पेटेंट 3,010,031) को दिया जाता है, लेकिन यह 1953 में पहले से ही सामान्य ज्ञान था और रिचर्ड एफ. शीया द्वारा लिखे गए ट्रांजिस्टर परिचयात्मक पत्रों में वर्णित है। हालांकि, शिया का 1953 का ट्रांजिस्टर पाठ एक समान क्लैंप सर्किट का वर्णन नहीं करता है। शिया का 1957 का पाठ क्लैम्प सर्किट का वर्णन करता है और बेकर की तकनीकी रिपोर्ट का संदर्भ देता है।

अन्य क्लैंप सर्किट हैं। 1959 का एक मैनुअल सैचुरेशन क्लैम्पिंग नामक तकनीक का वर्णन करता है। उस योजना में, एक संतृप्ति क्लैंप डायोड के साथ संग्राहक से जुड़े लगभग 2 वोल्ट पर एक संतृप्ति क्लैंप आपूर्ति होती है। जब ट्रांजिस्टर संतृप्ति के करीब होता है, तो क्लैम्प डायोड चालू हो जाता है और ट्रांजिस्टर को संतृप्त होने से बचाने के लिए अतिरिक्त कलेक्टर करंट की आपूर्ति करता है। संतृप्ति क्लैंप आपूर्ति को पर्याप्त वर्तमान आपूर्ति करने की आवश्यकता है। इसके विपरीत, बेकर क्लैम्प अधिक कलेक्टर करंट की आपूर्ति करने के बजाय ट्रांजिस्टर बेस करंट को कम करता है।

एक और क्लैंप सर्किट एक डायोड क्लैंप का उपयोग करता है। यह बेस ड्राइव को कम कर देता है क्योंकि ट्रांजिस्टर संतृप्ति के करीब है, लेकिन यह एक प्रतिरोधक विभक्त नेटवर्क का उपयोग करता है।

कटऑफ ट्रांजिशन को तेज करने के लिए क्लैंप सर्किट का भी इस्तेमाल किया गया था। जब ट्रांजिस्टर कटऑफ होता है, तो आउटपुट एक आरसी सर्किट के समान होता है जो अपने अंतिम मूल्य पर तेजी से घटता है। जैसे-जैसे सर्किट अपने अंतिम मान के करीब आता है, कैपेसिटर को चार्ज करने के लिए कम करंट उपलब्ध होता है, इसलिए अप्रोच की दर कम हो जाती है। अंतिम मान के 90 प्रतिशत तक पहुंचने में लगभग 2.3 समय स्थिरांक लगते हैं। कटऑफ क्लैम्पिंग आउटपुट वोल्टेज स्विंग को कम करता है लेकिन संक्रमण को तेज बनाता है। संग्राहक वोल्टेज को अंतिम मूल्य के 63 प्रतिशत तक दबाना दो गति वृद्धि के कारक की अनुमति देता है।

मूल विचार
बेकर क्लैम्प कलेक्टर के माध्यम से बेस करंट को डायवर्ट करके एमिटर और कलेक्टर के बीच वोल्टेज अंतर को सीमित करता है। यह संतृप्ति बिंदु के निकट लाभ को कम करके संतृप्ति से बचने के उद्देश्य से एक आम-उत्सर्जक चरण (बीजेटी स्विच) में एक गैर-रैखिक नकारात्मक प्रतिक्रिया पेश करता है। जबकि ट्रांजिस्टर सक्रिय मोड में है और यह संतृप्ति बिंदु से काफी दूर है, नकारात्मक प्रतिक्रिया बंद है और लाभ अधिकतम है; जब ट्रांजिस्टर संतृप्ति बिंदु तक पहुंचता है, तो नकारात्मक प्रतिक्रिया धीरे-धीरे चालू हो जाती है, और लाभ जल्दी गिर जाता है। लाभ को कम करने के लिए, ट्रांजिस्टर अपने स्वयं के बेस-एमिटर जंक्शन के संबंध में शंट रेगुलेटर के रूप में कार्य करता है: यह बेस-एमिटर जंक्शन के समानांतर वोल्टेज-स्थिर तत्व को जोड़कर बेस करंट के एक हिस्से को जमीन की ओर मोड़ देता है।

कार्यान्वयन
बेकर के पेटेंट और कई अन्य प्रकाशनों में दो-डायोड बेकर क्लैंप सर्किट को चित्र में दिखाया गया है। कलेक्टर और इनपुट के बीच फीडबैक डायोड (D1) कलेक्टर वोल्टेज को लगभग V तक सीमित करता हैBE कलेक्टर के माध्यम से अत्यधिक इनपुट करंट को जमीन पर मोड़कर। प्रभावी इनपुट वोल्टेज बढ़ाने के लिए बेस टर्मिनल के साथ श्रृंखला में एक अतिरिक्त सिलिकॉन डायोड जुड़ा हुआ है; कलेक्टर-बेस फीडबैक में क्लैंप डायोड को कभी-कभी जर्मेनियम से बनाया जाता है ताकि वोल्टेज ड्रॉप को कम किया जा सके। बेस डायोड एक सी डायोड क्लैंप को सी ट्रांजिस्टर के साथ इस्तेमाल करने की अनुमति देता है और वी रखता हैCE एक डायोड ड्रॉप के आसपास और V से बहुत अधिकCE(sat). दुर्भाग्य से, यह बंद हो जाता है और ट्रांजिस्टर को बंद करने की कोशिश करते समय एक उच्च-प्रतिबाधा वापसी पथ बनाता है। हालांकि बेस चार्ज को कम कर दिया गया है, लेकिन अब बेस से चार्ज निकालना ज्यादा मुश्किल है।

एक दूसरा बेस डायोड बेस डायोड से एंटीपैरल जुड़ा हुआ है (डी2 बेकर की योजनाबद्ध में) ट्रांजिस्टर में संग्रहीत बेस चार्ज को हटाने के लिए कम-प्रतिबाधा वापसी पथ प्रदान करेगा। यह तीन-डायोड सर्किट अभी भी कुछ स्रोतों द्वारा बेकर क्लैंप के रूप में जाना जाता है, जबकि अन्य केवल दो-डायोड सर्किट को बेकर क्लैम्प कहते हैं। बेकर क्लैम्प का एक सरल विकल्प कलेक्टर से बेस तक एक लो-वोल्टेज डायोड है। अच्छी तरह से काम करने के लिए, डायोड का फॉरवर्ड ड्रॉप बेस-एमिटर ड्रॉप से ​​कम होना चाहिए, इसलिए लो-वोल्टेज-ड्रॉप जर्मेनियम और स्कॉटकी डायोड का उपयोग सिलिकॉन ट्रांजिस्टर के साथ किया जा सकता है (स्कॉटकी डायोड का फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप बहुत कम होता है) वीBE एक सिलिकॉन ट्रांजिस्टर का बायस वोल्टेज और यह तेजी से स्विच करता है)। एक वैकल्पिक डायोड क्लैम्प सर्किट डायोड को दो बेस-बायस रेसिस्टर्स के जंक्शन से जोड़ता है। समसामयिक समाधान एक Schottky डायोड और ट्रांजिस्टर के संयोजन को एक Schottky ट्रांजिस्टर में एकीकृत करना है। कुछ स्रोत इस कॉन्फ़िगरेशन को बेकर क्लैंप के रूप में भी संदर्भित करते हैं। बेकर क्लैम्प का उपयोग बिजली अनुप्रयोगों में भी किया जाता है, और डायोड का चुनाव एक महत्वपूर्ण डिजाइन मुद्दा है। बेकर क्लैम्प का एक दोष इसका बढ़ा हुआ निम्न वोल्टेज-आउटपुट स्तर है (जैसा कि डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर में है)। लॉजिक सर्किट में, यह शोर प्रतिरोधक क्षमता को कम करता है; बिजली अनुप्रयोगों में, यह छितरी हुई शक्ति को बढ़ाता है।

यह भी देखें

 * डायोड-ट्रांजिस्टर तर्क

संदर्भ
Schottky-TTL