बेकर क्लैंप

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बेकर क्लैम्प इलेक्ट्रॉनिक परिपथ के वर्ग के लिए सामान्य नाम है जो विभिन्न प्रकार के डायोड के माध्यम से गैर-रैखिक नकारात्मक प्रतिक्रिया को प्रयुक्त करके स्विचिंग द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर (बीजेटी) के संग्रहण समय को कम करता है। संतृप्त बीजेटी के धीमे टर्न-ऑफ समय का कारण बेस में संग्रहीत चार्ज है। ट्रांजिस्टर के बंद होने से पहले इसे हटा दिया जाना चाहिए क्योंकि संग्रहण समय तेजी से स्विचिंग अनुप्रयोगों में द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर और आईजीबीटी का उपयोग करने का सीमित कारक है। डायोड-आधारित बेकर क्लैम्प्स ट्रांजिस्टर को संतृप्त होने से रोकते हैं और इस तरह बहुत अधिक संग्रहित चार्ज जमा करते हैं।[1]

उत्पत्ति

मानक दो-डायोड बेकर क्लैंप परिपथ, जिसमें फीडबैक धारा I सम्मिलित है1 जो बेस धारा I को कम करता हैb
शोट्की ट्रांजिस्टर में बेकर क्लैंप विकल्प

बेकर क्लैंप का नाम रिचर्ड एच. बेकर के नाम पर रखा गया है, जिन्होंने अपनी 1956 की प्रौद्योगिकी सूची मैक्सिमम एफिशिएंसी ट्रांजिस्टर स्विचिंग परिपथ में इसका वर्णन किया था।[2] बेकर ने विधि को बैक क्लैम्पिंग कहा था , किन्तु परिपथ को अब बेकर क्लैम्प कहा जाता है। कई स्रोत दो-डायोड क्लैम्प परिपथ के लिए बेकर की सूची को श्रेय देते हैं।[3][4][5]

इसके अतिरिक्त 1956 में, बेकर ने पेटेंट आवेदन में परिपथ का वर्णन किया गया था; 1961 ने पेटेंट यूएस 3,010,031 जारी किया गया था [6] सममित फ्लिप-फ्लॉप परिपथ में क्लैंप के उपयोग कों प्रमाणित करता है।

कहा जाता है कि इसी तरह के क्लैंप परिपथ बेकर की सूची से पहले ज्ञात थे। चूँकि बेकर क्लैम्प परिपथ के आविष्कार का श्रेय रिचर्ड एच. बेकर (यूएस पेटेंट 3,010,031) को दिया जाता है, किन्तु यह 1953 में पहले से ही सामान्य ज्ञान था और रिचर्ड एफ. शीया द्वारा लिखे गए ट्रांजिस्टर परिचयात्मक पत्रों में वर्णित है।[7] चूँकि, शिया का 1953 का ट्रांजिस्टर पाठ समान क्लैंप परिपथ का वर्णन नहीं करता है।[8] शिया का 1957 का पाठ क्लैम्प परिपथ का वर्णन करता है और बेकर की प्रौद्योगिकी सूची का संदर्भ देता है।[3]

अन्य क्लैंप परिपथ हैं। 1959 का मैनुअल सैचुरेशन क्लैम्पिंग नामक विधि का वर्णन करता है।[9] उस योजना में, संतृप्ति क्लैंप डायोड के साथ संग्राहक से जुड़े लगभग 2 वोल्ट पर संतृप्ति क्लैंप आपूर्ति होती है। जब ट्रांजिस्टर संतृप्ति के निकट होता है, जिससे क्लैम्प डायोड चालू हो जाता है और ट्रांजिस्टर को संतृप्त होने से बचाने के लिए अतिरिक्त कलेक्टर धारा की आपूर्ति करता है। संतृप्ति क्लैंप आपूर्ति को पर्याप्त वर्तमान आपूर्ति करने की आवश्यकता है।[10] इसके विपरीत, बेकर क्लैम्प अधिक कलेक्टर धारा की आपूर्ति करने के अतिरिक्त ट्रांजिस्टर बेस धारा को कम करता है।

एक और क्लैंप परिपथ डायोड क्लैंप का उपयोग करता है।[9] यह बेस चालक को कम कर देता है क्योंकि ट्रांजिस्टर संतृप्ति के निकट है, किन्तु यह प्रतिरोधक विभक्त नेटवर्क का उपयोग करता है।

कटऑफ ट्रांजिशन को तेज करने के लिए क्लैंप परिपथ का भी उपयोग किया गया था। जब ट्रांजिस्टर कटऑफ होता है, जिससे आउटपुट आरसी परिपथ के समान होता है जो अपने अंतिम मूल्य पर तेजी से घटता है। जैसे-जैसे परिपथ अपने अंतिम मान के निकट आता है, कैपेसिटर को चार्ज करने के लिए कम धारा 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।[11] कटऑफ क्लैम्पिंग आउटपुट वोल्टेज स्विंग को कम करता है किन्तु संक्रमण को तेज बनाता है। संग्राहक वोल्टेज को अंतिम मूल्य के 63 प्रतिशत तक दो गति वृद्धि के कारक की अनुमति देता है।[12]

मूल विचार

बेकर क्लैम्प कलेक्टर के माध्यम से बेस धारा 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 सामान्य-उत्सर्जक चरण (बीजेटी स्विच) में गैर-रैखिक नकारात्मक प्रतिक्रिया प्रस्तुत करता है। जबकि ट्रांजिस्टर सक्रिय मोड में है और यह संतृप्ति बिंदु से अधिक दूर है, नकारात्मक प्रतिक्रिया बंद है और लाभ अधिकतम है; जब ट्रांजिस्टर संतृप्ति बिंदु तक पहुंचता है, जिससे 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 धारा के भाग को जमीन की ओर मोड़ देता है।

कार्यान्वयन

बेकर के पेटेंट और कई अन्य प्रकाशनों में दो-डायोड बेकर क्लैंप परिपथ को चित्र में दिखाया गया है।[9] कलेक्टर और इनपुट के बीच फीडबैक डायोड (D1) कलेक्टर वोल्टेज को लगभग VBE तक सीमित करता है कलेक्टर के माध्यम से अत्यधिक इनपुट धारा को जमीन पर मोड़कर [13] प्रभावी इनपुट वोल्टेज बढ़ाने के लिए बेस टर्मिनल के साथ श्रृंखला में अतिरिक्त सिलिकॉन डायोड जुड़ा हुआ है; कलेक्टर-बेस फीडबैक में क्लैंप डायोड को कभी-कभी जर्मेनियम से बनाया जाता है जिससे वोल्टेज ड्रॉप को कम किया जा सकता है।[6]

बेस डायोड सी डायोड क्लैंप को सी ट्रांजिस्टर के साथ उपयोग करने की अनुमति देता है और वीCE रखता है डायोड ड्रॉप के आसपास और VCE(sat) से बहुत अधिक दुर्भाग्य से, यह बंद हो जाता है और ट्रांजिस्टर को बंद करने की प्रयास करते समय उच्च-प्रतिबाधा वापसी पथ बनाता है। चूँकि बेस चार्ज को कम कर दिया गया है, किन्तु अब बेस से चार्ज निकालना अधिक कठिन 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 करता है। यह तीन-डायोड परिपथ अभी भी कुछ स्रोतों द्वारा बेकर क्लैंप के रूप में जाना जाता है,[14] जबकि अन्य केवल दो-डायोड परिपथ को बेकर क्लैम्प कहते हैं।[15]

बेकर क्लैम्प का सरल विकल्प कलेक्टर से बेस तक 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 सिलिकॉन ट्रांजिस्टर का बायस वोल्टेज और यह तेजी से स्विच करता है)। वैकल्पिक डायोड क्लैम्प परिपथ डायोड को दो बेस-बायस रेसिस्टर्स के जंक्शन से जोड़ता है।[9] समसामयिक समाधान शोट्की डायोड और ट्रांजिस्टर के संयोजन को शोट्की ट्रांजिस्टर में एकीकृत करना है। कुछ स्रोत इस विन्यास को बेकर क्लैंप के रूप में भी संदर्भित करते हैं।[16]

बेकर क्लैम्प का उपयोग बिजली अनुप्रयोगों में भी किया जाता है, और डायोड का चुनाव महत्वपूर्ण डिजाइन कथन है।[17] बेकर क्लैम्प का दोष इसका बढ़ा हुआ निम्न वोल्टेज-आउटपुट स्तर है (जैसा कि डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर में है)। लॉजिक परिपथ में, यह ध्वनि प्रतिरोधक क्षमता को कम करता है; बिजली अनुप्रयोगों में, यह विकीर्ण शक्ति को बढ़ाता है।

यह भी देखें

  • डायोड-ट्रांजिस्टर तर्क

संदर्भ

  1. ↑ Simon S. Ang (1995). Power-switching Converters. Marcel Dekker. p. 340. ISBN 978-0-8247-9630-3.
  2. ↑ R. H. Baker (1956), "Maximum Efficiency Switching Circuits", MIT Lincoln Laboratory Report TR-110, archived from the original on January 21, 2015
  3. ↑ 3.0 3.1 Richard F. Shea, ed. (1957). Transistor circuit engineering. Wiley. p. 322.
  4. ↑ Ernst Bleuler (1964). Methods of Experimental Physics. Vol. 2: Electronic Methods. Academic Press. ISBN 978-0-12-475902-2.
  5. ↑ Semiconductor Products Division, Motorola inc.; Roehr, William D.; Thorpe, Darrell (1963). Switching Transistor Handbook (in English). Motorola Semiconductor Products. p. 32.
  6. ↑ 6.0 6.1 US 3010031, Baker, Richard H., "Symmetrical Back-Clamped Transistor Switching Circuit", published October 24, 1956, issued November 21, 1961 
  7. ↑ Kyttälä, Teemu (2008), Solid State Guitar Amplifiers, p. 128, Although invention of the Baker Clamp circuit is credited to Richard H. Baker (US Patent 3,010,031) it was already common knowledge in 1953 and described in transistor introductory papers that were written by Richard F. Shea.
  8. ↑ Shea, Richard F., ed. (1953), Principles of Transistor Circuits, New York: Wiley; also published by Chapman & Hall, London.
  9. ↑ 9.0 9.1 9.2 9.3 Department of the Army (1963) [1959], Basic Theory and Application of Transistors; Technical Manual 11-690, Dover, pp. 195–199
  10. ↑ The transistor collector current will be IC = βIB; whatever does not come from the load will come from the saturation clamp supply.
  11. ↑ ln(1 − 0.9) = −2.302585.
  12. ↑ ln(1 − 0.63) = −0.99425.
  13. ↑ Neil Chadderton and Dino Rosaldi (May 1996). "High Frequency DC-DC Conversion using High Current Bipolar Transistors: 400kHz Operation with Optimised Geometry Devices" (PDF). Zetex. Archived from the original (PDF) on 2009-12-22.
  14. ↑ Roehr, William D., ed. (2001), Rectifier Applications Manual: Reference Manual and Design Guide (PDF) (revision 2 ed.), ON Semiconductor, archived from the original (PDF) on 2009-04-07, retrieved 2009-04-20 Pages 175–176 describe a 3-diode "Baker clamp".
  15. ↑ Harry E. Thomas (1968). Handbook of transistors, semiconductors, instruments, and microelectronics. Prentice-Hall. p. 228.
  16. ↑ Paul Horowitz and Winfield Hill (1989), The Art of Electronics (Second ed.), Cambridge University Press, p. 908, ISBN 978-0-521-37095-0
  17. ↑ Pressman, Abraham I. (1998), Switching Power Supply Design (2nd ed.), McGraw-Hill, pp. 328–330, ISBN 0-07-052236-7
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