IS200BPIAG1A IGBT ڈرائیو برج پرسنالٹی انٹرفیس بورڈ ایک اہم انٹرفیس جزو ہے جسے GE انڈسٹریل کنٹرول سسٹمز نے IGBT پر مبنی تھری فیز AC ڈرائیو سسٹمز کے لیے ڈیزائن کیا ہے۔ IS200BPIAG1A کنٹرول الیکٹرانکس اور پاور الیکٹرانکس کے درمیان ایک مکمل اور قابل بھروسہ سگنل انٹرفیس فراہم کرتا ہے، جو بنیادی پل کے طور پر کام کرتا ہے جو ڈرائیو سسٹم کے اعلیٰ کارکردگی کے کنٹرول اور محفوظ آپریشن کو قابل بناتا ہے۔ IS200BPIAG1A معیاری VME قسم کے بورڈ ریک میں نصب ہے اور اپنے P1 کنیکٹر کے ذریعے کنٹرول سسٹم کے بیک پلین کے ساتھ انٹرفیس کرتا ہے۔ یہ چھ فیز ڈیڈیکیٹڈ پلگ کنیکٹرز کے ذریعے فیز A، B اور C کے IGBT پاور ڈیوائسز سے براہ راست جڑا ہوا ہے۔
IS200BPIAG1A چھ آزادانہ طور پر الگ تھلگ IGBT گیٹ ڈرائیور سرکٹس، تین الگ تھلگ شنٹ وولٹیج کنٹرولڈ آسیلیٹر (VCO) کرنٹ فیڈ بیک سرکٹس، اور DC لنک وولٹیج اور VAB اور VBC آؤٹ پٹ وولٹیج کی نگرانی کے لیے الگ تھلگ VCO فیڈ بیک سرکٹس کو مربوط کرتا ہے۔ مزید برآں، IS200BPIAG1A بورڈ بلٹ ان ہارڈ ویئر لیول فیز اوور کرنٹ اور IGBT desaturation فالٹ پروٹیکشن، IGBT پاور برج کے لیے ایک جامع، مقامی تحفظ کا نظام فراہم کرتا ہے۔ یہ تمام فنکشنز ایک واحد معیاری VME فارم فیکٹر بورڈ میں مربوط ہیں، جو پاور الیکٹرانکس انٹرفیس کے لیے GE کے انتہائی مربوط اور ماڈیولر ڈیزائن کے فلسفے کو ظاہر کرتے ہیں۔
پاور سپلائی سسٹم ڈیزائن
IS200BPIAG1A کا پاور سپلائی سسٹم مراحل کے درمیان اور ہائی وولٹیج اور کم وولٹیج کے اطراف کے درمیان برقی حفاظت کو یقینی بنانے کے لیے ایک انتہائی الگ تھلگ ڈیزائن اسکیم کا استعمال کرتا ہے۔ بورڈ کے لیے الگ تھلگ پاور تین ٹرانسفارمرز کے ثانوی وائنڈنگز سے حاصل کی گئی ہے، ایک ہر مرحلے کے لیے وقف ہے۔ P1 کنیکٹر کے ذریعے فراہم کردہ 17.7 V AC مربع لہر سگنل ٹرانسفارمر پرائمری کو طاقت دیتا ہے۔ ہر ٹرانسفارمر کے لیے:
گیٹ ڈرائیو پاور سپلائیز : تین سیکنڈری وائنڈنگز میں سے دو آدھے لہروں کو درست کیا گیا ہے اور اوپری اور نچلے IGBT گیٹ ڈرائیور سرکٹس کے لیے درکار الگ تھلگ +15 V (VCC) اور -7.5 V (VEE) سپلائیز تیار کرنے کے لیے فلٹر کیا گیا ہے۔ یہ IGBTs کے قابل اعتماد ٹرن آن اور ٹرن آف کو یقینی بنانے کے لیے ضروری مثبت اور منفی تعصب وولٹیج فراہم کرتے ہیں۔
سگنل پروسیسنگ پاور سپلائی : تھرڈ سیکنڈری وائنڈنگ مکمل ویو رییکٹیفائیڈ اور فلٹر کی گئی ہے تاکہ شنٹ کرنٹ فیڈ بیک سرکٹس، فیز وولٹیج فیڈ بیک VCO سرکٹس اور فالٹ ڈیٹیکشن سرکٹری کو درکار الگ تھلگ ±12 V فراہم کیا جا سکے۔ مزید برآں، +12 V سپلائی پر 5 V لکیری ریگولیٹر لائٹ ڈیوٹی 5 V لاجک سپلائی پیدا کرتا ہے۔
کنٹرول لاجک پاور : سسٹم کنٹرول لاجک کے لیے درکار +5 V ریفرنس سپلائی براہ راست IS200BPIAG1A بورڈ کو P1 کنیکٹر کے ذریعے فراہم کی جاتی ہے۔
IS200BPIAG1A کے لیے بجلی کی مجموعی ضروریات واضح طور پر بیان کی گئی ہیں: +5 V DC سپلائی سے زیادہ سے زیادہ 1.5 W، اور 17.7 V AC سپلائی سے، گیٹ ڈرائیور ایمپلیفائر لوڈ کے بغیر زیادہ سے زیادہ 5 W اور گیٹ ڈرائیور ایمپلیفائر لوڈ کے ساتھ زیادہ سے زیادہ 18 W۔
IGBT گیٹ ڈرائیو سرکٹس
IS200BPIAG1A ہر فیز ٹانگ کے لیے دو مکمل طور پر آزاد اور الگ تھلگ IGBT گیٹ ڈرائیو سرکٹس کے ساتھ ترتیب دیا گیا ہے: ایک اوپری IGBT کو کنٹرول کرتا ہے اور دوسرا نچلے IGBT کو کنٹرول کرتا ہے۔ یہ تین مراحل کے لیے کل چھ ڈرائیور سرکٹس ہیں۔ ہر سرکٹ آپٹیکلی طور پر الگ تھلگ ہائبرڈ گیٹ ڈرائیو ماڈیول اور مجرد اجزاء کی ایک چھوٹی تعداد پر مشتمل ہوتا ہے۔
ڈرائیو کی خصوصیات اور تحفظ کے افعال : گیٹ ڈرائیو ماڈیول IGBT گیٹ کو VCC (+15 V) اور VEE (-7.5 V) کے درمیان چلاتا ہے، اس بات کو یقینی بنانے کے لیے کافی مثبت تعصب فراہم کرتا ہے کہ IGBT ترسیل کے دوران مکمل طور پر سیر ہو جائے اور کافی منفی تعصب کو یقینی بنایا جا سکے تاکہ قابل اعتماد ٹرن آف اور پاراسیٹک ٹرن کے خلاف مزاحمت کو یقینی بنایا جا سکے۔ اوپری اور نچلے ماڈیولز کے کنٹرول ان پٹ ایک متوازی کنفیگریشن میں جڑے ہوتے ہیں تاکہ بیک وقت ترسیل کو روکا جا سکے، جو کہ فیز ٹانگ میں شوٹ تھرو شارٹ سرکٹ کا سبب بنتا ہے۔ ماڈیول میں 5.0 A کی چوٹی سنک/ذریعہ موجودہ صلاحیت ہے، جس میں صرف 1.5 مائیکرو سیکنڈز کی عام ٹرن آن/ٹرن آف تاخیر ہے۔
غلطی کا پتہ لگانے کا طریقہ کار : ہر گیٹ ڈرائیو سرکٹ دو قسم کی خرابیاں پیدا کر سکتا ہے:
Desaturation Fault : جب ماڈیول کو IGBT کو آن کرنے کا حکم دیا جاتا ہے، تو یہ IGBT کے کلکٹر اور ایمیٹر کے درمیان وولٹیج کے ڈراپ کو مانیٹر کرتا ہے۔ اگر یہ وولٹیج 4.2 مائیکرو سیکنڈز (زیادہ سے زیادہ 6.6 مائیکرو سیکنڈز) سے زیادہ عرصے کے لیے تقریباً 10 V کی ایک عام حد سے تجاوز کرتا ہے، تو یہ ظاہر کرتا ہے کہ IGBT سنترپتی سے نکل کر لکیری آپریٹنگ ریجن میں داخل ہو گیا ہے، جس کی وجہ سے ڈیوائس زیادہ گرم ہو سکتی ہے اور اسے نقصان پہنچ سکتا ہے۔ ماڈیول فوری طور پر آئی جی بی ٹی کو بند کر دے گا اور ڈی سیچریشن فالٹ کا اعلان کر دے گا۔
انڈر وولٹیج (UV) فالٹ : ماڈیول VCC اور VEE کے درمیان وولٹیج کو بھی مانیٹر کرتا ہے۔ اگر یہ وولٹیج 18 V سے نیچے گر جاتا ہے، تو گیٹ ڈرائیو وولٹیج قابل اعتماد طریقے سے IGBT کو چلانے کے لیے ناکافی ہے، اور انڈر وولٹیج کی خرابی واقع ہو گی۔ یہ دونوں فالٹ سگنلز ایک ساتھ OR-ed ہیں اور آپٹیکل طور پر کنٹرول لاجک سرکٹ میں واپس مل جاتے ہیں۔
شنٹ کرنٹ فیڈ بیک سسٹم
IS200BPIAG1A ہر مرحلے A، B اور C میں شنٹ ریزسٹر میں وولٹیج ڈراپ کا پتہ لگا کر آؤٹ پٹ فیز کرنٹ کی درست پیمائش حاصل کرتا ہے۔ ہر فیز کے لیے موجودہ فیڈ بیک چینل مکمل طور پر آزاد اور الگ تھلگ ہے۔
VCO سگنل کنورژن : شنٹ کے پار وولٹیج سگنل کو پہلے ایک یمپلیفائر کے ذریعے کنڈیشن کیا جاتا ہے اور پھر VCO سرکٹ میں منتقل کیا جاتا ہے، جو اسے فریکوئنسی سگنل میں تبدیل کرتا ہے۔ VCO آؤٹ پٹ فریکوئنسی رینج 0–2 میگاہرٹز ہے، اور اس کا آپریٹنگ پوائنٹ متعصب ہے تاکہ صفر کرنٹ پر، برائے نام آؤٹ پٹ 1 میگاہرٹز ہو۔ مکمل پیمانے پر شنٹ وولٹیج کی حد ±200 mV ہے، جو ±800 kHz کی آؤٹ پٹ فریکوئنسی تبدیلی کے مطابق ہے۔ یہ اعلی درستگی، ریئل ٹائم فیز کرنٹ پیمائش کو قابل بناتا ہے جسے کنٹرول سسٹم کے ذریعے سادہ فریکوئنسی گنتی کے ذریعے آسانی سے دوبارہ بنایا جا سکتا ہے۔
فالٹ پروٹیکشن فنکشنز : موجودہ فیڈ بیک سرکٹ دو قسم کی خرابیوں کا پتہ لگانے کے قابل بھی ہے:
DI/DT فالٹ : جب شنٹ کرنٹ اپنی ریٹیڈ ویلیو کے 100% یا اس سے زیادہ کی ایک قدمی تبدیلی سے گزرتا ہے، تو موجودہ فیڈ بیک سرکٹ 25 مائیکرو سیکنڈز کے اندر اس خرابی کا پتہ لگا سکتا ہے اور اس کی اطلاع دے سکتا ہے، موجودہ تبدیلی کی حد سے زیادہ شرح سے سسٹم میں خلل کو روکتا ہے۔
اوور کرنٹ (OC) فالٹ : اوور کرنٹ تھریشولڈ ریٹیڈ شنٹ کرنٹ کے 250% پر سیٹ ہے۔ اگر کرنٹ اس حد سے تجاوز کرنے کا پتہ چلا تو، ایک اوور کرنٹ فالٹ سگنل فوری طور پر متحرک ہو جاتا ہے۔ یہ دو موجودہ فالٹ سگنلز بھی ایک ساتھ OR-ed ہیں اور آپٹیکل آئسولیشن کے ذریعے کنٹرول لاجک سائیڈ میں منتقل ہوتے ہیں۔
فیز ٹو فیز اور ڈی سی لنک وولٹیج فیڈ بیک
VAB اور VBC فیز ٹو فیز وولٹیج فیڈ بیک : IS200BPIAG1A شنٹ کنکشن پوائنٹس سے اخذ کردہ دو چینلز کے ذریعے آؤٹ پٹ فیز ٹو فیز وولٹیج VAB اور VBC کو ہوشیاری سے ماپتا ہے۔ وی اے بی سرکٹ فیز بی شنٹ وی سی او سرکٹ پر مبنی ہے اور ایک مزاحمتی کشندگی نیٹ ورک کے ذریعے فیز اے سے جڑتا ہے۔ وی سی بی سرکٹ فیز سی شنٹ وی سی او سرکٹ پر مبنی ہے اور مزاحمتی کشندگی کے نیٹ ورک کے ذریعے فیز بی سے جڑتا ہے۔ ہر VCO کی آؤٹ پٹ فریکوئنسی رینج 0-2 میگاہرٹز ہے، جس کی برائے نام پیداوار 976.8 kHz صفر فیز ٹو فیز وولٹیج پر ہے۔ A ±1.0 V فیز ٹو فیز وولٹیج ±959.58 Hz کی آؤٹ پٹ فریکوئنسی تبدیلی کے مساوی ہے۔ تمام VCO آؤٹ پٹ آپٹیکل آئسولیشن کے ذریعے کنٹرول منطق سے منسلک ہیں۔
ڈی سی لنک وولٹیج فیڈ بیک : تیسرا وی سی او وولٹیج فیڈ بیک سرکٹ ڈی سی لنک وولٹیج کی نگرانی کے لیے وقف ہے۔ اس سرکٹ کو فیز A لوئر گیٹ ڈرائیو سرکٹ کا حوالہ دیا گیا ہے، جس میں فیز A کے اوپری IGBT کلکٹر کنکشن سے مزاحمتی کشندگی ہے۔ VCO آؤٹ پٹ رینج اسی طرح 0-2 میگاہرٹز ہے۔ ان پٹ کو اسکیل کیا جاتا ہے تاکہ 0 سے 1198 V DC لنک وولٹیج 0 سے 2 MHz کی آؤٹ پٹ فریکوئنسی کے مساوی ہو۔
فالٹ کنٹرول اور گیٹ ڈرائیور غیر فعال میکانزم
IS200BPIAG1A سے فالٹ سگنلز فطرت میں عارضی ہوتے ہیں، صرف فالٹ کنڈیشن کی مدت کے لیے درست رہتے ہیں۔ لہذا، کنٹرول سسٹم کو P1 کنیکٹر کے ذریعے فالٹ ہینڈلنگ سرکٹ کا استعمال کرنا چاہیے تاکہ ان سگنلز کو لیچ کیا جا سکے۔
جب کسی بھی خرابی کا پتہ چلتا ہے، IS200BPIAG1A تمام چھ IGBT گیٹ ڈرائیور ماڈیولز سے کنٹرول پاور کو ہٹا کر فیصلہ کن حفاظتی اقدام کرتا ہے۔ اس فنکشن کو لاگو کرنے کے لیے P1 کنیکٹر میں مخصوص تیز رفتار اور فیل سیف ڈس ایبل لائنز فراہم کی گئی ہیں:
تیز رفتار ڈرائیور کو غیر فعال کریں : عام آپریشن کے دوران، DRVPC لائن منطقی طور پر کم ہونی چاہیے اور DRVP5 لائن پر +5 V کا اطلاق ہونا چاہیے۔ جب کسی خرابی کا پتہ چل جاتا ہے تو، DRVPC لائن کو ہائی لے جانے سے تیز رفتار گیٹ ڈرائیور کو غیر فعال کر دیا جاتا ہے، جس سے تحفظ کے ردعمل کا وقت کم ہو جاتا ہے۔
فیل سیف ڈرائیور ڈس ایبل : بیرونی رابطوں کے ایک سیٹ کے ذریعے DRVP5 لائن سے +5 V پاور کو ہٹانا IGBT ڈرائیور ماڈیولز کو غیر فعال کرنے کے لیے فیل-محفوظ طریقہ فراہم کرتا ہے۔ یہاں تک کہ اگر تیز رفتار غیر فعال چینل ناکام ہوجاتا ہے، یہ رابطہ پر مبنی طریقہ یقینی بناتا ہے کہ IGBTs قابل اعتماد طریقے سے بند ہیں۔
بورڈ کی شناخت اور انٹرفیس کنکشن
IS200BPIAG1A میں ایک 1024 بٹ آن بورڈ سیریل میموری ڈیوائس ہے جو بورڈ کی شناخت اور نظرثانی کی معلومات کے ساتھ پروگرام کیا گیا ہے، جو کنٹرول سسٹم کے لیے خودکار پلگ اینڈ پلے بورڈ کی شناخت کی صلاحیت کو سپورٹ کرتا ہے۔
P1 برج کنٹرول کنیکٹر ایک معیاری VME کنیکٹر استعمال کرتا ہے۔ قطار A اور D میں پنوں کی ایک بڑی تعداد کو وولٹیج کلیئرنس کے لیے استعمال کیا جاتا ہے تاکہ ہائی اور کم وولٹیج سگنلز کے درمیان محفوظ موصلیت کا فاصلہ یقینی بنایا جا سکے۔ قطاروں B اور C میں تمام بنیادی کنٹرول سگنلز ہوتے ہیں: 17.7 V AC پاور ان پٹ، برج انبل سگنلز، ڈرائیور پاور کنٹرول، فالٹ ری سیٹ، ڈی سیچوریشن/UV اور شنٹ فالٹ سٹیٹس تینوں مراحل کے لیے، گیٹ ڈرائیو کمانڈ سگنلز، VCO فریکوئنسی آؤٹ پٹ سگنلز، ایک سیریل بورڈ آئی ڈی لائن، اور سوئچ شدہ +5 V پاور آؤٹ ڈرائیور۔
سکس فیز کنیکٹر تھری فیز آئی جی بی ٹی پاور ڈیوائسز سے براہ راست جڑتے ہیں اور ان میں تقسیم ہوتے ہیں: اے پی ایل، بی پی ایل، اور سی پی ایل (جو ہر مرحلے کے لیے گیٹ ڈرائیو لائنز اور شنٹ سینسنگ پوائنٹس رکھتے ہیں)، اور اے اے پی ایل، بی اے پی ایل، اور سی اے پی ایل (جو ہر فیز کے اوپری اور نچلے ڈرائیور سرکٹس کے لیے الگ تھلگ بجلی فراہم کرتے ہیں)۔
