905 نینو میٹر پلسڈ لیزر ڈائیوڈ کو ڈرائیو کرنا: کرنٹ، ایج ریٹس اور وہ کیا چیزیں ہیں جو واقعی ڈائیوڈز کو مار دیتی ہیں

ڈرائیور وہ پلس لکھتا ہے جو ڈائیوڈ حقیقت میں دیکھتا ہے

ایک ڈیٹا شیٹ کی پلس وِڈتھ ایک وضاحت ہے، ضمانت نہیں۔ جو جوڑ (جنکشن) تک پہنچتا ہے وہ ایک کرنٹ ویوفارم ہے جس کے کنارے محدود ہیں، اوور شوٹ اور رنگنگ کے ساتھ، اور یہی ویوفارم - نہ کہ ڈائل پر موجود نمبر - ہے جو ہدف کو پلس توانائی دیتی ہے۔

یہ مضمون ہمارے اپنے LZ-905-PD01 کو بطور کام کیا ہوا مثال استعمال کرتا ہے، کیونکہ اعداد و شمار شائع ہوئے ہیں۔ اس کے اہم پیرامیٹرز:

سب سے پہلی چیز جو نوٹس کرنی ہے وہ ڈرائیور کی حدود اور ڈائیوڈ کی ریٹنگز کے درمیان عدم مطابقت ہے۔ ڈرائیور خوش دلی سے 30 کلو ہرٹز پر 100 نینو سیکنڈ چلا سکتا ہے۔ ڈائیوڈ نہیں۔

ایج ریٹس ہر پلس پر ایک مقررہ ٹیکس ہیں

موجودہ پلس ایک ٹراپیزیئڈ ہے: 7.5 نینو سیکنڈ کا اضافہ، ایک ہموار اوپر والا حصہ، اور 12 نینو سیکنڈ کی کمی۔ یعنی ہر پلس پر تقریبا 20 نینو سیکنڈ کا انتقال ہوتا ہے، جو کہ 50 نینو سیکنڈ کے پلس کا 40٪ اور 100 نینو سیکنڈ کے پلس کا 20٪ ہے۔

ایک ٹراپیژوئڈل پلس کے لیے، جو آدھی زیادہ سے زیادہ پر ناپا گیا ہو، حساب بالکل صاف نکلتا ہے: فراہم کردہ چارج چوٹی کرنٹ کو آدھی زیادہ سے زیادہ چوڑائی سے ضرب دینے سے ملتا ہے، لہذا

یہ ایک مثالی ٹراپیزوئڈ کے لیے بالکل درست ہے۔ مسئلہ حساب کتاب کا نہیں بلکہ اس بات کا ہے کہ فلیٹ ٹاپ تک پہنچنا۔ اگر پلس اتنی مختصر ہو کہ کرنٹ سیٹل نہ ہو پائے، تو ڈایوڈ کبھی بھی اپنے مقررہ چوٹی کرنٹ کو نہیں دیکھتا، اور آپ کو وہ توانائی نہیں ملتی جو حساب کتاب میں وعدہ کی گئی ہے۔ اس کی دو وجوہات ہیں: ڈرائیور کا اپنا کرنٹ ریگولیشن لوپ، اور ڈرائیور اور ڈایوڈ کے درمیان وائرنگ کی انڈکٹنس۔

لوپ انڈکٹنس فیصلہ کرتا ہے کہ آپ چوٹی کرنٹ تک پہنچیں گے یا نہیں

ایک 905 nm ڈائوڈ جو 25 A پر چلتی ہے، ڈرائیور کو چند نینو سیکنڈز میں 25 A دھکیلنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ کرنٹ کی تبدیلی کی رفتار ہے، اور انڈکٹنس اس کی مزاحمت کرتی ہے:

30 A تک پہنچنے کے لیے 7.5 ns میں آپ کو تقریباً 4 A/ns کی di/dt کی ضرورت ہے۔ 20 nH لوپ انڈکٹنس کے ساتھ - جو تقریباً وہی ہے جو 3 سم کے جوڑے کی وائر دے سکتے ہیں، ہوا میں تار کے فی سینٹی میٹر تقریباً 6-8 nH کے حساب سے - انڈکٹیو ڈراپ یہ ہے:

اسیّی وولٹ کی ڈراپ، جس ڈرائیور کا آؤٹ پٹ رینج 50 وولٹ پر ختم ہوتا ہے اور جس کا MOSFET 80 وولٹ پر ریٹ کیا گیا ہے۔ کرنٹ وہاں کبھی نہیں پہنچتا، یا سویچ ختم ہو جاتا ہے، یا دونوں۔ عملی نتائج:

• ڈرائیور سے ڈائیوڈ تک کا لوپ جتنا ممکن ہو مختصر اور ہموار رکھیں۔ ہر سینٹی میٹر آپ کے خلاف اثر ڈالے گا۔
• واپسی کا راستہ سیدھا یا فارورڈ راستے کے ساتھ یا نیچے چلائیں۔ ٹوئسٹڈ جوڑا دو الگ تاروں سے بہتر ہے۔
• ڈائیوڈ پر، ڈرائیور پر نہیں، کم ESR والے چند مائیکروفیراد کے کم انڈکٹیو بائی پاس کیپیسیٹر بینک استعمال کریں۔
• ڈائیوڈ کو لمبی کیبل پر کسی دور کے ہیڈ سے جوڑ کر مکمل چوٹی کرنٹ کی توقع نہ رکھیں۔ یا تو ڈائیوڈ کے پاس ڈرائیور رکھیں، یا کم چوٹی کرنٹ کے ساتھ لمبا پلس قبول کریں۔

اسٹوریج کیپیسٹر سپلائی سے زیادہ اہم ہے

ہر پلس پر توانائی کم ہے - ایک 180 واٹ / 100 نینو سیکنڈ کے پرزہ کے لیے 18 مائیکرو جول - لیکن اسے 100 نینو سیکنڈ میں فراہم کرنا پڑتی ہے۔ یہ چارج ہے

ایک 100 nF کی کیپیسٹر جو 22 V پر چارج ہو، تقریباً 24 µJ توانائی ذخیرہ کرتی ہے، جو بمشکل ایک پلس کے برابر ہے اور یہ دورانِ پلس بڑی حد تک ڈگمگا جائے گی۔ مقامی بینک کا سائز مائیکرو فیراڈ میں طے کریں، اور پاور سپلائی کو پلس کے درمیان اسے دوبارہ بھرنے دیں: 10 kHz پر اوسط طاقت صرف 180 W × 0.1% = 0.18 W ہے، لہٰذا سپلائی معمولی ہے اور ڈیکپلنگ سب کچھ ہے۔

ڈیوٹی سائیکل: ڈرائیور اور ڈائیوڈ کی حدود مختلف ہیں

ڈائیوڈ کی حد 0.1٪ ڈیوٹی سائیکل ہے۔ ڈرائیور کی فریکوئنسی کی حد 30 کلو ہرٹز تک جاتی ہے۔ اگر انہیں غیر محتاط طور پر ملا دیں تو آپ کو 30 کلو ہرٹز پر 100 نینو سیکنڈ = 0.3٪ ملتا ہے، جو کہ ڈائیوڈ کی ریٹنگ سے تین گنا زیادہ ہے۔ ڈائیوڈ کام کرے گا، گرم ہوگا، اور مہینوں بعد فیل ہو جائے گا۔

پروڈکٹ کے فرم ویئر میں حد عائد کریں، ٹیسٹ رپورٹ کی نوٹ میں نہیں۔ جدول 905 nm انتخاب کے آرٹیکل میں ہے: 100 ns آپ کو 10 kHz پر محدود کرتا ہے، 50 ns پر 20 kHz، 33 ns پر 30 kHz۔

اگر آپ کو طویل پلس کے ساتھ زیادہ بار بار دہرانے کی ضرورت ہے، حل یہ ہے کہ توانائی کو سیکوئنسی میں چلنے والے ایمیٹرز میں تقسیم کریں، یا کسی مختلف لیزر ٹیکنالوجی کی طرف جائیں۔ یہ حصہ اپنی درجہ بندی سے زیادہ چلانے کا طریقہ نہیں ہے۔

ٹائمنگ جیٹر رینج کی غلطی ہے

ٹائم آف فلائٹ سسٹم میں، 1 نینو سیکنڈ کی ٹائمنگ کی غیر یقینی 15 سینٹی میٹر کی رینج کی غلطی ہے، کیونکہ روشنی کو آگے اور واپس سفر کرنا ہوتا ہے۔ 7.5 نینو سیکنڈ کی رائز ٹائم اور چند نینو سیکنڈ کے جِٹر والا ڈرائیور یہ غلطی سیدھا آپ کی پیمائش میں ڈال دیتا ہے۔

• جب سسٹم میں ماسٹر کلاک ہو تو ڈرائیور کے بیرونی TTL ان پٹ کا استعمال کریں، اور ٹرگر راہ کو مختصر اور امپیڈینس کے مطابق رکھیں۔
• اگر درستگی کا بجٹ سخت ہو تو آغاز کا حوالہ آپٹیکل پلس سے طے کریں، الیکٹریکل ٹرگر سے نہیں۔ ایک مانیٹر فوٹودیاؤڈ یا ٹرانسمیٹر کے اندر ایک پک-آف عام جواب ہوتا ہے۔
• ڈرائیور کی تاخیر اور ڈائیوڈ کے اپنے ٹرن آن ڈیلے کے درجہ حرارت کے مائل کو چیک کریں۔

ڈائیوڈ کو کیا نقصان پہنچاتا ہے

عموماً اس ترتیب میں درج کئے گئے ہیں جس میں ہم انہیں زیادہ دیکھتے ہیں:

1. مختصر پلس پر زیادہ کرنٹ۔ کچھ نینو سیکنڈز کے لئے ڈیٹا شیٹ اجازت سے زیادہ کرنٹ بھی زیادہ کرنٹ ہے۔ جنکشن پہلے فیسٹ پر ناکام ہوتا ہے۔
2. ڈیوٹی سائیکل کی خلاف ورزی۔ سست، حرارتی، اور یہ کمزور طاقت کے طور پر ظاہر ہوتا ہے بجائے کہ کوئی مردہ حصہ۔
3. ریورس ریٹنگ سے اوپر انڈیوسٹیو اسپائیکس۔ ہمارے 905 این ایم پارٹس 20 وولٹ ریورس کے لیے ریٹیڈ ہیں۔ گرنے والے کنارے پر رنگنگ منفی ہو جاتی ہے، اس لیے لیزر کے پار ریورس-کلیمپنگ ڈایوڈ سستے بیمہ کے مترادف ہے۔
4. ESD۔ یہ کلاس 1A کے سٹیٹک-سینسیٹو ڈیوائسز ہیں۔ گراؤنڈڈ رِسٹ سٹرپ، گراؤنڈڈ لوہا، کنڈکٹیو پیکیجنگ، اور پنز سے ہینڈل نہ کرنا۔
5. ہاٹ پلگنگ۔ ڈایوڈ کو لائیو ڈرائیور سے جوڑنا مطلب ہے کہ ڈیکپلنگ کیپسٹرز اس کے ذریعے ڈسچارج ہوں گے۔
6. ڈایوڈ میں کرنٹ لیمٹنگ نہ ہونا۔ ایک مستقل وولٹیج سپلائی بغیر ریگولیشن کے وہ سب کچھ فراہم کرے گی جو ڈایوڈ لے سکتا ہے۔ ہمیشہ کرنٹ کو ریگولیٹ کریں، وولٹیج کبھی نہیں۔
7. کونڈینسیشن۔ ڈیو پوائنٹ سے نیچے سرد پیکیج کے ساتھ آپریٹنگ کرنا فیسٹ کو نقصان پہنچاتا ہے۔ ہاؤسنگ میں خشک ہوا یا نائٹروجن اور اسٹوریج میں نمی بند کرنے والی پیکیجنگ۔

ایک کمیشننگ چیک لسٹ

• [ ] برقی پلس نہ ماپیں، بلکہ بصری پلس ماپیں: ایک فوٹو ڈایوڈ جس کی بینڈوڈتھ کم از کم 1 GHz ہو، جسے انپٹ ایمپیڈینس سے میچ شدہ اوسیلوسکوپ میں لگائیں۔
• [ ] پلس کی توانائی کو ایک معیاری توانائی میٹر کے ذریعے بھی ماپیں، کیونکہ ایک تیز اوسیلوسکوپ دھیرے دم والے پلس کے رقبے کو کم اندازہ لگا سکتا ہے۔
• [ ] درستگی سے چیک کریں کہ فلیٹ ٹاپ واقعی فلیٹ ہے: کرنٹ کو پلس کے ختم ہونے سے پہلے اس کے پلیٹو تک پہنچنا چاہیے، اور زیادہ سے زیادہ چند فیصد اوور شوٹ ہونا چاہیے۔
• [ ] ڈیوٹی سائیکل کو اس زیادہ سے زیادہ ریپیٹیشن ریٹ پر جانچیں جو پروڈکٹ کبھی بھی کمانڈ کرے گا، بشمول کسی بھی فالٹ موڈز کے۔
• [ ] پروڈکٹ کے ایک گھنٹے چلنے کے بعد، بدترین ماحولیاتی حالات میں ڈائیوڈ کے کیس کا درجہ حرارت چیک کریں۔
• [ ] تصدیق کریں کہ ریورس کلائمپ ڈائیوڈ پر موجود ہے، کیبل کے دور والے سرے پر نہیں۔
• [ ] ماپی گئی توانائی کو حساب شدہ قدر کے مقابلے میں ریکارڈ کریں۔ اگر پیمائش حساب سے 10٪ سے زیادہ کم ہو، تو وجہ لوپ یا کمپلائنس وولٹیج ہے۔