Мощный переключатель на транзисторе МДП. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки

 Комментарии к статье

На рис. 1 представлена схема одного из вариантов мощного электронного реле, предназначенного для коммутации тока нагрузки до 20 А при напряжении 5...20 В. Устройство собрано на базе мощного n-канального транзистора МДП APM2556NU, имеющего сопротивление канала не более 5,7 мОм при напряжении затвор-исток 10 В или не более 10 мОм при 4,5 В. Столь малое сопротивление открытого канала позволяет с помощью этого прибора коммутировать большой ток, причем установка транзистора на теплоотвод при невысокой частоте переключения (единицы - десятки килогерц) обычно не требуется. Устройство может быть использовано, например, как электронный включатель-выключатель выходного напряжения в мощном блоке питания, мощных источников света в аккумуляторных фонарях, низковольтных электродвигателей, тяговых электромагнитов и для множества других применений.

Использование в качестве основного коммутирующего элемента мощного транзистора МДП в сравнении с электромагнитным реле позволяет получить меньшее сопротивление "замкнутых контактов", отсутствие их выгорания и искровых помех, более высокое быстродействие (при электронном управлении). Кроме того, такой электронный переключатель будет иметь меньшие габариты и массу, чем электромагнитные реле на ток 10...20 А, а также значительно меньший ток, потребляемый цепями управления.

Управлять электронным переключателем можно двумя малогабаритными кнопками без фиксации, например, гер-коновыми, мембранными или резиновыми с токопроводящим покрытием.

Рис. 1

На рис. 2 для сравнения габаритов показаны электромагнитное реле G7L-2A-P фирмы Omron, контакты которого рассчитаны на коммутацию тока 20 А, и макет электронного реле на транзисторе МДП. Электронный узел даже при относительно просторном монтаже занимает вчетверо меньший объем (кнопки и светодиод смонтированы вне платы) и значительно легче.

Рис. 2

При подаче напряжения на вход устройства полевой транзистор VT2 остается закрытым, подключенная к выходу нагрузка - обесточенной, светодиод HL1 - выключенным. Чтобы подать напряжение на нагрузку, необходимо на короткое время нажать на кнопку SB1. Это приведет к открыванию транзистора VT1 и вслед за ним транзистора VT2.

О поступившем к нагрузке напряжении проинформирует включившийся светодиод HL1. Конденсаторы C3 и С4, а также С1, С2, С5, С6 устраняют возможное влияние на состояние транзисторов различных помех. Диоды VD2- VD5 предназначены для принудительного выключения устройства при снижении входного напряжения примерно до 3 В, что предохраняет полевой транзистор VT2 от перегревания.

Дело в том, что столь глубокое уменьшение напряжения затвор-исток транзистора VT2 резко увеличивает сопротивление канала и, как следствие, выделяемую в нем тепловую мощность, особенно при большом нагрузочном токе. Для того чтобы предохранить полевой транзистор от перегревания, предусмотрена цепь R5VD2-VD5, закрывающая оба транзистора.

Варистор RU1 и стабилитрон VD1 защищают сравнительно низковольтный полевой транзистор от всплесков напряжения, например, от ЭДС самоиндукции электродвигателя, подключенного к входу или выходу устройства, или, например, от случайного повреждения статическим электричеством при прикосновении к затвору транзистора VT2 отверткой (или другими металлическими предметами).

Для выключения устройства достаточно кратковременного замыкания контактов кнопки SB2. Управлять состоянием транзистора VT2 можно не только маломощными миниатюрными кнопками, но и, например, двумя оптронами или маломощными герконовыми реле. Следует отметить, что в выключенном состоянии переключатель практически не потребляет энергии.

Экспериментальный образец устройства был смонтирован на монтажной плате размерами 46x27 мм из стеклотекстолита навесным монтажом. Сильноточные цепи выполнены короткими отрезками монтажного провода сечением не менее 1,2 мм .

Транзистор APM2556NU в миниатюрном корпусе Т0252 допускает максимальное напряжение сток-исток 25 В. При токе стока 40 А и напряжении затвор-исток 10 В или 20 А при напряжении затвор-исток 4,5 В типовое значение сопротивления открытого канала не превышает 4,5 и 7,5 мОм соответственно. Максимально допустимый постоянный ток стока транзистора при температуре корпуса 25 °С - 60 А.

Транзистор следует припаять к теплоотводу с полезной площадью поверхности не менее 7 см2 на случай работы при пониженном напряжении питания с большим током нагрузки. При монтаже транзистора необходимо принимать меры по его защите от пробоя статическим электричеством.

Транзисторы APM2556NU, предназначенные для работы в понижающих импульсных стабилизаторах напряжения, сейчас широко используют в современных высокопроизводительных видеокартах и компьютерных системных платах. Заменить этот транзистор можно двумя соединенными параллельно миниатюрными, но имеющими вдвое большее сопротивление открытого канала транзисторами APM2510NU (8,5 МОм 10 В) или другими аналогичными, управляемыми низким напряжением затвор-исток. При использовании транзисторов с большим, чем у APM2556NU, сопротивлением канала для сохранения малого сопротивления переключательного элемента можно включить несколько однотипных полевых транзисторов, соединенных параллельно.

Транзистор 2SA733B заменим любым из серий 2SA733, 2SA992, SS9015, КТ3107, КТ6112. Вместо BZV55C15 подойдет стабилитрон 1 N4744A, TZMC-15, 2С215Ж, КС215ЖА, а вместо 1N4148 - диод 1 N914 (или любые из серий КД522, КД521). Светодиод - любой общего применения, желательно с повышенной светоотдачей, например, из серий КИПД40, КИПД66. Для каждого конкретного напряжения на нагрузке следует подбирать резистор R6 с тем, чтобы не превысить номинальный ток светодиода.

Оксидные конденсаторы - К50-68, К53-19 или импортные. Остальные - К10-17, К10-50. Варистор FNR-05K220 можно заменить любым маломощным на 18...22 В, например FNR-05K180.

Безошибочно собранное из исправных деталей устройство не требует налаживания.

В зависимости от конкретных особенностей применения предлагаемый для повторения коммутатор можно упростить или усовершенствовать. Например, если исключены всплески напряжения со стороны источника питания или подключенной нагрузки, можно обойтись без варистора RU1. Также можно отказаться от защитного стабилитрона VD1, если напряжение источника питания не превысит 15 В и исключены всякие прикосновения к выводу затвора транзистора VT2.

Если в цепь нагрузки ввести последовательно обмотку самодельного герконового реле, разомкнутые контакты которого подключены параллельно контактам кнопки SB2, то питание нагрузки будет автоматически отключаться при увеличении потребляемого ею тока выше заданного. Для изготовления такого реле на баллон геркона КЭМЗ надо намотать несколько витков толстого (диаметром 0,7...1,2 мм) обмоточного провода. Так, например, с катушкой из семи витков провода ПЭВ-2 0,68 реле сработает при токе около 5 А. Требуемое число витков для желаемого тока срабатывания защиты для конкретного экземпляра геркона определяют экспериментально.

Автор: А. Бутов

Смотрите другие статьи раздела Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Радиация для электроники опасней, чем думали 04.08.2012 Радиация может причинять электронным устройствам вдесятеро большие повреждения, чем считалось до сих пор. Такой результат был получен с помощью нового метода исследования, который использует сочетание лазеров и акустических волн. Изучение воздействия радиации на структуру используемых в электронике материалов обретает в последнее время особую важность. Поскольку в экстремальных ситуациях, таких, как аварии на атомных станциях, спасатели и ремонтники используют роботизированные устройства для проникновения на зараженную территорию. Поломка такого устройства из-за недооцененного воздействия радиации при выполнении задания может привести к крайне негативным последствиям. Радиация повреждает материалы на атомарном уровне. Современный транзистор содержит миллионы атомов и потому может пережить множество повреждений, прежде чем сломается. Однако размеры микроэлектронных устройств продолжают сокращаться, а если транзистор будет состоять всего из нескольких тысяч атомов, то даже небольшой дефект может привести его в негодность. Старые методики изучения повреждений в электронных материалах ограничены лишь выявлением крупных деформаций атомной решетки. Новый метод впервые позволяет обнаруживать нарушения в положении электронов, которые присоединены к атомам. Чтобы обнаружить подобные нарушения, ученые Эндрю Штайгервальд и Норманн Толк использовали усовершенствованную технологию когерентной акустической фононной спектроскопии (CAPS). Суть новой методики в следующем. "Представим, - говорит Штайгервальд, - что человек плавает в бассейне. Здесь человек это атом, а вода - электроны. Когда другой человек (в нашем случае играющий роль высокоэнергетической частицы) прыгает в бассейн, первый немного пододвигается, освобождая ему место. Эти небольшие изменения в местоположении трудно измерить, поэтому современные технологии их обнаружить не могут". Однако ученые нашли другой способ: обнаружение акустических волн, которые расходятся в стороны в момент удара, отражаются обратно на поверхность и позволяют обнаруживать скрытые дефекты. Новая технология уже преподнесла сюрпризы. Физики проверили ее на арсениде галлия, который широко используется в электронной промышленности. Полупроводник обстреливали атомами неона и обнаружили, что структурные повреждения распространились по объему, содержащему 1 тыс. атомов. Это значительно больше, чем показывали исследования с помощью других методов.

Другие интересные новости:

▪ Туннель под Янцзы

▪ Робот поможет одеться

▪ Обнаружены сигнальные печатные платы внутри клеток человеческого организма

▪ Вода может иметь несколько жидких состояний

▪ Нравственность, благотворительность и религия

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Применение микросхем. Подборка статей

▪ статья Моя милиция меня бережет. Крылатое выражение

▪ статья Из чего состоит глаз? Подробный ответ

▪ статья Пакетный узел. Советы туристу

▪ статья Механически прочная двухэлементая антенна Волновой канал. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Особенности конструирования УКВ аппаратуры. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026