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:

Нанопокрытие может помочь сохранить воду в озерах и водохранилищах 04.09.2026

Испарение представляет собой одну из наиболее заметных причин потери запасов пресной воды, особенно в регионах с жарким и сухим климатом. По мере повышения температуры эта проблема становится еще более актуальной: вода из озер, дамб и искусственных водохранилищ быстрее переходит в атмосферу, сокращая объем ресурсов, доступных для населения, сельского хозяйства и промышленности. Один из возможных способов замедлить этот процесс предложил физик Даниэль Кваси Кпегло, недавно получивший степень PhD по физике. Разработанная им концепция предполагает использование очень тонкого плавучего покрытия из наноматериала. Предполагается, что такой слой будет располагаться непосредственно на поверхности воды и выполнять роль своеобразного защитного "одеяла". Его задача заключается в ограничении количества инфракрасного теплового излучения Солнца, достигающего поверхности водоема, благодаря чему вода должна нагреваться медленнее и испаряться в меньшем объеме. Проблема, которую пытается решить ис ...>>

Линейная оптика Vossloh-Schwabe с равномерным освещением без бликов 04.09.2026

Плоские светильники должны одновременно обеспечивать высокую яркость, равномерное освещение и компактные размеры. При этом одна из главных технических проблем заключается в необходимости распределить свет от множества светодиодов так, чтобы на поверхности не появлялись яркие пятна и участки с недостаточной освещенностью. Компания Vossloh-Schwabe предлагает решить эту задачу с помощью специальной линейной оптики, предназначенной для светодиодов SMD W2. Оптика 1R разработана таким образом, чтобы формировать однородную яркость без бликов и одновременно уменьшать необходимую высоту светильника. Ее конструкция позволяет эффективнее использовать световой поток светодиодов, что особенно важно при создании тонких плоских осветительных систем. Оптическая эффективность достигает 96%, поэтому большая часть излучения направляется на рабочую поверхность, а потери света остаются минимальными. Главная особенность 1R - широкая фотометрическая диаграмма в форме так называемого "крыла летучей мыши ...>>

Теплицы будущего: ранняя диагностика растений и роботизация производства 03.09.2026

Современная теплица постепенно превращается из обычного сооружения для выращивания растений в высокотехнологичную производственную систему. Камеры, сенсоры и роботизированные платформы позволяют получать значительно больше информации о состоянии культуры и использовать ее для принятия решений. Однако само наличие большого количества датчиков еще не гарантирует практической пользы: важно понимать, насколько точны их показания, удобно ли устанавливать оборудование и действительно ли собранные данные помогают производителю. Именно эти вопросы специалисты Harvestis в Хоогстратене, Бельгия, ранее известного как Proefcentrum Hoogstraten, изучали в ходе испытаний современных сенсорных технологий и роботизированных решений. Особое внимание исследователи уделили автоматическому сбору информации о растениях. На демонстрациях в теплицах были представлены системы IUNU и Hortiworld, причем IUNU Luna предназначена для постоянного мониторинга культуры, прогнозирования урожая и оценки качества выпо ...>>

Случайная новость из Архива Биохимия для автомобильного топлива 24.04.2015 На дорогах можно все чаще заметить автомобили, которые вместо бензина используют газ. В основном это коммерческий транспорт - грузовики или автобусы, для которых на газе ездить экономически выгоднее. Внутри красных баллонов с надписью "огнеопасно" обычно скрывается газ пропан или его смесь с другими углеводородами, например, бутаном. Все эти углеводороды получаются путем переработки добытых из недр земли газа или нефти, которые человечество научилось использовать в качестве топлива или же сырья для производства всевозможных видов пластмасс. Однако в последнее время широко развились технологии получения топлива из биологического сырья. Но если такие термины, как биоэтанол или биодизель уже давно на слуху, то как обстоят дела с "биогазом"? Из биологических отходов научились получать метан - простейший из ряда углеводородов. Для этого используют специальные биореакторы. В них особые типы бактерий перерабатывают биомассу, в результате чего образуется смесь газов, состоящая в основном из нужного нам метана. Дальше его можно очистить от примесей, закачать в специальные емкости под давлением и использовать в качестве топлива. Такой процесс создан, отработан и уже существуют автобусы, которые ездят на биогазе. Однако есть одна проблема, и заключается она в отличии свойств метана от более тяжелых газов. Дело в том, что пропан и бутан можно перевести в жидкое состояние при обычной температуре и относительно невысоком давлении. Взять, к примеру, обычную бытовую зажигалку - тонкого корпуса из прозрачного пластика хватает, чтобы безопасно хранить сжиженный углеводород. А вот с метаном так не получится - чтобы перевести метан в жидкость, его придется охладить до температуры в - 82оС. Поэтому, чтобы запастись необходимым количеством метана, приходится использовать емкость, которая сможет выдержать давление в несколько сотен атмосфер. Это делает метан намного менее удобным топливом для транспорта по сравнению с пропаном. Однако если бактерии, которые могут синтезировать метан, существуют, то вот с синтезом сложных углеводородов все намного более печально: в природе нет таких биологических процессов, в результате которых образовывался бы пропан. Исследователи из отделения биотехнологий университета Манчестера взялись за решение этой проблемы и придумали способ, как получить биопропан. Для этого они искусственно изменили биохимический процесс, по которому бактерия E. coli может производить спирт - бутанол. Бутанол или бутиловый спирт отличается от всем известного этилового спирта длиной углеродной цепочки - в ней четыре атома углерода, а не два, как у этанола. Биохимикам удалось изменить направление процесса так, что на последней стадии реакции вместо бутанола получался пропан. Конечно, пока что это не более чем лабораторное исследование, которое показало способ, по которому можно получать сложные углеводороды биологического происхождения. Однако у него есть шанс стать основой альтернативного способа получения эффективного топлива.

Другие интересные новости:

▪ LG будет закупать LCD панели от Sharp

▪ Термомаскировка для электроники

▪ Датчики изображения с пикселями 1 мкм

▪ Домашний робот Omate Yumi

▪ Цемент хорошо поглощает углекислый газ

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Шпионские штучки. Подборка статей

▪ статья Андре Жид. Знаменитые афоризмы

▪ статья Что такое малярия? Подробный ответ

▪ статья Руководитель курьерской службы. Должностная инструкция

▪ статья Автономное охранное устройство на ИК лучах. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Горящая свеча из кармана. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026