Мощный переключатель на полевых транзисторах, 20 ампер. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

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

 Комментарии к статье

Современные мощные ключевые полевые транзисторы отличаются очень низким сопротивлением канала в открытом состоянии, зачастую даже ниже сопротивления замкнутых контактов электромагнитного реле или механического выключателя, ведь на сопротивление механических контактов влияет коррозия, загрязнение, подгорание. Этих недостатков у ключевого полевого транзистора нет. К тому же низкое сопротивление открытого канала, даже при значительном токе и большой мощности нагрузки, делает рассеиваемую мощность на транзисторе самой минимальной. Поэтому, зачастую, для коммутации киловаттных нагрузок ключевому полевому транзистору не требуется даже простейшего радиатора.

Здесь приводится схема электронного переключателя двух нагрузок напряжением питания от 5 до 20 В при токе до 20 А. Основой схемы являются два ключевых полевых транзистора APM2556NU, у которых сопротивление открытого канала не превышает 0,006 Ом. Это значит, что при напряжении 20 В и токе нагрузки 20 А (то есть, при мощности нагрузки 400 Вт) мощность на открытом канале транзистора не превысит 2...4 Вт.

Переключатель управляется двумя квазисенсорными (без фиксации) кнопками, кратковременным нажатиями которых можно переключать нагрузки. Одновременно нагрузки включить нельзя, даже при одновременном нажатии обеих кнопок обе нагрузки выключаются. Есть аварийный вход блокировки, при подаче на который напряжения от напряжения питания до 50 В выключаются обе нагрузки. Этот вход можно использовать в различных защитных цепях, когда нужно экстренно отключить любую из включенных нагрузок, и возможность их включения кнопками заблокировать.

Нагрузки подключаются между плюсом питания и соответствующим выходом схемы. Состояние переключателя индицируется двумя светодиодами.

Принципиальная схема показана на рисунке.

Устройством управления служит RS-триггер на микросхеме D1 Выводы 2 и 12 служат для переключения устойчивых состояний триггера. Эти выводы через резисторы R1 и R3 подтянуты к нулю. Сопротивление резисторов взято относительно маленьким (обычно в таких схемах используют резисторы на десятки-сотни килоом). В первом варианте стояли резисторы на 56 кОм, но в последствии выяснилось что в момент включения мощной нагрузки возникает имульс-помеха которая сбрасывает триггер и переводит схему в автоколебательный режим. Чтобы этого не происходило сопротивление входов триггера пришлось понизить путем снижения сопротивления подтягивающих резисторов, а так же дополнительно установить конденсаторы С2 и С3, повышающие стабильность работы триггера в условиях импульсных помех.

Нажатие кнопки S2 приводит к появлению логической единицы на выводе 13. Транзистор VT2 открывается и включает нагрузку 2. При этом на выводе 1 - ноль, поэтому VT1 выключен и нагрузка 1 соответственно тоже выключена. При нажатии кнопки S1 единица появляется на выводе 1 D1 и открывается транзистор VT1 нагрузка 1 включается, а на выводе 13 появляется ноль, поэтому нагрузка 2 выключается. Резисторы R6 и R7 нужны для снижения влияния емкости затвора полевого транзистора на выход микросхемы. Емкость затвора довольно высока, поэтому при резком изменении на нем напряжения имеет место довольно большой ток зарядки этой емкости. Резисторы ограничивают этот ток до безопасного для микросхемы уровня. Диоды VD3 и VD4 помогают разряжать емкость затвора при закрытии транзистора.

Соединенные вместе выводы 3 и 11 используются для создания точки блокировки. Эти выводы резистором R2 подтянуты к нулю, поэтому пока на входе блокировки нет напряжения (или это напряжение мало) они не влияют на работу триггера. Но при подаче на них напряжения уровня логической единицы происходит принудительный перевод обоих элементов D1.1 и D1.2 в состояние логического нуля на выходе. То есть, когда на данной точке логическая единица обе нагрузки выключены независимо от предшествующего состояния.

Напряжение, поступающее на вход блокировки может поступать от какой-то схемы или системы блокировки. Величина этого напряжения, желательно, не должна быть больше напряжения питания схемы. Однако, наличие стабилитрона VD1 и резистора R4 позволяет использовать для блокировки напряжение до 50 В включительно (можно и больше, но есть опасность повреждения стабилитрона, а вслед за ним, и микросхемы).

Напряжение питания нагрузки может быть от 5 до 20 В. При этом напряжение питания микросхемы не должно превышать 15 В. Для уменьшения максимального напряжения питания D1 установлена цепь R5-VD2. Эта цепь при питании от источника более 15 В работает как параметрический стабилизатор и не допускает превышения напряжения на микросхеме. При питании напряжением ниже 15 В схема не работает как стабилизатор, так как стабилитрон закрыт, а только совместно с С1 как блокировочная RC-цепочка по цепи питания.

Снижать напряжение ниже 5 В нельзя, так как при этом напряжение на затворе открытого транзистора окажется недостаточным для его полного открывания. Канал транзистора откроется не полностью, то есть будет иметь более высокое сопротивление, а это приведет к тому, что мощность, рассеиваемая на нем резко возрастет, что может привести к повреждению транзистора.

При монтаже нужно обеспечить достаточную ширину дорожек, идущих к стоку и истоку транзисторов от нагрузки и от минуса питания. Монтажные проводники тоже должны быть достаточно толстыми. Проводники схемы управления на D1 могут быть тонки, то есть, любой разумной толщины, так как там ток небольшой.

Транзисторы APM2556NU можно заменить другими с аналогичными характеристиками. Если транзисторов с столь низким сопротивление открытого канала пробрести не удается, но есть транзисторы с вдвое большим сопротивление - можно вместо одного транзистора использовать два включенных параллельно. Либо работать на более низком максимальном токе, либо использовать радиатор для отвода избытка тепла.

Стабилитроны BZV55C15 можно заменить на 1N4744A, КС215, КС515, Д814Д. В принципе, здесь можно использовать любые стабилитроны на напряжение не ниже 10 В и не больше 15 В.

Микросхему К561ЛЕ6 можно заменить аналогом CD4002 или микросхемой К561ЛЕ10 (аналог CD4025). Микросхема К561ЛЕ10 отличается тем, что у нее есть три трех-входовых элементов ИЛИ-НЕ. Два используются в этой схеме, а один лишний остается свободным. Чтобы он не повредился статическим электричеством входы свободного элемента нужно соединить с 7 или 14 выводом микросхемы. Все элементы микросхемы физически взаимосвязаны, поэтому даже повреждение ненужного элемента может отрицательно сказаться и на других элементах микросхемы. Еще можно использовать микросхему К561ЛП4, в ней есть два трех-входовых элемента ИЛИ-НЕ и один одно-входовый инвертор, он остается свободным (его вход соединить с выводом 7 или 14).

Диоды 1N4148 можно заменить практически любыми маломощными импульсными диодами, например КД522.

Варистор FNR05K220 можно заменить любым варистором на напряжение около 20 В.

Светодиоды - любые индикаторные.

Собранное без ошибок устройство, при исправности всех деталей налаживания не требует.

Автор: Лыжин Р.

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:

Определена масса света 09.09.2024

Вопрос о том, имеет ли свет массу, давно занимает умы ученых. Если бы оказалось, что фотон, частица света, действительно обладает ненулевой массой, это перевернуло бы наше понимание Вселенной и основополагающих законов физики. Недавнее исследование, проведенное командой ученых из Сычуаньского университета науки и техники, Китайской академии наук и Нанкинского университета, сделало значительный шаг в этом направлении, установив новый предел для возможной массы фотона. Исследование основывалось на анализе данных, собранных с помощью массива синхронизации пульсаров Паркса, а также на наблюдениях быстрых радиовсплесков - загадочных и мощных сигналов, исходящих из далеких галактик. Пульсары, являющиеся нейтронными звездами, испускающими регулярные пульсирующие лучи радиоволн, и радиовсплески, наблюдаемые в межгалактическом пространстве, предоставляют уникальные возможности для исследования природы света. Основное внимание в исследовании было уделено так называемой мере дисперсии - хар ...>>

Плазма способна изменять магнитные поля 09.09.2024

Взаимодействие плазмы с магнитными полями остается одной из ключевых загадок как в астрофизике, так и в разработке термоядерных реакторов. Плазма, состоящая из заряженных частиц, играет важную роль во многих космических и лабораторных процессах. От взаимодействия плазмы с магнитными полями зависит многое - от поведения звезд до перспектив создания устойчивой термоядерной энергии на Земле. Новое открытие ученых из Принстонской лаборатории физики плазмы в США обещает изменить наше понимание этих сложных процессов. Исследователи разработали инновационный метод, позволяющий с беспрецедентной точностью зафиксировать, как плазма взаимодействует с магнитными полями. С помощью протонной радиографии они смогли визуализировать эти взаимодействия, что ранее было недоступно. Процесс начинается с создания плазмы, которую получают, направляя мощный лазер на небольшой пластиковый диск. Одновременно создаются протоны - частицы, которые физики использовали в качестве диагностического инструмента. ...>>

Мужчины вредят природе больше женщин 08.09.2024

Вопрос о том, кто больше вредит окружающей среде - мужчины или женщины, оказался в центре внимания после публикации нового исследования шведских ученых. Результаты исследования показывают, что мужчины, по сравнению с женщинами, способствуют большему выбросу вредных веществ в атмосферу. Причем это связано не с профессиональной деятельностью или владением предприятиями, а с различиями в потребительском поведении. Исследование выявило, что мужчины тратят на 16% больше средств на товары и услуги, которые оказывают значительное негативное воздействие на окружающую среду. В первую очередь речь идет о продуктах, производство и использование которых сопровождается повышенным уровнем выбросов парниковых газов, способствующих глобальному потеплению. Хотя женщины расходуют сопоставимое количество денег, они выбирают товары и услуги, менее вредные для экологии. Наиболее заметная разница была обнаружена в расходах на автомобильное топливо. Мужчины значительно чаще покупают бензин и дизельное ...>>

Случайная новость из Архива Рыбы тоже разговаривают 31.01.2022 Ученые из Корнельского университета (США) показали, что рыбы гораздо чаще общаются звуками, чем принято считать. А некоторые виды используют такой способ коммуникации уже по крайней мере 155 миллионов лет. Авторы рассмотрели группу лучеперых рыб и обнаружили среди них 175 семейств, включающих две трети видов, которые могут общаться с помощью звуков. Изучив генеалогическое древо рыб, авторы исследования выяснили, что звук в коммуникации рыб был настолько важен, что этот способ общения эволюционировал как минимум 33 раза за миллионы лет. О чем же говорят рыбы? С помощью звуков они либо пытаются привлечь партнера, либо защищают источник пищи или территорию, либо дают другим знать, где они находятся. В своей работе ученые использовали три источника информации: существующие записи и научные статьи, описывающие звуки рыб; данные об анатомии рыб, чтобы выяснить, есть ли у них необходимые инструменты для создания звуков: определенные кости, воздушный пузырь и мышцы, специфические для звучания; и ссылки в литературе XIX века до изобретения подводных микрофонов.

Другие интересные новости:

▪ Обезболивающее из самого острого вещества в мире

▪ Полезная говядина

▪ Производство метанола при комнатной температуре

▪ Турбулентность выявляется лидаром

▪ Перед взрывом сфотографировать

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электрику. ПУЭ. Подборка статей

▪ статья Не без добрых душ на свете. Крылатое выражение

▪ статья Как прыгает кенгуру? Подробный ответ

▪ статья Плотник. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Усилитель мощности звуковой частоты (УМЗЧ) 2x40W на микросхеме TDA2051. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Источник для ремонта автомобильного электрооборудования и зарядки аккумуляторов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2024