Низковольтный прерыватель тока нагрузки. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

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

 Комментарии к статье

Предлагаемый ниже прерыватель тока отличает от подобных устройства аналогичного назначения малое падение напряжения на открытом коммутирующем элементе и малый собственный потребляемый ток в течение той части периода работы, когда этот элемент закрыт.

Прерыватель способен работать в широком интервале тока нагрузки - от единиц миллиампер до десятков ампер на частоте от долей герц до десятков килогерц. В качестве нагрузки может быть использована лампа накаливания, светодиод с токоограничительным резистором, динамическая головка, автомобильная сирена, обмотка рвле или трансформатора и другие потребители тока.

Рис. 1

Принципиальная схема прерывателя показана на рис. 1. На полевом транзисторе VT1 и логических элементах DD1.1, DD1.2 построен генератор прямоугольных импульсов. Частота их следования задана резистором R3 и конденсатором С2, а резистор R4 и диод VD1 обеспечивают скважность импульсов, равную двум. Резистор R5 образует цепь положительной ОС, увеличивающей скорость переключения элементов микросхемы DD1.

Такое построение генератора значительно снижает ток, потребляемый микросхемой DD1, поскольку в линейном режиме работает только транзистор VT1. Кроме этого, оно существенно упрощает частотозадающую цепь.

Узел на транзисторах VT2, VT3 блокирует работу прерывателя при уменьшении напряжения питания ниже 8 В. Это необходимо, чтобы предотвратить перегревание мощного полевого транзистора VT4 из-за его неполного открывания пои пониженном напряжении питания.

При снижении напряжения питания эмиттерный переход транзистора VT3, работающий как стабилитрон, закрывается, следом за ним закрывается транзистор VT2. Высокий уровень на нижнем по схеме входе элемента DD1.2 сменяется низким, в результате чего работа генератора останавливается в положении, когда на выходе элементов DD1.3, DD1.4 низкий уровень. Транзистор VT4 при этом закрыт, ток через нагрузку не протекает.

Резистор R9 улучшает запуск генератора при плавном повышении напряжения питания. Конденсаторы С4, С5 защищают узел управления работой генератора от помех.

Слаботочные узлы прерывателя получают питание от параметрического стабилизатора, собранного на элементах R11, VD2, VD3. Диод VD4 защищает устройство от аварийной перемены полярности напряжения питания. Когда нагрузка RH обесточена, конденсатор СЗ накапливает энергию, необходимую для поддержания напряжения затвор-исток транзистора VT4 на уровне не ниже 10 В в те интервалы времени, когда он открыт и напряжение питания прерывателя близко к нулю.

При номинальном напряжении питания стабилитроны VD2, VD3 закрыты и не увеличивают потребляемый прерывателем ток, который в паузах, когда питание на нагрузку не подается, не превышает 300 мкА. Варистор RU1 защищает полевой транзистор VT4 от всплесков напряжения, создаваемых индуктивной составляющей нагрузки (например, обмоткой повышающего трансформатора преобразователя напряжения для лампы дневного света или люстры Чижевского). Плавкая вставка FU1 защищает транзистор VT4 от перегрузки чрезмерно большим током.

Устройство собрано навесным способом на монтажной плате размерами 64x45 мм. Все резисторы - МЛТ, С1 -4 или импортные. Конденсатор СЗ - импортный, С2 - любой малогабаритный пленочный, например К73-17, остальные - любые.

Вместо диодов 1N4148 подойдут любые из серий КД521, КД522, КД103. Стабилитроны КС168А можно заменить на КС407Д, 1N4736A. Полевой транзистор КП501А заменим любым из серий КП501, КП502, КП504 или импортным ZVN2120, BSS88. Вместо 2SA933 подойдет любой р-п-р транзистор из серийБ89012, КТ3107. Транзистор КТ645Б можно заменить любым из серий КТ645, КТ315. Они обычно имеют напряжение лавинного пробоя эмиттерного перехода около 7 В, транзисторы же серии КТ3102 - около 8 В, а, например, импортные 2SC3330, 2SC1740 - около 9...10 В. Чем меньше это напряжение, тем при меньшем напряжении питания прекратит работу генератор. При замене транзисторов не следует забывать о различиях в их цоколевке.

Полевой транзистор IRFZ30 имеет сопротивление открытого канала не более 0,05 Ом, рассчитан на напряжение сток исток 50 В, максимальный ток стока 30 А и может рассеивать мощность до 90 Вт. Его можно заменить на IRFZ34, IRFZ42. Цоколевка этих транзисторов одинакова.

Вместо CNR07D470K подойдут варисторы FNR-05K470, FNR-07K470.

С указанными на схеме номиналами элементов С2, R3, R4 частота переключения прерывателя около 1 Гц, что подходит, например, для его работы в системе аварийной автомобильной сигнализации, указателей поворота, в новогодней иллюминации. С конденсатором С2 емкостью 470 пФ частота генератора повысится до 2 кГц и тогда при напряжении питания 12 В прерыватель можно нагрузить вторичной обмоткой звукового трансформатора ТВ-ЗШ (его магнитопровод следует полностью разобрать и собрать заново, разместив пластины "вперекрышку") от лампово-полупроводникового телевизора, а подключенная к первичной обмотке этого трансформатора лампа накаливания мощностью 15...25 Вт на напряжение 20 В будет светить полным накалом. В таком качестве прерыватель можно использовать как преобразователь напряжения, например, для питания низковольтного маломощного электропаяльника.
Если необходимо по тем или иным причинам изменить скважность импульсов генератора, это можно реализовать подборкой резистора R4.

Описанное устройство может работать и при напряжении питания, большем 12 В, требуется только выбрать резистор R11 такого сопротивления, чтобы ток через стабилитроны VD2, VD3 был близок к номинальному. Так, например, при напряжении питания 24 В сопротивление этого резистора должно быть равным 3,6 кОм, а мощность рассеяния - не менее 1 Вт.

Чем больше рабочая частота прерывателя, тем больше потери мощности на переключение транзистора VT4. Это потребует его установки на теплоотвод с большей теплоотводящей поверхностью.

Фото одного из вариантов конструкции прерывателя тока показано на рис. 2.

Литература

1. Кожуров А. Коммутатор нагрузки. - Радио, 1991, № 7, с. 37- 39.
2. Чуднов В., Диалектов В. Работа коммутатора со слаботочной нагрузкой. - Радио, 1997, № 11, с. 53.

Автор: А.Бутов, с.Курба Ярославской обл.; Публикация: radioradar.net

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:

Генетика узоров на крыльях бабочек 07.09.2024

Бабочки давно привлекают внимание людей своими яркими и сложными узорами на крыльях. Эти удивительные образы служат не только для красоты, но и выполняют важные функции в жизни насекомых, такие как маскировка и привлечение партнеров. Недавнее открытие международной группы ученых проливает новый свет на генетические механизмы, ответственные за формирование этих узоров. До недавнего времени считалось, что ключевую роль в создании цветовых узоров на крыльях бабочек играют белки, производимые в клетках. Они обеспечивают расположение и распределение пигментов, которые и создают разнообразие цветов и оттенков. Однако новое исследование показало, что этот процесс гораздо сложнее и включает неожиданные механизмы на уровне генетики. Ученые обнаружили, что определяющим фактором в создании узоров на крыльях бабочек является не производство белков, как предполагалось ранее, а специфические молекулы РНК. Эти молекулы, производимые особым геном, играют решающую роль в контроле за формированием ...>>

Технология испарения пластика 07.09.2024

В наше время проблема пластиковых отходов стоит как никогда остро. Пластик, который окружает нас повсюду, загрязняет окружающую среду и требует решений для его эффективной переработки. Одним из таких решений стало новое открытие ученых из Калифорнийского университета в Беркли, которое обещает изменить подход к переработке пластика и приближает нас к созданию круговой экономики, где отходы становятся ценным ресурсом. Исследователи разработали инновационный химический процесс, который позволяет разлагать полиэтилен и полипропилен - главные компоненты одноразового пластика - до их исходных мономеров. Эти мономеры, в свою очередь, можно использовать для создания новых пластиков. Такой подход не только сокращает потребность в ископаемом сырье, но и открывает возможности для многократного использования материалов. Ключевым достижением стало замещение дорогих и нестабильных катализаторов, применяемых ранее, на более доступные и устойчивые. Новые катализаторы на основе натрия и вольфрама ...>>

Дружба детей из разных социальных слоев помогает снизить уровень бедности 06.09.2024

Социальные связи играют важную роль в жизни человека, влияя на его перспективы, карьеру и уровень дохода. Недавние исследования американских ученых показали, что дружба между детьми из семей с разным материальным положением может оказать значительное влияние на снижение уровня бедности. Такой неожиданный вывод подчеркивает важность социального взаимодействия между разными слоями общества и открывает новые возможности для преодоления экономического неравенства. Группа исследователей из США провела масштабное исследование, посвященное изучению дружбы между детьми из богатых и бедных семей. Результаты показали, что такие межклассовые дружеские связи, сформированные в раннем возрасте, способствуют увеличению доходов детей из малообеспеченных семей в будущем. Это происходит за счет того, что такие дружеские отношения открывают доступ к новым социальным сетям и возможностям, которые в ином случае могли бы быть недоступны. В разных странах существуют различные механизмы, которые позволя ...>>

Случайная новость из Архива Свет ведет к квантовому миру и ускорению сверхтоков 22.05.2020 Ученые уже смогли использовать световые волны, чтобы создать ускорение сверхтоков и получить доступ к уникальным свойствам квантового мира, в том числе и к запрещенным световым излучениям. Научный мир считает, что когда-нибудь в будущем эти уникальные технологии могут быть применены к высокоскоростным квантовым компьютерам и к другим, более совершенным технологиям. В сверхтоках ученые смогли наблюдать невероятное явление. Электрический заряд может двигаться сквозь материалы без сопротивления и при сверхнизких температурах. Обычными законами физики это запрещено, такое явление нарушает симметрию. Однако, как считает Джиганг Ван, профессор физики и астрономии из Университет штата Айова, это существует. Впервые исследователи смогли применить световые импульсы с терагерцовыми частотами для ускорения электронных пар, известных как куперовские пары. Они были пропущены внутри сверхтоков. При этом в одну секунду смогли проходить триллионы импульсов. Ученые определили путь, который создаваться парами электронов, находившихся в ускорении. Этот метод дал возможность обнаружить свет с удвоенной частотой входящей энергии, которая используется для ускорения электронов. Но ранее всегда считалось, что терагерцевые терагерцовые излучения второй гармоники в сверхпроводниках невозможно. А на самом деле это не так. Исследователи использовали терагерцевые лазерные вспышки как фрагмент управления для ускорения сверхтоков и доступа к новым и потенциально полезным квантовым состояниям вещества. Запрещенный свет смог дать ученые доступ к экзотическому классу квантовых явлений - энергии и частиц в небольшом масштабе атомов. Добиться таких результатов удалось благодаря использованию особого инструмента, который называется квантовая терагерцовая спектроскопия. Ее особенность заключается в способности визуализировать и направлять электроны. Ученые утверждают, что доступ к этому и другим квантовым явлениям может помочь стимулировать крупные инновации.

Другие интересные новости:

▪ Защита датчиков робомобилей от насекомых

▪ Электрокар мощностью 3000 л.с.

▪ Ультратонкие радиаторы серии XSPC TX

▪ Плутон излучает рентгеновское излучение

▪ Обезболивающее из самого острого вещества в мире

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Цифровая техника. Подборка статей

▪ статья Что пройдет, то будет мило. Крылатое выражение

▪ статья Кто такие биндюжники? Подробный ответ

▪ статья Стрелолист. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Виды биотоплива. Общие положения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Распределительные устройства и подстанции напряжением выше 1 кB. Общие требования. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2024