Comutatoarele MOSFET electronice de mare putere sunt un element de bază în electronicele de larg consum și de specialitate și pot fi utile pentru controlul sarcinilor mari de curent continuu fără a utiliza întrerupătoare de curent ridicat care se pot arde și uza contactele în timp. După cum se știe, tranzistoarele cu efect de câmp MOSFET sunt capabile să funcționeze cu tensiuni și curenți foarte mari. Care este foarte solicitat pentru conectarea sarcinilor în diferite circuite de putere.

Circuitul comutatorului electronic

Acest circuit permite comutarea ușoară a impulsurilor de joasă tensiune (5V) pentru a conduce sarcini mari DC. Puterea tranzistorului MOSFET indicată în circuit este potrivită pentru a rezista la tensiuni și curenți de până la 100 V, 75 A (pentru NTP6411). Acest comutator electronic poate fi folosit în locul releelor ​​din modulele vehiculului dumneavoastră.

Un comutator obișnuit sau o intrare de impuls poate fi folosită pentru a activa tranzistorul. Puteți selecta metoda de introducere prin instalarea unui jumper pe partea corespunzătoare. Intrarea pulsului va fi probabil cea mai utilă. Circuitul a fost proiectat pentru utilizare cu 24V, dar poate fi adaptat pentru a funcționa cu alte tensiuni (testele au fost bune la 12V). Comutatorul trebuie să funcționeze și cu alte MOSFET-uri N-canal. Este inclusă o diodă de protecție D1 pentru a preveni supratensiunile cauzate de sarcinile inductive. LED-urile oferă o indicație vizuală a stării tranzistorului. Terminalele cu șurub permit conectarea dispozitivului la module diferite.

După asamblare, întrerupătorul a fost testat timp de 24 de ore împreună cu electrovalva (24 V / 0,5 A) iar tranzistorul a fost rece la atingere chiar și fără radiator. În general, acest circuit poate fi recomandat pentru cea mai largă gamă de aplicații - atât în ​​iluminatul LED, cât și în electronica auto, pentru a înlocui releele electromagnetice convenționale.

Comutatorul de coridor este foarte familiar electricienilor de generație mai veche. În zilele noastre un astfel de dispozitiv este oarecum uitat, așa că va trebui să vorbim pe scurt despre algoritmul de funcționare a acestuia.

Imaginați-vă că părăsiți o cameră într-un coridor care nu are ferestre. Dai comutatorul lângă uşă, iar lumina se aprinde pe coridor. Să numim acest comutator primul.

Ajunși la capătul opus al coridorului, înainte de a ieși în stradă, stingi lumina cu al doilea întrerupător situat lângă ușa de ieșire. Dacă încă mai a rămas cineva în cameră, atunci la plecare, el poate aprinde lumina cu primul întrerupător și o poate stinge cu al doilea. La intrarea pe coridor din stradă, lumina este aprinsă de al doilea întrerupător, iar în cameră este stinsă de primul.

Deși întregul dispozitiv se numește comutator, este nevoie de două comutatoare pentru a face unul. Comutatoarele obișnuite nu vor funcționa aici. Diagrama unui astfel de comutator de coridor este prezentată în Figura 1.

Figura 1. Comutator de coridor cu două întrerupătoare.

După cum se poate vedea din figură, circuitul este destul de simplu. Lumina se va aprinde dacă ambele întrerupătoare S1 și S2 sunt conectate la același fir, superior sau inferior, așa cum se arată în diagramă. În caz contrar, lampa se stinge.

Pentru a controla o sursă de lumină din trei locuri, nu neapărat un bec, pot fi mai multe lămpi sub tavan, circuitul este diferit. Este prezentat în figura 2.

Figura 2. Comutator de coridor cu trei comutatoare.

În comparație cu prima schemă, această schemă este ceva mai complicată. Un nou element a apărut în el - comutatorul S3, care conține două grupuri de contacte de comutare. În poziția contactelor indicate în diagramă, lampa este aprinsă, deși de obicei este indicată poziția în care consumatorul este oprit. Dar cu această schiță, este mai ușor să urmăriți calea curentului prin comutatoare. Dacă acum oricare dintre ele este mutat în poziția opusă celei indicate în diagramă, lampa se va stinge.

Pentru a urmări calea curentă pentru alte poziții ale comutatorului, pur și simplu mișcați degetul de-a lungul diagramei și mutați-le mental în toate pozițiile posibile.

De obicei, această metodă vă permite să vă ocupați de circuite mai complexe. Prin urmare, aici nu este oferită o descriere lungă și plictisitoare a funcționării circuitului.

Această schemă vă permite să controlați iluminarea din trei locuri. Poate găsi aplicație într-un coridor în care se deschid două uși. Desigur, s-ar putea argumenta că în acest caz este mai ușor să instalați un senzor de mișcare modern, care chiar monitorizează dacă este zi sau noapte. Prin urmare, iluminatul nu se va aprinde în timpul zilei. Dar, în unele cazuri, o astfel de automatizare pur și simplu nu va ajuta.

Imaginați-vă că un astfel de întrerupător triplu este instalat într-o cameră. O cheie este situată la ușa din față, alta deasupra biroului și a treia lângă pat. La urma urmei, automatizarea poate aprinde lumina atunci când pur și simplu vă întoarceți dintr-o parte în alta în timpul somnului. Puteți găsi mult mai multe condiții în care este nevoie de un circuit fără automatizare. Aceste comutatoare sunt, de asemenea, numite acceptabil, și nu doar clopoți.

Teoretic asa comutator de trecere Se poate face cu un număr mare de comutatoare, dar acest lucru va complica semnificativ circuitul cu tot mai multe grupuri de contacte; Chiar și doar cinci întrerupătoare vor face circuitul incomod pentru instalare și pur și simplu înțelegerea principiilor funcționării acestuia.

Ce se întâmplă dacă un astfel de comutator este necesar pentru un coridor în care se deschid zece sau chiar douăzeci de camere? Situația este destul de reală. Există suficiente astfel de coridoare în hoteluri provinciale, cămine pentru studenți și fabrici. Ce să faci în acest caz?

Aici electronicele vin în ajutor. La urma urmelor Cum funcționează un comutator de trecere? Când apăsați o tastă, lumina se aprinde și rămâne aprinsă până când apăsați pe alta. Acest algoritm de operare seamănă cu funcționarea unui dispozitiv electronic - un declanșator. Puteți citi mai multe despre diversele declanșatoare în seria de articole „”.

Dacă stai și apeși aceeași tastă, lumina se va aprinde și se va stinge alternativ. Acest mod este similar cu funcționarea unui declanșator în modul de numărare - odată cu sosirea fiecărui impuls de control, starea declanșatorului se schimbă la opus.

În acest caz, în primul rând, ar trebui să acordați atenție faptului că, atunci când utilizați un declanșator, tastele nu ar trebui să fie fixate: sunt suficiente doar butoanele, precum butoanele de clopoțel. Pentru a conecta un astfel de buton ai nevoie doar de două fire, și nici măcar de unele foarte groase.

Și dacă conectați altul în paralel cu un buton, obțineți un comutator de trecere cu două butoane. Fără a schimba nimic în schema circuitului, puteți conecta cinci, zece sau mai multe butoane. Circuitul care utilizează declanșatorul K561TM2 este prezentat în Figura 3.

Figura 3. Comutator de trecere pe declanșatorul K561TM2.

Declanșatorul este activat în modul de numărare. Pentru a face acest lucru, ieșirea sa inversă este conectată la intrarea D. Aceasta este o conexiune standard, în care fiecare impuls de intrare la intrarea C schimbă starea declanșatorului în invers.

Impulsurile de intrare sunt obținute prin apăsarea butoanelor S1…Sn. Lanțul R2C2 este proiectat pentru a suprima săritura de contact și a forma un singur impuls. Când apăsați butonul, condensatorul C2 este încărcat. Când butonul este eliberat, condensatorul este descărcat prin intrarea C a declanșatorului, formând un impuls de intrare. Acest lucru asigură funcționarea fără probleme a întregului comutator.

Lanțul R1C1 conectat la intrarea R a flip-flop-ului oferă o resetare atunci când alimentarea este pornită inițial. Dacă această resetare nu este necesară, atunci intrarea R ar trebui să fie pur și simplu conectată la firul de alimentare comun. Dacă îl lăsați doar „în aer”, atunci declanșatorul va percepe acest lucru ca un nivel ridicat și va fi în starea zero tot timpul. Deoarece intrările RS ale declanșatorului sunt prioritare, furnizarea de impulsuri către intrarea C nu va putea schimba starea declanșatorului, întregul circuit va fi inhibat și inoperabil.

O etapă de ieșire care controlează sarcina este conectată la ieșirea directă a declanșatorului. Cea mai simplă și mai fiabilă opțiune este un releu și un tranzistor, așa cum se arată în diagramă. O diodă D1 este conectată în paralel la bobina releului, al cărei scop este de a proteja tranzistorul de ieșire de tensiunea de auto-inducție atunci când releul Rel1 este oprit.

Cipul K561TM2 dintr-un pachet conține două declanșatoare, dintre care unul nu este utilizat. Prin urmare, contactele de intrare ale unui declanșator neutilizat ar trebui să fie conectate la un fir comun. Aceștia sunt pinii 8, 9, 10 și 11. Această conexiune va împiedica defectarea microcircuitului din cauza electricității statice. Pentru microcircuitele CMOS, o astfel de conexiune este întotdeauna necesară. Tensiunea de alimentare de +12 V trebuie aplicată la pinul 14 al microcircuitului, iar pinul 7 trebuie conectat la firul de alimentare comun.

Ca tranzistor VT1, puteți utiliza KT815G, diodă D1 tip 1N4007. Releul este de dimensiuni mici, cu o bobină de 12 V. Curentul de funcționare al contactelor este selectat în funcție de puterea lămpii, deși poate exista orice altă sarcină. Aici cel mai bine este să folosiți relee importate precum TIANBO sau altele asemenea.

Sursa de alimentare este prezentată în Figura 4.

Figura 4. Alimentare.

Alimentarea se realizeaza conform unui circuit transformator folosind un stabilizator integrat 7812, asigurand o tensiune constanta de 12V la iesire. Ca transformator de rețea este utilizat un transformator cu o putere de cel mult 5...10 W cu o tensiune secundară de 14...17V. Puntea de diode Br1 poate fi folosită ca KTs407 sau asamblată din diode 1N4007, care sunt în prezent foarte comune.

Condensatoare electrolitice importate, cum ar fi JAMICON sau similare. Acum sunt, de asemenea, mai ușor de cumpărat decât piesele produse pe plan intern. Deși stabilizatorul 7812 are protecție încorporată la scurtcircuit, ar trebui să vă asigurați că este instalat corect înainte de a porni dispozitivul. Această regulă nu trebuie uitată niciodată.

Sursa de alimentare, realizata conform circuitului specificat, asigura izolarea galvanica fata de reteaua de iluminat, ceea ce permite folosirea acestui dispozitiv in incaperi umede, precum beciuri si subsoluri. Dacă nu există o astfel de cerință, atunci sursa de alimentare poate fi asamblată folosind un circuit fără transformator, similar cu cel prezentat în Figura 5.

Figura 5. Sursă de alimentare fără transformator.

Această schemă vă permite să renunțați la utilizarea unui transformator, care în unele cazuri este destul de convenabil și practic. Adevărat, butoanele și întreaga structură în ansamblu vor avea o legătură galvanică cu rețeaua de iluminat. Nu trebuie să uitați de acest lucru și să respectați regulile de siguranță.

Tensiunea de rețea redresată este furnizată prin rezistorul de balast R3 la dioda zener VD1 și este limitată la 12V. Ondulările de tensiune sunt atenuate de condensatorul electrolitic C1. Sarcina este pornită de tranzistorul VT1. În acest caz, rezistența R4 este conectată la ieșirea directă a declanșatorului (pin 1), așa cum se arată în Figura 3.

Circuitul, asamblat din piese reparabile, nu necesită ajustare și începe să funcționeze imediat.

Acum ne vom uita la cipul TDA1029 produs de mica companie europeana Philips. Această mică companie europeană are o mică divizie care produce dispozitive semiconductoare mici. Eu însumi am fost foarte surprins - s-a dovedit că Philips produce altceva în afară de telefoane mobile și alte gunoaie menajere.

Deci, să trecem la subiect.
Microcircuitul de mai sus este un selector de semnal pentru diverse amplificatoare. Carcasa cu 16 picioare găzduiește 4 intrări stereo și 1 ieșire stereo.
Setări principale următoarele:

În general, este foarte bine, nu-i așa? Următoarele bunătăți sunt, de asemenea, încorporate în microcircuit: comutarea silențioasă a intrărilor, protecția ieșirilor de scurtcircuite.

Să ne uităm la schema de conectare:

În principiu, nu este nimic special de comentat. În stânga noastră sunt intrările, iar în dreapta noastră este ieșirea. Tot în dreapta sunt și comutatoarele de ieșire. Dacă niciunul dintre comutatoare nu este închis, atunci semnalul este preluat de la prima intrare - cea de sus din circuit. Dacă unul dintre comutatoare se închide, selectorul trece în starea corespunzătoare. Întrerupătoarele pot fi de orice tip - niciun semnal sonor nu trece prin ele, așa că poți să-ți pui în minte orice îți vine în minte - asta este bine la un comutator electronic - nu are contacte care se oxidează sau se uzează în timp. Foarte convenabil din toate punctele de vedere. Lipim și îl folosim.

Lista radioelementelor

Totul este grozav cu bateria, cu excepția faptului că se epuizează, iar energia trebuie economisită cu grijă. Este bine când dispozitivul constă dintr-un microcontroler - puneți-l în hibernare și gata. Autoconsumul în modul de repaus al MK-urilor moderne este neglijabil, comparabil cu auto-descărcarea bateriei, așa că nu trebuie să vă faceți griji cu privire la încărcare. Dar iată problema: nu doar controlerul alimentează dispozitivul. Adesea, pot fi folosite diverse module periferice terțe cărora le place și să mănânce, dar nu vor să doarmă. La fel ca copiii mici. Toată lumea trebuie să primească un sedativ. Să vorbim despre el.

▌Buton mecanic
Ce poate fi mai simplu și mai de încredere decât un contact uscat, deschide-l și dormi bine, dragă prietene. Este puțin probabil ca bateria să se balanseze până la punctul de a sparge un spațiu de aer milimetric. Urania nu este raportată în ele în acest scop. Un fel de comutator PSW este exact ceea ce a comandat medicul. Apăsat și apăsat.

Singura problemă este că ține puțin curent. Conform pașaportului, 100mA, și dacă paralele grupurile, atunci până la 500-800mA fără pierderi prea mari de performanță, cu excepția cazului în care, desigur, faceți clic pe sarcina reactivă (bobinele conductoare) la fiecare cinci secunde. Dar dispozitivul poate mânca mai mult și apoi ce? Fixați un comutator puternic la creația dvs. hipster cu bandă electrică albastră? Metoda normală, bunicul meu a făcut asta toată viața și a trăit până la bătrânețe.

▌Butonul Plus
Dar există o cale mai bună. Comutatorul poate fi lăsat slab, dar consolidat cu un tranzistor cu efect de câmp. De exemplu asa.

Aici comutatorul pur și simplu ia și apasă poarta tranzistorului la sol. Și se deschide. Iar curentul trecut prin tranzistoarele moderne este foarte mare. Deci, de exemplu, IRLML5203, având un corp sot23, transportă cu ușurință 3A prin sine și nu transpiră. Dar ceva într-o carcasă DPACK poate trage o duzină sau doi amperi și nu poate fierbe. Un rezistor de 100 kOhm trage poarta către sursa de alimentare, oferind un nivel de potențial strict definit pe ea, ceea ce vă permite să mențineți tranzistorul închis și să împiedicați deschiderea acestuia de la orice interferență.

▌Plus creier
Puteți dezvolta subiectul auto-opririi controlate în acest fel. Acestea. dispozitivul este pornit de un buton, care scurtcircuitează un tranzistor închis, eliberând curent în controler, interceptează controlul și, apăsând obturatorul la pământ cu piciorul, ocolește butonul. Și se va opri când dorește. De asemenea, strângerea obturatorului nu va fi de prisos. Dar aici trebuie să trecem de la circuitul de ieșire al controlerului, astfel încât să nu existe scurgeri prin acesta în pământ prin piciorul controlerului. De obicei, există același comutator de câmp și o tragere la sursa de alimentare prin diode de protecție, astfel încât nu vor exista scurgeri, dar nu se știe niciodată...

Sau o variantă ceva mai complexă. Aici, apăsarea butonului eliberează curent prin diodă pentru a furniza energie, controlerul pornește și se pornește singur. După care dioda susținută deasupra nu mai joacă niciun rol, iar rezistența R2 presează această linie la pământ. Dând acolo 0 pe port dacă butonul nu este apăsat. Apăsarea butonului dă 1. I.e. Odată pornit, putem folosi acest buton după bunul plac. Măcar să o dezactivez, măcar cumva. Adevărat, atunci când opriți dispozitivul, acesta va opri alimentarea doar când eliberați butonul. Și dacă se aude un zgomot, se poate reporni. Controlerul este un lucru rapid. Prin urmare, aș face algoritmul așa - așteptați eliberarea, selectați bounce și apoi opriți. Doar o diodă pe orice buton și nu avem nevoie de modul de repaus :) Apropo, controlerul are deja această diodă încorporată în fiecare port, dar este foarte slabă și poate fi ucisă accidental dacă întreaga sarcină este alimentată prin ea. . De aceea există o diodă externă. Rezistorul R2 poate fi, de asemenea, îndepărtat dacă piciorul controlerului poate face modul Pull-down.

▌Oprirea lucrurilor inutile
O poți face altfel. Lăsați controlerul pe partea „fierbinte”, punându-l în hibernare și opriți alimentarea numai la periferia care se înghițește.

▌Aruncă excesul
Ceva care consumă puțin poate fi alimentat direct din port. Cât dă o linie? Zece miliamperi? Ce zici de doi? Sunt deja douăzeci. Ce zici de trei? Să ne paralelism picioarele și înainte. Principalul lucru este să le trageți sincron, de preferință într-o singură bătaie.

Adevărul aici este că trebuie să țineți cont de faptul că, dacă un picior poate furniza 10 mA, atunci 100 de picioare nu vor furniza amperi - domeniul de putere nu va rezista. Aici trebuie să consultați fișa de date pentru controler și să căutați cât de mult curent poate furniza prin toate ieșirile sale în total. Și asta mă face să dansez. Dar până la 30mA de la port poate fi alimentat de două ori.

Principalul lucru este să nu uităm de condensatori, sau mai degrabă de încărcarea lor. În momentul în care condensatorul este încărcat, se comportă ca un scurtcircuit, iar dacă la periferia dvs. există cel puțin câteva microfaradi de condensatori atârnați de sursa de alimentare, atunci nu ar trebui să-l mai alimentați de la port, puteți arde porturile. Nu este cea mai frumoasă metodă, dar uneori nu mai rămâne nimic altceva.

▌Un singur buton pentru tot. Fără creier
Și, în sfârșit, mă voi uita la o soluție frumoasă și simplă. În urmă cu câțiva ani, uSchema mi-a aruncat-o în comentarii, este rezultatul creativității colective a oamenilor de pe forumul său.

Un buton pornește și oprește alimentarea.

Cum functioneazã:

Când este pornit, condensatorul C1 este descărcat. Tranzistorul T1 este închis, T2 este de asemenea închis, în plus, rezistența R1 trage suplimentar poarta lui T1 la sursa de alimentare, astfel încât să nu se deschidă accidental.

Condensatorul C1 este descărcat. Aceasta înseamnă că în acest moment îl putem considera ca un scurtcircuit. Și dacă apăsăm butonul, atunci în timp ce se încarcă prin rezistența R1, obturatorul va fi aruncat la pământ.

Va dura un moment, dar acest lucru va fi suficient pentru ca tranzistorul T1 să se deschidă și să apară tensiunea la ieșire. Care va lovi imediat poarta tranzistorului T2, se va deschide și el și în acest mod specific va apăsa poarta lui T1 la sol, blocându-se în această poziție. Prin apăsarea butonului, C1 va fi încărcat doar la tensiunea care formează divizorul R1 și R2, dar nu este suficient să închideți T1.

Să eliberăm butonul. Divizorul R1 R2 este întrerupt și acum nimic nu împiedică condensatorul C1 să se reîncarce prin R3 la tensiunea de alimentare completă. Scăderea la T1 este neglijabilă. Deci va exista o tensiune de intrare.

Circuitul funcționează, este alimentată. Condensatorul este încărcat. Un condensator încărcat este de fapt o sursă de tensiune ideală cu rezistență internă foarte scăzută.

Apăsați din nou butonul. Acum condensatorul C1, deja încărcat complet, își aruncă toată tensiunea (și este egală cu tensiunea de alimentare) pe poarta T1. Tranzistorul deschis T2 nu strălucește deloc aici, deoarece este separat de acest punct de rezistența R2 cu până la 10 kOhm. Și rezistența internă aproape zero a condensatorului în perechi cu încărcare completă depășește cu ușurință potențialul scăzut de pe poarta lui T1. Acolo se obține tensiunea de alimentare pentru o perioadă scurtă de timp. Tranzistorul T1 se oprește.

Poarta tranzistorului T2 pierde imediat putere și, de asemenea, se închide, întrerupând capacitatea porții lui T1 de a ajunge la zero care dă viață. Între timp, C1 nici măcar nu este descărcat. Tranzistorul T2 s-a închis, iar R1 acționează asupra sarcinii condensatorului C1, umplându-l la putere. Care închide doar T1.

Să eliberăm butonul. Condensatorul este întrerupt de la R1. Dar tranzistoarele sunt toate închise și sarcina de la C1 la R3 va fi absorbită în sarcină. C1 va fi eliberat. Circuitul este gata pentru a fi pornit din nou.

Aceasta este o schemă atât de simplă, dar cool. Iată un principiu de funcționare similar.