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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Potente interruttore FET, 20 amp. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Orologi, temporizzatori, relè, interruttori di carico I moderni transistor ad effetto di campo chiave ad alta potenza sono caratterizzati da una resistenza del canale molto bassa nello stato aperto, spesso addirittura inferiore alla resistenza dei contatti chiusi di un relè elettromagnetico o di un interruttore meccanico, poiché la resistenza dei contatti meccanici è influenzata dalla corrosione , contaminazione e combustione. Il transistor ad effetto di campo chiave non presenta questi svantaggi. Inoltre, la bassa resistenza del canale aperto, anche con corrente significativa e potenza di carico elevata, rende minima la dissipazione di potenza sul transistor. Pertanto, spesso, per commutare carichi di kilowatt, un transistor ad effetto di campo chiave non richiede nemmeno il radiatore più semplice. Ecco uno schema di un interruttore elettronico per due carichi con una tensione di alimentazione da 5 a 20 V con una corrente fino a 20 A. Il circuito si basa su due transistor ad effetto di campo chiave APM2556NU, la cui resistenza a canale aperto non supera 0,006 Ohm. Ciò significa che con una tensione di 20 V e una corrente di carico di 20 A (ovvero con una potenza di carico di 400 W), la potenza sul canale aperto del transistor non supererà 2...4 W. L'interruttore è controllato da due pulsanti quasi-touch (non bloccabili), premendo brevemente i quali è possibile commutare i carichi. Non è possibile accendere i carichi contemporaneamente; anche se si premono contemporaneamente entrambi i pulsanti, entrambi i carichi vengono spenti. È presente un ingresso di blocco di emergenza, quando viene applicata tensione dalla tensione di alimentazione a 50 V, entrambi i carichi vengono spenti. Questo ingresso può essere utilizzato in vari circuiti di protezione quando è necessario spegnere urgentemente uno qualsiasi dei carichi inclusi e la possibilità di accenderli può essere bloccata utilizzando i pulsanti. I carichi sono collegati tra la potenza più e l'uscita corrispondente del circuito. Lo stato dell'interruttore è indicato da due LED. Lo schema elettrico è mostrato in figura.
Il dispositivo di controllo è un trigger RS sul chip D1. I pin 2 e 12 vengono utilizzati per commutare gli stati stabili del trigger. Questi terminali vengono portati a zero attraverso i resistori R1 e R3. Si ritiene che la resistenza dei resistori sia relativamente piccola (di solito in tali circuiti vengono utilizzati resistori da decine a centinaia di kilo-ohm). Nella prima versione c'erano resistori da 56 kOhm, ma in seguito si è scoperto che nel momento in cui si accende il carico potente, appare un impulso di rumore che ripristina il grilletto e commuta il circuito in modalità auto-oscillante. Per evitare che ciò accadesse, è stato necessario ridurre la resistenza degli ingressi di trigger abbassando la resistenza dei resistori di pull-up e inoltre installare i condensatori C2 e C3, che aumentano la stabilità del trigger in condizioni di rumore impulsivo. Premendo il pulsante S2 si ottiene l'aspetto logico sul pin 13. Il transistor VT2 si apre e accende il carico 2. Allo stesso tempo, il pin 1 è zero, quindi VT1 è spento e anche il carico 1, di conseguenza, è spento . Quando si preme il pulsante S1, viene visualizzata un'unità sul pin 1 di D1 e il transistor VT1 si apre, il carico 1 si accende e viene visualizzato uno zero sul pin 13, quindi il carico 2 si spegne. I resistori R6 e R7 sono necessari per ridurre l'influenza della capacità di gate del transistor ad effetto di campo sull'uscita del microcircuito. La capacità di gate è piuttosto elevata, quindi quando la tensione ai suoi capi cambia bruscamente, per questa capacità si verifica una corrente di carica abbastanza grande. I resistori limitano questa corrente a un livello sicuro per il microcircuito. I diodi VD3 e VD4 aiutano a scaricare la capacità di gate quando il transistor si spegne. I pin 3 e 11 collegati insieme vengono utilizzati per creare un punto di blocco. Questi pin vengono portati a zero dal resistore R2, quindi finché non c'è tensione sull'ingresso di blocco (o questa tensione è bassa), non influenzano il funzionamento del grilletto. Ma quando viene applicata loro una tensione logica di livello uno, entrambi gli elementi D1.1 e D1.2 sono costretti a passare allo stato logico zero in uscita. Cioè quando ad un certo punto l'unità logica è spenta entrambi i carichi, indipendentemente dallo stato precedente. La tensione fornita all'ingresso di interblocco può provenire da qualche tipo di circuito o sistema di interblocco. L'entità di questa tensione preferibilmente non dovrebbe essere maggiore della tensione di alimentazione del circuito. Tuttavia, la presenza di un diodo zener VD1 e di un resistore R4 consente di utilizzare una tensione fino a 50 V inclusa per il blocco (è possibile di più, ma c'è il pericolo di danneggiare il diodo zener e successivamente il microcircuito). La tensione di alimentazione del carico può essere compresa tra 5 e 20 V. In questo caso, la tensione di alimentazione del microcircuito non deve superare 15 V. Per ridurre la tensione di alimentazione massima D1, è installato il circuito R5-VD2. Questo circuito, se alimentato da una fonte superiore a 15 V, funziona come stabilizzatore parametrico e impedisce il superamento della tensione sul microcircuito. Quando alimentato con una tensione inferiore a 15 V, il circuito non funziona come stabilizzatore, poiché il diodo zener è chiuso, ma solo insieme a C1 come circuito RC di blocco lungo il circuito di alimentazione. È impossibile ridurre la tensione al di sotto di 5 V, poiché in questo caso la tensione al gate del transistor aperto non sarà sufficiente per aprirlo completamente. Il canale del transistor non si aprirà completamente, cioè avrà una resistenza maggiore e ciò porterà al fatto che la potenza dissipata su di esso aumenterà notevolmente, il che può causare danni al transistor. Durante l'installazione, è necessario garantire una larghezza sufficiente delle tracce che vanno allo scarico e alla sorgente dei transistor dal carico e dal negativo dell'alimentatore. Anche i conduttori dell'impianto devono essere sufficientemente spessi. I conduttori del circuito di controllo su D1 possono essere sottili, cioè di qualsiasi spessore ragionevole, poiché la corrente è piccola. I transistor APM2556NU possono essere sostituiti con altri con caratteristiche simili. Se non riesci a trovare transistor con una resistenza a canale aperto così bassa, ma ci sono transistor con una resistenza doppia, puoi usarne due collegati in parallelo invece di un transistor. Utilizzare una corrente massima inferiore oppure utilizzare un dissipatore di calore per dissipare il calore in eccesso. I diodi Zener BZV55C15 possono essere sostituiti con 1N4744A, KS215, KS515, D814D. In linea di principio, è possibile utilizzare qualsiasi diodo Zener con una tensione non inferiore a 10 V e non superiore a 15 V. Il microcircuito K561LE6 può essere sostituito con un microcircuito analogico CD4002 o K561LE10 (CD4025 analogico). Il microcircuito K561LE10 differisce in quanto ha tre elementi OR-NOT a tre ingressi. In questo schema ne vengono utilizzati due e uno in più viene lasciato libero. Per evitare che venga danneggiato dall'elettricità statica, gli ingressi dell'elemento libero devono essere collegati al pin 7 o 14 del microcircuito. Tutti gli elementi del microcircuito sono fisicamente interconnessi, quindi anche il danneggiamento di un elemento non necessario può influire negativamente su altri elementi del microcircuito. Puoi anche utilizzare il microcircuito K561LP4, ha due elementi OR-NOT a tre ingressi e un inverter a ingresso singolo, rimane libero (collega il suo ingresso al pin 7 o 14). I diodi 1N4148 possono essere sostituiti con quasi tutti i diodi a impulsi a bassa potenza, ad esempio KD522. Il varistore FNR05K220 può essere sostituito da qualsiasi varistore con una tensione di circa 20 V. LED - qualsiasi indicatore. Un dispositivo assemblato senza errori, se tutte le parti sono in buone condizioni, non necessita di regolazioni. Autore: Lyzhin R.
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