Κλειδί τρανζίστορ εφέ πεδίου

Ίσως ακόμη και ένα άτομο μακριά από τα ηλεκτρονικά έχει ακούσει ότι υπάρχει ένα τέτοιο στοιχείο όπως ένα ρελέ. Το απλούστερο ηλεκτρομαγνητικό ρελέ περιέχει έναν ηλεκτρομαγνήτη, όταν εφαρμόζεται τάση σε αυτό, δύο άλλες επαφές είναι κλειστές. Με τη βοήθεια ενός ρελέ, μπορούμε να αλλάξουμε ένα αρκετά ισχυρό φορτίο, εφαρμόζοντας ή αντίστροφα, αφαιρώντας τάση από τις επαφές ελέγχου. Τα πιο διαδεδομένα είναι τα ρελέ που ελέγχονται από 12 βολτ. Υπάρχουν επίσης ρελέ για τάσεις 3, 5, 24 βολτ.

Ωστόσο, μπορείτε να αλλάξετε ένα ισχυρό φορτίο όχι μόνο με τη βοήθεια ενός ρελέ. Πρόσφατα, τα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου υψηλής ισχύος έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένα. Ένας από τους κύριους σκοπούς τους είναι να λειτουργούν σε λειτουργία κλειδιού, δηλ. το τρανζίστορ είναι είτε κλειστό είτε εντελώς ανοιχτό όταν η αντίσταση της σύνδεσης Drain-Source είναι πρακτικά μηδενική. Μπορείτε να ανοίξετε ένα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου εφαρμόζοντας τάση στην πύλη σε σχέση με την πηγή του. Μπορείτε να συγκρίνετε τη λειτουργία ενός διακόπτη σε ένα τρανζίστορ πεδίου με τη λειτουργία ενός ρελέ - εφαρμόζεται τάση στην πύλη, το τρανζίστορ ανοίγει και το κύκλωμα κλείνει. Η τάση αφαιρέθηκε από την πύλη - το κύκλωμα άνοιξε, το φορτίο απενεργοποιήθηκε.

Σε αυτήν την περίπτωση, ένας διακόπτης τρανζίστορ με εφέ πεδίου έχει ορισμένα πλεονεκτήματα έναντι ενός ρελέ, όπως:

• Μεγάλη αντοχή. Πολύ συχνά, τα ρελέ αποτυγχάνουν λόγω της παρουσίας μηχανικά κινούμενων μερών, αλλά ένα τρανζίστορ υπό τις κατάλληλες συνθήκες λειτουργίας έχει πολύ μεγαλύτερη διάρκεια ζωής.
• Οικονομικός. Η περιέλιξη του ρελέ καταναλώνει ρεύμα, μερικές φορές αρκετά σημαντικό. Η πύλη του τρανζίστορ καταναλώνει ρεύμα μόνο όταν εφαρμόζεται τάση σε αυτό, τότε δεν καταναλώνει σχεδόν καθόλου ρεύμα.
• Χωρίς κλικ κατά την εναλλαγή.

Σχέδιο

Το κύκλωμα διακόπτη για το τρανζίστορ εφέ πεδίου παρουσιάζεται παρακάτω:

Η αντίσταση R1 σε αυτήν είναι περιοριστική του ρεύματος· χρειάζεται για να μειωθεί το ρεύμα που καταναλώνεται από την πύλη τη στιγμή του ανοίγματος· χωρίς αυτήν, το τρανζίστορ μπορεί να αποτύχει. Η τιμή αυτής της αντίστασης μπορεί εύκολα να αλλάξει σε ένα ευρύ φάσμα, από 10 έως 100 Ohm, αυτό δεν θα επηρεάσει τη λειτουργία του κυκλώματος.

Η αντίσταση R2 τραβά την πύλη προς την πηγή, εξισώνοντας έτσι τις δυνατότητές τους όταν δεν εφαρμόζεται τάση στην πύλη. Χωρίς αυτό, η πύλη θα παραμείνει «κρεμασμένη στον αέρα» και το τρανζίστορ δεν είναι εγγυημένο ότι θα κλείσει. Η τιμή αυτής της αντίστασης μπορεί επίσης να αλλάξει σε ένα ευρύ φάσμα - από 1 έως 10 kOhm.

Το τρανζίστορ T1 είναι ένα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου Ν καναλιών. Πρέπει να επιλεγεί με βάση την ισχύ που καταναλώνει το φορτίο και την τιμή της τάσης ελέγχου. Εάν είναι μικρότερο από 7 βολτ, θα πρέπει να πάρετε ένα λεγόμενο "λογικό" τρανζίστορ πεδίου, το οποίο ανοίγει αξιόπιστα από τάση 3,3 - 5 βολτ. Μπορούν να βρεθούν σε μητρικές πλακέτες υπολογιστών. Εάν η τάση ελέγχου είναι στην περιοχή των 7-15 βολτ, μπορείτε να πάρετε ένα "κανονικό" τρανζίστορ πεδίου, για παράδειγμα, IRF630, IRF730, IRF540 ή οποιοδήποτε άλλο παρόμοιο.Σε αυτή την περίπτωση, θα πρέπει να δώσετε προσοχή σε ένα χαρακτηριστικό όπως η αντίσταση ανοιχτού καναλιού. Τα τρανζίστορ δεν είναι ιδανικά και ακόμη και σε ανοιχτή κατάσταση, η αντίσταση της σύνδεσης Drain-Source δεν είναι μηδενική. Τις περισσότερες φορές ανέρχεται σε εκατοστά του Ohm, κάτι που δεν είναι καθόλου κρίσιμο κατά την εναλλαγή φορτίου χαμηλής ισχύος, αλλά είναι πολύ σημαντικό σε υψηλά ρεύματα. Επομένως, για να μειώσετε την πτώση τάσης στο τρανζίστορ και, κατά συνέπεια, να μειώσετε τη θέρμανση του, πρέπει να επιλέξετε ένα τρανζίστορ με τη χαμηλότερη αντίσταση ανοιχτού καναλιού.

«N» στο διάγραμμα – οποιοδήποτε φορτίο.

Το μειονέκτημα ενός διακόπτη τρανζίστορ είναι ότι μπορεί να λειτουργήσει μόνο σε κυκλώματα συνεχούς ρεύματος, επειδή το ρεύμα ρέει μόνο από το Drain στο Source.

Κατασκευή διακόπτη τρανζίστορ με εφέ πεδίου

Είναι δυνατό να συναρμολογηθεί ένα τόσο απλό κύκλωμα χρησιμοποιώντας επιφανειακή τοποθέτηση, αλλά αποφάσισα να φτιάξω μια μινιατούρα τυπωμένου κυκλώματος χρησιμοποιώντας τεχνολογία σιδήρου λέιζερ (LUT). Η διαδικασία είναι η εξής:

1) Κόψτε ένα κομμάτι PCB που ταιριάζει στις διαστάσεις του σχεδίου της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος, καθαρίστε το με λεπτό γυαλόχαρτο και απολιπάνετε το με οινόπνευμα ή διαλύτη.

2) Εκτυπώνουμε το σχέδιο της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος σε ειδικό χαρτί θερμικής μεταφοράς. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε γυαλιστερό χαρτί περιοδικού ή χαρτί παρακολούθησης. Η πυκνότητα τόνερ στον εκτυπωτή πρέπει να ρυθμιστεί στο μέγιστο.

3) Μεταφέρετε το σχέδιο από χαρτί σε textolite χρησιμοποιώντας σίδερο. Σε αυτή την περίπτωση, θα πρέπει να βεβαιωθείτε ότι το χαρτί με το σχέδιο δεν μετακινείται σε σχέση με τον κειμενολιθο. Ο χρόνος θέρμανσης εξαρτάται από τη θερμοκρασία του σίδερου και κυμαίνεται από 30 έως 90 δευτερόλεπτα.

4) Ως αποτέλεσμα, εμφανίζεται μια κατοπτρική εικόνα των ιχνών στο PCB. Εάν το τόνερ δεν κολλάει καλά στη μελλοντική σανίδα σε ορισμένα σημεία, μπορείτε να διορθώσετε τα ελαττώματα χρησιμοποιώντας γυναικείο βερνίκι νυχιών.

5) Στη συνέχεια, βάζουμε τον textolite να χαραχθεί.Υπάρχουν πολλοί τρόποι για να φτιάξετε ένα διάλυμα χάραξης, χρησιμοποιώ ένα μείγμα κιτρικού οξέος, αλατιού και υπεροξειδίου του υδρογόνου.

Μετά τη χάραξη, ο πίνακας παίρνει αυτή τη μορφή:

6) Στη συνέχεια, πρέπει να αφαιρέσετε το τόνερ από το PCB, ο ευκολότερος τρόπος για να το κάνετε αυτό είναι με το αφαίρεσης βερνικιού νυχιών. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ακετόνη και άλλους παρόμοιους διαλύτες· εγώ χρησιμοποίησα διαλύτη πετρελαίου.

Η πλακέτα είναι έτοιμη για τη συγκόλληση εξαρτημάτων. Χρειάζεστε μόνο δύο αντιστάσεις και ένα τρανζίστορ.

Η πλακέτα έχει δύο επαφές για την παροχή τάσης ελέγχου, δύο επαφές για τη σύνδεση της πηγής που τροφοδοτεί το φορτίο και δύο επαφές για τη σύνδεση του ίδιου του φορτίου. Η πλακέτα με συγκολλημένα μέρη μοιάζει με αυτό:

Ως φορτίο για να δοκιμάσω τη λειτουργία του κυκλώματος, πήρα δύο ισχυρές αντιστάσεις 100 Ohm συνδεδεμένες παράλληλα.

Σκοπεύω να χρησιμοποιήσω τη συσκευή σε συνδυασμό με έναν αισθητήρα υγρασίας (πίνακας στο φόντο). Από αυτό τροφοδοτείται η τάση ελέγχου των 12 βολτ στο κύκλωμα κλειδιού. Οι δοκιμές έδειξαν ότι ο διακόπτης του τρανζίστορ λειτουργεί τέλεια, παρέχοντας τάση στο φορτίο. Η πτώση τάσης στο τρανζίστορ ήταν 0,07 βολτ, κάτι που σε αυτή την περίπτωση δεν είναι καθόλου κρίσιμο. Το τρανζίστορ δεν θερμαίνεται ακόμη και με συνεχή λειτουργία του κυκλώματος. Καλή κατασκευή!