Clé à transistor à effet de champ

Peut-être que même une personne éloignée de l'électronique a entendu dire qu'il existe un élément tel qu'un relais. Le relais électromagnétique le plus simple contient un électro-aimant ; lorsqu'une tension lui est appliquée, deux autres contacts sont fermés. À l'aide d'un relais, nous pouvons commuter une charge assez puissante, en appliquant ou vice versa, en supprimant la tension des contacts de commande. Les plus répandus sont les relais commandés en 12 volts. Il existe également des relais pour des tensions de 3, 5, 24 volts.

Cependant, vous pouvez commuter une charge puissante non seulement à l'aide d'un relais. Récemment, les transistors à effet de champ de grande puissance se sont répandus. L'un de leurs objectifs principaux est de fonctionner en mode clé, c'est-à-dire le transistor est soit fermé, soit complètement ouvert lorsque la résistance de la jonction Drain-Source est pratiquement nulle. Vous pouvez ouvrir un transistor à effet de champ en appliquant une tension à la grille par rapport à sa source. Vous pouvez comparer le fonctionnement d'un interrupteur sur un transistor à effet de champ avec le fonctionnement d'un relais : une tension est appliquée à la grille, le transistor s'ouvre et le circuit se ferme. La tension a été supprimée de la porte - le circuit a été ouvert, la charge a été mise hors tension.

Dans ce cas, un commutateur à transistor à effet de champ présente certains avantages par rapport à un relais, tels que :

• Grande durabilité. Assez souvent, les relais tombent en panne en raison de la présence de pièces mécaniquement mobiles, mais un transistor dans de bonnes conditions de fonctionnement a une durée de vie beaucoup plus longue.
• Économique. L'enroulement du relais consomme du courant, parfois assez important. La grille du transistor consomme du courant uniquement lorsqu'une tension lui est appliquée, elle ne consomme alors pratiquement aucun courant.
• Aucun clic lors du changement.

Schème

Le circuit de commutation du transistor à effet de champ est présenté ci-dessous :

La résistance R1 qu'il contient limite le courant ; elle est nécessaire pour réduire le courant consommé par la grille au moment de l'ouverture ; sans elle, le transistor pourrait tomber en panne. La valeur de cette résistance peut être facilement modifiée dans une large plage, de 10 à 100 Ohms, cela n'affectera pas le fonctionnement du circuit.

La résistance R2 tire la grille vers la source, égalisant ainsi leurs potentiels lorsqu'aucune tension n'est appliquée à la grille. Sans cela, la grille restera « suspendue en l’air » et la fermeture du transistor ne peut pas être garantie. La valeur de cette résistance peut également être modifiée dans une large plage - de 1 à 10 kOhm.

Le transistor T1 est un transistor à effet de champ à canal N. Il doit être choisi en fonction de la puissance consommée par la charge et de la valeur de la tension de commande. S'il est inférieur à 7 volts, vous devez prendre un transistor à effet de champ dit « logique », qui s'ouvre de manière fiable à partir d'une tension de 3,3 à 5 volts. On les trouve sur les cartes mères des ordinateurs. Si la tension de commande est comprise entre 7 et 15 volts, vous pouvez prendre un transistor à effet de champ « ordinaire », par exemple IRF630, IRF730, IRF540 ou tout autre similaire.Dans ce cas, vous devez faire attention à une caractéristique telle que la résistance du canal ouvert. Les transistors ne sont pas idéaux, et même à l'état ouvert, la résistance de la jonction Drain-Source n'est pas nulle. Le plus souvent, cela s'élève à des centièmes d'Ohm, ce qui n'est pas du tout critique lors de la commutation d'une charge de faible puissance, mais est très important pour des courants élevés. Par conséquent, afin de réduire la chute de tension aux bornes du transistor et, par conséquent, de réduire son échauffement, vous devez choisir un transistor avec la résistance à canal ouvert la plus faible.

« N » dans le diagramme – n’importe quelle charge.

L'inconvénient d'un commutateur à transistor est qu'il ne peut fonctionner que dans des circuits à courant continu, car le courant circule uniquement du drain vers la source.

Réaliser un commutateur à transistor à effet de champ

Il est possible d'assembler un circuit aussi simple en utilisant un montage en surface, mais j'ai décidé de fabriquer un circuit imprimé miniature en utilisant la technologie laser-fer (LUT). La procédure est la suivante :

1) Découpez un morceau de PCB adapté aux dimensions du design du circuit imprimé, nettoyez-le avec du papier de verre fin et dégraissez-le avec de l'alcool ou un solvant.

2) Nous imprimons le design du circuit imprimé sur du papier spécial transfert thermique. Vous pouvez utiliser du papier magazine brillant ou du papier calque. La densité du toner sur l'imprimante doit être réglée au maximum.

3) Transférez le motif du papier sur le textolite à l'aide d'un fer à repasser. Dans ce cas, vous devez vous assurer que le papier avec le dessin ne bouge pas par rapport au textolite. Le temps de chauffe dépend de la température du fer et varie de 30 à 90 secondes.

4) En conséquence, une image miroir des pistes apparaît sur le PCB. Si le toner n'adhère pas bien à la future planche à certains endroits, vous pouvez corriger les défauts à l'aide de vernis à ongles pour femme.

5) Ensuite, nous mettons le textolite à graver.Il existe de nombreuses façons de préparer une solution de gravure, j'utilise un mélange d'acide citrique, de sel et de peroxyde d'hydrogène.

Après gravure, la planche prend cette forme :

6) Ensuite, vous devez retirer le toner du PCB, le moyen le plus simple de le faire est d'utiliser du dissolvant pour vernis à ongles. Vous pouvez utiliser de l'acétone et d'autres solvants similaires ; j'ai utilisé du solvant pétrolier.

La carte est prête à recevoir des pièces qui y seront soudées. Vous n'avez besoin que de deux résistances et d'un transistor.

La carte comporte deux contacts pour fournir la tension de commande, deux contacts pour connecter la source alimentant la charge et deux contacts pour connecter la charge elle-même. La carte avec les pièces soudées ressemble à ceci :

Comme charge pour tester le fonctionnement du circuit, j'ai pris deux puissantes résistances de 100 Ohm connectées en parallèle.

Je prévois d'utiliser l'appareil en conjonction avec un capteur d'humidité (tableau en arrière-plan). C'est à partir de là que la tension de commande de 12 volts est fournie au circuit de la clé. Des tests ont montré que le commutateur à transistor fonctionne parfaitement et fournit une tension à la charge. La chute de tension aux bornes du transistor était de 0,07 volt, ce qui dans ce cas n'est pas du tout critique. Le transistor ne chauffe pas même avec un fonctionnement constant du circuit. Bonne construction !