Chave de transistor de efeito de campo

Talvez até uma pessoa distante da eletrônica tenha ouvido falar que existe um elemento chamado relé. O relé eletromagnético mais simples contém um eletroímã; quando a tensão é aplicada a ele, dois outros contatos são fechados. Com a ajuda de um relé, podemos comutar uma carga bastante potente, aplicando ou vice-versa, removendo a tensão dos contatos de controle. Os mais difundidos são os relés controlados por 12 volts. Existem também relés para tensões de 3, 5, 24 volts.

No entanto, você pode alternar uma carga poderosa não apenas com a ajuda de um relé. Recentemente, os transistores de efeito de campo de alta potência tornaram-se difundidos. Um de seus principais objetivos é operar no modo chave, ou seja, o transistor está fechado ou completamente aberto quando a resistência da junção Dreno-Fonte é praticamente zero. Você pode abrir um transistor de efeito de campo aplicando tensão à porta em relação à sua fonte. Você pode comparar a operação de uma chave em um transistor de efeito de campo com a operação de um relé - a tensão é aplicada à porta, o transistor abre e o circuito fecha. A tensão foi removida do portão - o circuito foi aberto, a carga foi desenergizada.

Neste caso, uma chave com transistor de efeito de campo apresenta algumas vantagens em relação a um relé, tais como:

• Grande durabilidade. Muitas vezes, os relés falham devido à presença de peças mecanicamente móveis, mas um transistor nas condições operacionais corretas tem uma vida útil muito mais longa.
• Econômico. O enrolamento do relé consome corrente, às vezes bastante significativa. A porta do transistor consome corrente apenas quando a tensão é aplicada a ela, então praticamente não consome corrente.
• Nenhum clique ao mudar.

Esquema

O circuito de chaveamento do transistor de efeito de campo é apresentado abaixo:

O resistor R1 nele contido é limitador de corrente, é necessário para reduzir a corrente consumida pela porta no momento da abertura, sem ele o transistor pode falhar. O valor deste resistor pode ser facilmente alterado dentro de uma ampla faixa, de 10 a 100 Ohms, isso não afetará o funcionamento do circuito.

O resistor R2 puxa a porta para a fonte, equalizando assim seus potenciais quando nenhuma tensão é aplicada à porta. Sem ele, a porta permanecerá “pendurada no ar” e não será possível garantir o fechamento do transistor. O valor deste resistor também pode ser alterado em uma ampla faixa - de 1 a 10 kOhm.

O transistor T1 é um transistor de efeito de campo de canal N. Deve ser selecionado com base na potência consumida pela carga e no valor da tensão de controle. Se for inferior a 7 volts, você deve usar o chamado transistor de efeito de campo “lógico”, que abre de forma confiável a partir de uma tensão de 3,3 a 5 volts. Eles podem ser encontrados em placas-mãe de computadores. Se a tensão de controle estiver na faixa de 7 a 15 volts, você poderá usar um transistor de efeito de campo “normal”, por exemplo, IRF630, IRF730, IRF540 ou qualquer outro similar.Nesse caso, você deve prestar atenção a uma característica como a resistência do canal aberto. Os transistores não são ideais e, mesmo no estado aberto, a resistência da junção Dreno-Fonte não é zero. Na maioria das vezes, equivale a centésimos de Ohm, o que não é nada crítico ao comutar uma carga de baixa potência, mas é muito significativo em altas correntes. Portanto, para reduzir a queda de tensão no transistor e, consequentemente, reduzir seu aquecimento, é necessário escolher um transistor com a menor resistência de canal aberto.

“N” no diagrama – qualquer carga.

A desvantagem de uma chave transistorizada é que ela só pode funcionar em circuitos CC, porque a corrente flui apenas do Dreno para a Fonte.

Fazendo uma troca de transistor de efeito de campo

É possível montar um circuito tão simples usando montagem em superfície, mas decidi fazer uma placa de circuito impresso em miniatura usando tecnologia de ferro a laser (LUT). O procedimento é o seguinte:

1) Recorte um pedaço de PCB que se ajuste às dimensões do desenho da placa de circuito impresso, limpe com lixa fina e desengordure com álcool ou solvente.

2) Imprimimos o desenho da placa de circuito impresso em papel especial de transferência térmica. Você pode usar papel brilhante para revista ou papel vegetal. A densidade do toner na impressora deve estar definida para o máximo.

3) Transfira o desenho do papel para o textolite usando um ferro. Neste caso, deve-se garantir que o papel com o desenho não se mova em relação ao textolite. O tempo de aquecimento depende da temperatura do ferro e varia de 30 a 90 segundos.

4) Como resultado, uma imagem espelhada das trilhas aparece no PCB. Se o toner não aderir bem à futura placa em alguns lugares, você pode corrigir as falhas com esmalte feminino.

5) A seguir colocamos o textolite para ser gravado.Existem muitas maneiras de fazer uma solução de condicionamento ácido, eu uso uma mistura de ácido cítrico, sal e água oxigenada.

Após a gravação, a placa assume a seguinte forma:

6) Depois é necessário retirar o toner da PCB, a maneira mais fácil de fazer isso é com removedor de esmalte. Você pode usar acetona e outros solventes similares; eu usei solvente de petróleo.

A placa está pronta para que as peças sejam soldadas. Você só precisa de dois resistores e um transistor.

A placa possui dois contatos para alimentação de tensão de controle, dois contatos para conexão da fonte que alimenta a carga e dois contatos para conexão da própria carga. A placa com peças soldadas fica assim:

Como carga para testar o funcionamento do circuito, peguei dois poderosos resistores de 100 Ohm conectados em paralelo.

Pretendo usar o aparelho em conjunto com um sensor de umidade (placa em segundo plano). É a partir disso que uma tensão de controle de 12 volts é aplicada ao circuito principal. Os testes mostraram que a chave do transistor funciona perfeitamente, fornecendo tensão à carga. A queda de tensão no transistor foi de 0,07 volts, o que neste caso não é nada crítico. O transistor não aquece mesmo com operação constante do circuito. Feliz construção!