Cheie de tranzistor cu efect de câmp

Poate chiar și o persoană departe de electronică a auzit că există un astfel de element precum releul. Cel mai simplu releu electromagnetic conține un electromagnet, atunci când i se aplică tensiune, alte două contacte sunt închise. Cu ajutorul unui releu, putem comuta o sarcină destul de puternică, aplicând sau invers, eliminând tensiunea de la contactele de comandă. Cele mai răspândite sunt releele controlate de la 12 volți. Există și relee pentru tensiuni de 3, 5, 24 volți.

Cu toate acestea, puteți comuta o sarcină puternică nu numai cu ajutorul unui releu. Recent, tranzistoarele cu efect de câmp de mare putere au devenit larg răspândite. Unul dintre scopurile lor principale este de a opera în modul cheie, adică. tranzistorul este fie închis, fie complet deschis atunci când rezistența joncțiunii Drain-Source este practic zero. Puteți deschide un tranzistor cu efect de câmp aplicând tensiune la poartă în raport cu sursa acesteia. Puteți compara funcționarea unui comutator pe un tranzistor cu efect de câmp cu funcționarea unui releu - se aplică tensiune pe poartă, tranzistorul se deschide și circuitul se închide. Tensiunea a fost îndepărtată de la poartă - circuitul a fost deschis, sarcina a fost dezactivată.

În acest caz, un comutator cu tranzistor cu efect de câmp are câteva avantaje față de un releu, cum ar fi:

• Durabilitate mare. Destul de des, releele eșuează din cauza prezenței pieselor în mișcare mecanic, dar un tranzistor în condiții de funcționare potrivite are o durată de viață mult mai lungă.
• Economic. Înfășurarea releului consumă curent, uneori destul de semnificativ. Poarta tranzistorului consumă curent numai atunci când i se aplică tensiune, apoi practic nu consumă curent.
• Fără clicuri la comutare.

Sistem

Circuitul comutatorului pentru tranzistorul cu efect de câmp este prezentat mai jos:

Rezistorul R1 din el este limitator de curent; este necesar pentru a reduce curentul consumat de poartă în momentul deschiderii; fără el, tranzistorul se poate defecta. Valoarea acestui rezistor poate fi schimbată cu ușurință într-un interval larg, de la 10 la 100 ohmi, acest lucru nu va afecta funcționarea circuitului.

Rezistorul R2 trage poarta spre sursă, egalând astfel potențialele lor atunci când nu este aplicată nicio tensiune pe poartă. Fără el, poarta va rămâne „atârnată în aer” și nu se poate garanta că tranzistorul se va închide. Valoarea acestui rezistor poate fi, de asemenea, modificată într-un interval larg - de la 1 la 10 kOhm.

Tranzistorul T1 este un tranzistor cu efect de câmp cu canal N. Trebuie selectat în funcție de puterea consumată de sarcină și de valoarea tensiunii de control. Dacă este mai mic de 7 volți, ar trebui să luați un așa-numit tranzistor cu efect de câmp „logic”, care se deschide în mod fiabil de la o tensiune de 3,3 - 5 volți. Ele pot fi găsite pe plăcile de bază ale computerelor. Dacă tensiunea de control este în intervalul 7-15 volți, puteți lua un tranzistor cu efect de câmp „obișnuit”, de exemplu, IRF630, IRF730, IRF540 sau orice alte similare.În acest caz, ar trebui să acordați atenție unei astfel de caracteristici precum rezistența canalului deschis. Tranzistoarele nu sunt ideale și, chiar și în stare deschisă, rezistența joncțiunii Drain-Source nu este zero. Cel mai adesea se ridică la sutimi de ohm, ceea ce nu este deloc critic la comutarea unei sarcini de putere redusă, dar este foarte semnificativ la curenți mari. Prin urmare, pentru a reduce căderea de tensiune pe tranzistor și, în consecință, pentru a reduce încălzirea acestuia, trebuie să alegeți un tranzistor cu cea mai mică rezistență pe canal deschis.

„N” în diagramă – orice sarcină.

Dezavantajul unui comutator cu tranzistor este că poate funcționa numai în circuite de curent continuu, deoarece curentul curge doar de la Drain la Source.

Realizarea unui comutator de tranzistor cu efect de câmp

Este posibil să asamblați un astfel de circuit simplu folosind montarea pe suprafață, dar am decis să fac o placă de circuit imprimat în miniatură folosind tehnologia laser-iron (LUT). Procedura este următoarea:

1) Tăiați o bucată de PCB care se potrivește cu dimensiunile designului plăcii de circuit imprimat, curățați-o cu șmirghel fin și degresați-o cu alcool sau solvent.

2) Imprimăm designul plăcii de circuit imprimat pe hârtie specială de transfer termic. Puteți folosi hârtie lucioasă pentru revistă sau hârtie de calc. Densitatea tonerului de pe imprimantă trebuie setată la maxim.

3) Transferați designul de pe hârtie pe textolit folosind un fier de călcat. În acest caz, ar trebui să vă asigurați că hârtia cu designul nu se mișcă în raport cu textolit. Timpul de încălzire depinde de temperatura fierului de călcat și variază de la 30 la 90 de secunde.

4) Ca rezultat, pe PCB apare o imagine în oglindă a pistelor. Dacă tonerul nu se lipește bine de viitoarea placă în unele locuri, puteți corecta defectele folosind oja pentru femei.

5) În continuare, punem textolitul pentru a fi gravat.Există multe moduri de a face o soluție de gravare, eu folosesc un amestec de acid citric, sare și peroxid de hidrogen.

După gravare, placa ia această formă:

6) Apoi, trebuie să îndepărtați tonerul de pe PCB, cel mai simplu mod de a face acest lucru este cu un agent de îndepărtare a lacului de unghii. Puteți folosi acetonă și alți solvenți similari; eu am folosit solvent din petrol.

Placa este pregătită pentru lipirea pieselor în ea. Ai nevoie doar de două rezistențe și un tranzistor.

Placa are două contacte pentru alimentarea tensiunii de control, două contacte pentru conectarea sursei care alimentează sarcina și două contacte pentru conectarea sarcinii în sine. Placa cu părți lipite arată astfel:

Ca sarcină pentru a testa funcționarea circuitului, am luat două rezistențe puternice de 100 ohmi conectate în paralel.

Intenționez să folosesc dispozitivul împreună cu un senzor de umiditate (placă în fundal). Din aceasta, tensiunea de control de 12 volți este furnizată circuitului cheii. Testele au arătat că comutatorul tranzistorului funcționează perfect, furnizând tensiune sarcinii. Căderea de tensiune pe tranzistor a fost de 0,07 volți, ceea ce în acest caz nu este deloc critic. Tranzistorul nu se încălzește chiar și cu funcționarea constantă a circuitului. Construcție fericită!