Interruptor eletrônico em transistores de efeito de campo. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Na edição de agosto de 2002 da revista Radio, p. 60 foi publicado artigo de V. Polyakov sobre o interruptor eletrônico, que é capaz de desligar a energia da carga quando a tensão da bateria cai abaixo do nível permitido.

Fiquei interessado nessa ideia e construí minha própria versão desse switch. Difere do protótipo, pois pouco antes do desligamento automático da carga, um LED piscante começa a piscar, indicando que a carga será desenergizada em breve. O dispositivo é fabricado com transistores e microcircuitos de efeito de campo baratos, o que melhorou sua carga e desempenho ergonômico. Uma carga com consumo de corrente contínua de até 0,4 A pode ser conectada a um comutador eletrônico, mas usando um transistor MOS de canal n mais potente em vez de comutadores de corrente de microcircuito, a corrente da carga conectada pode ser aumentada para vários amperes, o que será discutido abaixo.

O esquema do dispositivo é mostrado na fig. 1.

Quando os contatos do botão SB2 estão fechados, a tensão de alimentação total é aplicada à carga. Através do resistor R3, uma tensão de abertura é fornecida ao portão do canal p MOSFET VT1. O transistor abre, portanto, uma tensão de alto nível é fornecida às portas dos transistores dos microcircuitos (pinos 1,8 DA1-DA3). As chaves nos microcircuitos DA1 - DA3, cada uma das quais é um MOSFET de canal n de alta tensão com um diodo zener protetor de dois ânodo no circuito de fonte de porta, abrem. Para aumentar a capacidade de carga e reduzir as perdas de energia e tensão, todos os três interruptores são conectados em paralelo.

A resistência do resistor R1 é escolhida de forma que, quando a tensão da bateria cair abaixo de 7 V (uma bateria de sete células de níquel-cádmio), o transistor VT1 comece a fechar. Como a tensão nas portas DA1 - DA3 ainda é bastante alta, essas chaves ainda estão totalmente abertas. Assim que a tensão de dreno de fonte VT1 exceder a tensão de abertura limite VT2, este transistor começará a abrir, o transistor bipolar VT3 também abrirá, o LED HL1 piscando piscará intensamente.

Com uma queda ainda maior na tensão da bateria, o transistor VT1 fecha tanto que a tensão no resistor R4 torna-se insuficiente para manter as chaves DA1-DA3 no estado de resistência mínima do canal aberto, o que leva a um fechamento avalanche de tanto VT1 quanto DA1-DA3. A carga é desenergizada, o LED para de piscar. Você pode forçar o desligamento da carga pressionando brevemente o botão SB1.

A resistência do resistor R2 é escolhida de forma que, se o LED piscando começar com uma tensão de bateria de 7 V, a carga será totalmente desligada quando a tensão da bateria cair para 6,9 V. Mas os valores desses as tensões podem ser ligeiramente diferentes - tudo depende dos parâmetros dos transistores de efeito de campo. Se o resistor R2 for tomado com uma resistência de 47 kOhm, o LED começará a piscar em 7,5 V e a carga será desligada em 7 V. Os capacitores de cerâmica C1 e C2 aumentam a imunidade a ruído do dispositivo.

Os resistores podem ser usados ​​com qualquer potência de tamanho pequeno de 0,05-0,25 W, por exemplo, C1 -4, MLT VS, C2-23. Capacitores não polares são adequados para os tipos K10-7, K10-17, KM-6; óxido - K50-35, K50-24. O LED piscando pode ser obtido de qualquer uma das séries L36B, L56B, L796B, L816B. Para não aumentar muito a corrente média de descarga da bateria quando o LED estiver aceso, é aconselhável aumentar a resistência do resistor R5 para 3 kOhm e levar o LED com brilho aumentado. Em vez de um LED piscando, você pode instalar, observando a polaridade, um emissor de som piezocerâmico com gerador embutido (HPA17AX, HPA24AX); tal substituição seria apropriada se o interruptor eletrônico estiver equipado com um dispositivo "silencioso": multímetro, medidor de frequência, termômetro eletrônico, etc.

Os transistores de efeito de campo podem ser substituídos por qualquer uma das séries KP301, KP304, de preferência com a menor tensão de abertura de limite possível. O transistor bipolar pode ser substituído por qualquer uma das séries KT3102, KT342, KT645. Se você deseja aumentar significativamente a capacidade de carga do dispositivo, por exemplo, para seu uso com um modelo automotor eletrificado, uma estação de rádio, um rádio portátil, é aconselhável substituir os microcircuitos DA1 - DA3 por um poderoso n -transistor de efeito de campo de canal, por exemplo, tipos KP723G, KP727V, KP736G, IRLZ44. Com um desses transistores, é permitido conectar um dispositivo com consumo de corrente de 3 ... 5 A. Não é necessário instalar um transistor de efeito de campo em um dissipador de calor.

Ao selecionar um resistor R1, a chave pode ser configurada tanto para uma tensão operacional nominal de 9 V - uma bateria de sete baterias de níquel-cádmio quanto para 12 V - 10 baterias. Quando o dispositivo é alimentado por uma bateria de dez dessas baterias, a energia de carga deve ser desligada quando a tensão da bateria cair para 9,7 ... 10 V. Se transistores de efeito de campo de canal p com uma tensão de limiar de porta-fonte relativamente baixa , inferiores a -3 V, selecionando o resistor R1, o dispositivo poderá ser configurado para trabalhar com uma tensão nominal menor, mas não inferior a 4,5 V.

A chave eletrônica pode ser montada em uma placa de circuito impresso feita de fibra de vidro revestida de uma face com dimensões de 80x35 mm (Fig. 2).

A pinagem de transistores e microcircuitos é dada na fig. 3.

Autor: A.Butov, vila de Kurba, região de Yaroslavl

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