Ключ на полевия транзистор

Може би дори човек, далеч от електрониката, е чувал, че има такъв елемент като релето. Най-простото електромагнитно реле съдържа електромагнит, когато към него се прилага напрежение, другите два контакта са затворени. С помощта на реле можем да превключим доста мощен товар, прилагайки или обратно, премахвайки напрежението от контролните контакти. Най-широко използваните релета, управлявани от 12 волта. Има и релета за напрежение 3, 5, 24 волта.

Превключването на мощен товар обаче е възможно не само с реле. Напоследък мощните полеви транзистори придобиха широко разпространение. Една от основните им цели е да работят в ключов режим, т.е. транзисторът е или затворен, или напълно отворен, когато съпротивлението на прехода Сток - Източник е практически нула. Можете да отворите полевия транзистор, като приложите напрежение към портата спрямо източника му. Можете да сравните работата на ключа върху транзистора с полев ефект с работата на релето - те приложиха напрежение към портата, транзисторът се отвори, веригата се затвори. Извадиха напрежението от затвора - веригата се отвори, натоварването се обезвъздуши.

В същото време ключът на полевия транзистор има някои предимства пред релето, като например:

  • Голяма издръжливост. Доста често релетата се провалят поради наличието на механично движещи се части, докато транзисторът при правилни условия на работа има много по-дълъг експлоатационен живот.

  • Икономиката. Релейната бобина консумира ток, а понякога е много значителна. Вратата на транзистора консумира ток само в момента на подаване на напрежение към него, тогава той практически не консумира ток.

  • Няма кликвания при превключване.

схема

Ключовата схема за транзистора с полев ефект е представена по-долу:

Резисторът R1 в него е ограничаващ тока, той е необходим, за да намали тока, изразходван от портата в момента на отваряне, без него транзисторът може да се провали. Стойността на този резистор може лесно да се променя в широк диапазон, от 10 до 100 ома, това няма да повлияе на работата на веригата.

Резистор R2 дърпа портата към източника, като по този начин изравнява техните потенциали, когато към портата не се прилага напрежение. Без него затворът ще остане "висящ във въздуха" и транзисторът няма да може да се затвори гарантирано. Стойността на този резистор също може да се променя в широк диапазон - от 1 до 10 kOhm.

Транзистор Т1 е транзистор с N-канален полев ефект. Той трябва да бъде избран въз основа на консумираната мощност от товара и величината на управляваното напрежение. Ако тя е по-малка от 7 волта, трябва да вземете така наречения "логичен" полев транзистор, който надеждно се отваря от напрежение 3, 3 - 5 волта. Те могат да бъдат намерени в компютърните дънки. Ако управляващото напрежение лежи в рамките на 7-15 волта, можете да вземете "конвенционален" полев транзистор, например IRF630, IRF730, IRF540 или друг подобен. В този случай трябва да се обърне внимание на такава характеристика като съпротивлението на отворен канал. Транзисторите не са перфектни и дори в отворено състояние съпротивлението на прехода Сток - Източник не е равно на нула. Най-често тя възлиза на стотни ома, което абсолютно не е критично при превключване на товар с ниска мощност, но много значително при високи токове. Следователно, за да се намали падането на напрежението през транзистора и съответно да се намали неговото нагряване, е необходимо да се избере транзистор с най-ниско съпротивление на отворен канал.

"N" в диаграмата е някакъв вид натоварване.

Недостатъкът на ключа на транзистора е, че той може да работи само в постояннотокови вериги, защото токът преминава само от запаса към източника.

Производство на ключ върху полеви транзистор

Такава проста схема може да се сглоби и чрез монтаж на стена, но реших да направя миниатюрна печатна платка с помощта на лазерно-желязна технология (LUT). Процедурата е следната:

1) Изрязваме парче PCB, подходящо за размерите на печатаната платка, почистваме го с фина шкурка и обезмасляваме с алкохол или разтворител.

2) На специална термотрансферна хартия отпечатваме печатна платка. Можете да използвате гланцирана хартия за списание или хартия за проследяване. Плътността на тонера на принтера трябва да бъде настроена на максимална.

3) Прехвърлете шаблона от хартия в текстолит с помощта на ютия. В този случай трябва да се контролира така, че листът хартия с шаблона да не се измества спрямо PCB. Времето за загряване зависи от температурата на ютията и лежи в рамките на 30 - 90 секунди.

4) В резултат на текстолита се появява снимка на песни в огледален образ. Ако тонерът на места не се прилепва добре към бъдещата дъска, можете да поправите недостатъците с помощта на дамски лак за нокти.

5) След това поставяме офортен текстолит. Има много начини за приготвяне на разтвор за офорт; използвам смес от лимонена киселина, сол и водороден пероксид.

След ецване дъската придобива следната форма:

6) Тогава е необходимо да премахнете тонера от печатни платки, най-лесният начин да направите това е да използвате средство за отстраняване на лак за нокти. Можете да използвате ацетон и други подобни разтворители, аз използвах маслен разтворител.

7) Случаят е малък - сега остава да пробиете дупки на правилните места и дъска за калай. След това той приема този формуляр:

Платката е готова за запояване на части в нея. Необходими са само два резистора и транзистор.

На платката има два контакта за подаване на управляващо напрежение към тях, два контакта за свързване на източника, подаващ товара, и два контакта за свързване на самия товар. Една дъска с споени части изглежда така:

Като товар за проверка на работата на веригата взех два мощни резистора от 100 Ома, свързани паралелно.

Смятам да използвам устройството във връзка със сензор за влажност (дъска на заден план). Именно от него управляващото напрежение от 12 волта идва към ключовата верига. Тестовете показаха, че транзисторният превключвател работи чудесно, като подава напрежение към товара. Спадът на напрежението през транзистора беше 0, 07 волта, което изобщо не е критично. Загряването на транзистора не се наблюдава дори при постоянна работа на веригата. Успешен монтаж!

Изтеглете платка и схема:

plata.zip [4.93 Kb] (изтегляния: 806)