Jediný obvod časovače Mosfet

Vyzkoušejte Náš Nástroj Pro Odstranění Problémů





Následující článek pojednává o použití mosfetu jako přepínače pro efektivní přepínání vysokých proudových zátěží. Obvod lze také jednoduchými úpravami transformovat na obvod zpožděného vypnutí. Návrh si vyžádal pan Roderel Masibay.

Porovnání Mosfet s BJT

Tranzistor nebo mosfet s efektem pole lze porovnat s bjt nebo běžnými tranzistory, kromě jednoho významného rozdílu.



MOSFET je zařízení závislé na napětí na rozdíl od BJT, které jsou zařízeními závislými na proudu, což znamená, že MOSFET by se plně zapnul v reakci na napětí nad 5V při prakticky nulovém proudu přes jeho bránu a zdroj, zatímco běžný tranzistor by požadoval relativně vyšší proud pro zapínání.

Navíc tento aktuální požadavek roste úměrně s rostoucím připojeným proudem zátěže v jeho kolektoru. Mosfety na druhé straně by přepínaly jakoukoli specifikovanou zátěž bez ohledu na aktuální úroveň brány, která může být udržována na nejnižších možných úrovních.



Proč je Mosfet lepší BJT

Další dobrou věcí na přepínání mosfetů je, že plně nabízejí velmi nízký odpor napříč aktuální cestou k zátěži.

MOSFET navíc nebude vyžadovat rezistor pro spouštění brány a lze jej přepínat přímo s dostupným napájecím napětím za předpokladu, že to není příliš daleko za značkou 12V

Všechny tyto vlastnosti spojené s mosfety z něj činí jasného vítěze ve srovnání s BJT, zvláště když se používá jako spínač pro provozování výkonných zátěží, jako jsou vysoce proudové žárovky, halogenové žárovky, motory, solenoidy atd.

Jak je zde požadováno, uvidíme, jak může být mosfet použit jako přepínač pro přepínání systému stěračů automobilu. Motor stěrače automobilu spotřebovává značné množství proudu a obvykle se přepíná přes vyrovnávací stupeň, jako jsou relé, SSR atd. Relé však mohou být náchylná k opotřebení, zatímco SSR mohou být příliš nákladná.

Používání Mosfetu jako přepínače

Jednodušší možnost může být ve formě přepínače MOSFET, Pojďme se naučit stejné podrobnosti obvodu.

Jak je znázorněno v daném schématu zapojení, tvoří mosfet hlavní ovládací zařízení bez prakticky žádných komplikací kolem něj.

Přepínač na jeho bráně, který lze použít pro zapnutí MOSFETu a odpor pro udržení brány MOSFETu na záporné logice, když je spínač v poloze VYPNUTO.

Stisknutím spínače získá mosfet požadované hradlové napětí vzhledem k jeho zdroji, který je na nulovém potenciálu.

Spoušť okamžitě zapne MOSFET tak, aby zátěž připojená k jeho odtokovému ramenu byla plně zapnutá a funkční.

Se stěračem připojeným k tomuto bodu by se setřelo tak dlouho, že spínané zůstane stlačené.

Systém stěračů někdy vyžaduje funkci zpoždění umožňující několik minut stírání před zastavením.

S malou úpravou lze výše uvedený obvod jednoduše změnit na obvod zpožděného vypnutí.

Použití Mosfetu jako časovače zpoždění

Jak je znázorněno na obrázku níže, kondenzátor je přidán těsně za spínačem a přes odpor 1M.

Když je spínač na okamžik zapnut, zátěž se zapne a také se kondenzátor nabije a uloží náboj do něj.

Video ukázka

Když je spínač přepnut do polohy OFF, zátěž nadále přijímá energii, protože uložené napětí v kondenzátoru udržuje napětí hradla a udržuje jej zapnuté.

Kondenzátor se však postupně vybíjí přes odpor 1M a když poklesne napětí pod 3V, mosfet již není schopen držet a celý systém se vypne.

Perioda zpoždění závisí na hodnotě kondenzátoru a hodnotách rezistoru, přičemž zvyšuje kterákoli z nich nebo obě úměrně zvyšuje periodu zpoždění.

Výpočet zpoždění

Pro výpočet zpoždění produkovaného RC konstantou můžeme použít následující vzorec:

V = V0 x e(-t / RC)

  • V je prahové napětí, při kterém se má mosfet pouze vypnout nebo se jen zapnout.
  • V0 je napájecí napětí nebo Vcc
  • R je vybíjecí odpor (Ω), který je připojen paralelně s kondenzátorem.
  • C (hodnota kondenzátoru (F) v příkladných 100uF)
  • t (čas vybíjení, který chceme vypočítat)

chceme vědět zpoždění (t) = je(-t / RC) = V / V0

-t / RC = Ln (V / V0)

t = -Ln (V / V0) x R x C.

Příklad řešení

Pokud vybereme prahovou kapacitu zapnutí / vypnutí mosfetu jako 2,1 V a napájecí napětí 12 V, odpor 100 K a kondenzátor 100 uF, zpoždění, po kterém se MOSFET vypne, lze přibližně vypočítat řešením rovnice jako uvedeny níže:

t = -Ln (2,1 / 12) x 100000 x 0,0001

t = 17,42 s

Z výsledků tedy zjistíme, že zpoždění bude kolem 17 sekund

Vytvoření časovače s dlouhou dobou trvání

Relativně dlouhý časovač může být navržen pomocí výše vysvětleného konceptu mosfet pro přepínání těžších zátěží.

Následující diagram znázorňuje postupy jeho implementace.

Zahrnutí dalšího tranzistoru PNP a několika dalších pasivních komponent umožňuje obvodu produkovat delší dobu zpoždění. Časování lze vhodně upravit změnou kondenzátoru a odporu připojeného přes základnu tranzistoru.




Předchozí: Převést měnič čtvercových vln na měnič sinusových vln Další: Obvod střídače H-Bridge pomocí 4 mosfetů s N kanálem