Interruttore di alimentazione a transistor. Circuiti logici su interruttori di corrente Commutazione di due lampade a 12V sul circuito a transistor

Quando si lavora con schemi complessi, è utile utilizzare vari trucchi tecnici che consentono di raggiungere il proprio obiettivo con poco sforzo. Uno di questi è la creazione di interruttori a transistor. Quali sono? Perché dovrebbero essere creati? Perché sono anche chiamati "chiavi elettroniche"? Quali sono le caratteristiche di questo processo e a cosa dovrei prestare attenzione?

Di cosa sono fatte le chiavi a transistor?

Esse vengono eseguite utilizzando il campo o le prime vengono ulteriormente suddivise in TIR e tasti che hanno una giunzione pn di controllo. Tra i bipolari si distinguono i non saturi. Un interruttore a transistor da 12 volt sarà in grado di soddisfare i requisiti di base della radio amatoriale.

Modalità operativa statica

Analizza lo stato chiuso e aperto della chiave. Nel primo ingresso c'è un livello di bassa tensione, che indica un segnale zero logico. In questa modalità, entrambe le transizioni sono nella direzione opposta (si ottiene un taglio). E la corrente del collettore può essere influenzata solo dal calore. Nello stato aperto, all'ingresso della chiave c'è un livello di alta tensione corrispondente al segnale di un'unità logica. È possibile lavorare in due modalità contemporaneamente. Tale operazione può trovarsi nella regione di saturazione o nella regione lineare della caratteristica di uscita. Ci soffermeremo su di loro in modo più dettagliato.

Saturazione chiave

In tali casi, le giunzioni dei transistor sono polarizzate in avanti. Pertanto, se la corrente di base cambia, il valore sul collector non cambierà. Nei transistor al silicio, per ottenere una polarizzazione sono necessari circa 0,8 V, mentre per il germanio la tensione oscilla tra 0,2-0,4 V. Ma come si ottiene la saturazione chiave? Per fare ciò, la corrente di base aumenta. Ma tutto ha i suoi limiti, nonché un aumento della saturazione. Quindi, quando viene raggiunto un certo valore corrente, questo smette di aumentare. Perché la saturazione dei tasti? C'è un coefficiente speciale che mostra lo stato delle cose. Con il suo aumento, la capacità di carico degli interruttori a transistor aumenta, i fattori destabilizzanti iniziano a influire con meno forza, ma si verifica un deterioramento delle prestazioni. Pertanto, il valore del coefficiente di saturazione viene scelto da considerazioni di compromesso, guidate dall'attività che dovrà essere eseguita.

Gli svantaggi della chiave insatura

E cosa succederà se non è stato raggiunto il valore ottimale? Quindi ci saranno tali svantaggi:

La tensione della chiave pubblica scende a circa 0,5 V.
L'immunità al rumore peggiorerà. Ciò è dovuto alla maggiore resistenza di ingresso, che si osserva nei tasti quando sono nello stato aperto. Pertanto, interferenze come sbalzi di corrente portano a una modifica dei parametri dei transistor.
Il tasto saturo ha una significativa stabilità della temperatura.

Come puoi vedere, è ancora meglio eseguire questo processo al fine di ottenere un dispositivo più avanzato.

Prestazione

Per questo, vengono utilizzati elementi di comunicazione. Quindi, se il primo interruttore sull'uscita ha un livello di alta tensione, quindi all'ingresso del secondo, si apre e funziona nella modalità specificata. E viceversa. Tale catena di comunicazione influisce in modo significativo sui transitori che si verificano durante la commutazione e le prestazioni chiave. Ecco come funziona l'interruttore a transistor. I più comuni sono i circuiti in cui l'interazione avviene solo tra due transistor. Ma ciò non significa affatto che ciò non possa essere fatto da un dispositivo in cui verranno utilizzati tre, quattro o anche più elementi. Ma in pratica è difficile trovare un'applicazione, pertanto non viene utilizzato il funzionamento di un interruttore a transistor di questo tipo.

Cosa scegliere

Con cosa è meglio lavorare? Immaginiamo di avere un semplice interruttore a transistor, la cui tensione di alimentazione è 0,5 V. Quindi, usando l'oscilloscopio, sarà possibile registrare tutte le modifiche. Se la corrente del collettore è impostata su 0,5 mA, la tensione scenderà di 40 mV (alla base sarà di circa 0,8 V). Secondo gli standard del problema, possiamo dire che si tratta di una deviazione piuttosto significativa, che impone una restrizione sull'uso in un numero di circuiti, ad esempio negli interruttori, per cui usano quelli speciali dove esiste una giunzione pn di controllo. I loro vantaggi rispetto alle controparti bipolari sono:

Un valore insignificante della tensione residua sulla chiave nello stato di cablaggio.
Alta resistenza e, di conseguenza, una piccola corrente che scorre attraverso un elemento chiuso.
Viene consumata una bassa potenza, quindi non è necessaria una fonte significativa di tensione di controllo.
È possibile commutare segnali elettrici di basso livello, che sono unità di microvolt.

Una chiave a relè a transistor è un'applicazione di campo ideale. Naturalmente, questo post è pubblicato esclusivamente in modo che i lettori abbiano un'idea della loro applicazione. Un po 'di conoscenza e ingegnosità - e le possibilità di implementazioni in cui ci sono interruttori a transistor, ne verranno inventate molte.

Esempio di lavoro

Diamo un'occhiata più da vicino a come funziona un semplice interruttore a transistor. Il segnale commutato viene trasmesso da un ingresso e rimosso da un'altra uscita. Per bloccare la chiave, viene utilizzata un'alimentazione di tensione alla porta a transistor, che supera i valori di source e drain di una quantità superiore a 2-3 V. Ma allo stesso tempo, è necessario prestare attenzione e non andare oltre l'intervallo consentito. Quando la chiave è chiusa, la sua resistenza è relativamente grande - supera i 10 ohm. Questo valore è ottenuto a causa del fatto che influisce anche la corrente di polarizzazione inversa della giunzione pn. Nello stesso stato, la capacità tra il circuito del segnale di commutazione e l'elettrodo di controllo oscilla nell'intervallo 3-30 pF. Ora apri l'interruttore a transistor. Il circuito e la pratica mostreranno che la tensione dell'elettrodo di controllo si avvicinerà allo zero e dipende fortemente dalla resistenza di carico e dalle caratteristiche della tensione commutata. Ciò è dovuto a un intero sistema di interazioni tra gate, drain e source del transistor. Ciò crea alcuni problemi per il funzionamento in modalità interruttore.

Come soluzione a questo problema, sono stati sviluppati vari schemi che forniscono la stabilizzazione della tensione che scorre tra il canale e il gate. Inoltre, a causa delle proprietà fisiche, anche un diodo può essere usato come tale. Per fare ciò, dovrebbe essere incluso nella direzione in avanti della tensione di blocco. Se viene creata la situazione necessaria, il diodo si chiuderà e si aprirà la giunzione pn. In modo che quando la tensione commutata cambia, rimane aperta e la resistenza del suo canale non cambia, una resistenza ad alta resistenza può essere attivata tra la sorgente e l'ingresso dell'interruttore. E la presenza di un condensatore accelererà in modo significativo il processo di ricarica dei contenitori.

Calcolo chiave transistor

Per la comprensione, do un esempio di calcolo, è possibile sostituire i dati:

1) L'emettitore-collettore è 45 V. La dissipazione di potenza totale è di 500 mw. L'emettitore-collettore è di 0,2 V. La frequenza di taglio è di 100 MHz. La base dell'emettitore è 0,9 V. La corrente del collettore è 100 mA. Il coefficiente di trasferimento della corrente statistica è 200.

2) Resistenza per corrente 60 mA: 5-1.35-0.2 \u003d 3.45.

3) Il grado di resistenza del collettore: 3,45 \\ 0,06 \u003d 57,5 \u200b\u200bOhm.

4) Per comodità, prendiamo un valore nominale di 62 Ohm: 3,45 \\ 62 \u003d 0,0556 mA.

5) Consideriamo la corrente di base: 56 \\ 200 \u003d 0,28 mA (0.00028 A).

6) Quanto sarà sul resistore di base: 5 - 0,9 \u003d 4,1 V.

7) Determiniamo la base: 4.1 \\ 0.00028 \u003d 14.642.9 Ohm.

Conclusione

E infine, sul nome "chiavi elettroniche". Il fatto è che lo stato cambia sotto l'influenza della corrente. E com'è? È vero, una raccolta di spese elettroniche. Da questo deriva il secondo nome. È tutto. Come puoi vedere, il principio di funzionamento e lo schema circuitale degli interruttori a transistor del dispositivo non è qualcosa di complicato, quindi per capirlo è fattibile. Va notato che anche l'autore di questo articolo aveva bisogno di un po 'di letteratura di riferimento per rinfrescare la propria memoria. Pertanto, se hai domande sulla terminologia, ti suggerisco di ricordare la disponibilità di dizionari tecnici e cercare lì nuove informazioni sugli interruttori a transistor.

L'interruttore a sfioramento è un circuito molto semplice, che consiste solo di due transistor e diversi elementi radio.

Sensore - sensore - s inglese Lang - elemento sensibile o sensibile. Questo circuito consente di applicare tensione al carico toccando il sensore con un dito. In questo caso, il sensore avremo un cablaggio proveniente dalla base. Quindi, considera la shemka:

La tensione di funzionamento del circuito è di 4-5 Volt. Puoi un po 'di più.

Lo schema è molto semplice. Su una breadboard da mm, sarà simile a questo:

Il cablaggio giallo dalla base del transistor KT315, che è nell'aria, avremo un sensore.

Chi non ricorda dove si trovano l'emettitore, il collettore e la base, la foto sotto mostra la piedinatura (disposizione dei pin) del transistor KT361 (a sinistra) e del transistor KT315 (a destra). KT361 e KT315 differiscono nella posizione della lettera. In KT361, questa lettera è nel mezzo e in KT315 a sinistra. Che lettera c'è - nessuna differenza. In questo caso, la lettera "G" indica che vengono utilizzati i transistor KT361G e KT315G

Nel mio caso, ho usato transistor KT315B (beh, cosa è venuto a portata di mano).

Ecco un video sul funzionamento di questo circuito:

Ma cosa succede se si utilizza un interruttore a sfioramento per controllare un carico potente? Ad esempio, una lampada a incandescenza a 220 volt? Solo al posto del LED possiamo mettere il TTR.

In questo circuito, ho usato un relè a stato solido (TTR), sebbene sia possibile utilizzare un relè elettromeccanico. Quando si utilizza un relè elettromeccanico, non dimenticare di mettere un diodo di protezione parallelo alla bobina del relè

Il mio schema TTR modificato è simile al seguente:

E così funziona:

Su Internet, questo circuito funziona su tre transistor. L'ho semplificato un po '. Il principio di funzionamento del circuito è molto semplice. Quando un dito tocca la base del transistor VT2, la base riceve un segnale sinusoidale dal nostro corpo. Da dove viene? Diafonia dalla rete 220 volt. Quindi, questi crosstalk sono sufficienti per l'apertura del transistor VT2, quindi il segnale da VT2 va alla base di VT1 e lì amplifica ancora di più. La potenza di questo segnale è sufficiente per illuminare il LED o applicare un segnale di controllo al relè. Tutto è geniale e semplice!

"Nel mondo dell'elettronica moderna ... Ecco l'ultima parte di questo corso.

Passaggio 10: LED

I LED sono generalmente chiamati indicatori, veri e propri eroi non rilevati nel mondo dell'elettronica. Formano numeri su un orologio elettronico, trasmettono informazioni da dispositivi remoti, illuminano dashboard e avvisano gli utenti che i dispositivi che usano sono accesi. Se li metti insieme, possono formare immagini su uno schermo televisivo gigante o illuminare un semaforo.

Fondamentalmente, i LED sono semplici lampadine minuscole che possono essere facilmente "montate" in un circuito elettrico. Ma a differenza delle normali lampade a incandescenza, non hanno un filo che può bruciare e non si scaldano tanto quanto le lampade. Emettono luce esclusivamente a causa del movimento di elettroni nel semiconduttore. La durata di vita di un LED supera di migliaia di ore quella delle lampade a incandescenza.

I LED sono usati per l'illuminazione o per l'indicazione.

I LED normali sono buoni come indicatori, perché brillano con una luce morbida e uniforme che può essere chiaramente vista da qualsiasi angolazione. I LED luminosi hanno una luce diretta e potente, ma non sarai in grado di vedere la loro luce in un angolo, perché la luce è diretta solo in avanti.

Il LED è un diodo che è influenzato dalla corrente, non dalla tensione. "Alimenta" la corrente in avanti (più a meno o l'anodo al catodo) e inizia a emettere luce a una corrente minima. Un tipico LED rosso consuma da 10 mA a 20 mA. Se si invia un valore superiore al valore consentito, il LED si accenderà semplicemente.

Poiché il funzionamento del LED dipende dalla corrente e non dipende dalla tensione, non può essere collegato direttamente alla batteria o alla fonte di alimentazione. Il modo più semplice per proteggere il LED da un valore di corrente "killer" è collegarlo tramite un resistore. Il resistore ridurrà la corrente e porterà il suo valore a un livello accettabile.

Calcoliamo il valore della resistenza LED secondo la seguente formula:

Valore LED resistenza, R \u003d (tensione di alimentazione - Tensione LED) / Corrente LED.

Nel nostro esempio:

Prendi una batteria da 9 volt (tensione di alimentazione \u003d 9 V). La tensione per il LED rosso è di 2 V, la corrente è di 20 mA.

Se non si dispone di una resistenza con un valore specifico, selezionare la resistenza standard più vicina, leggermente più grande di quella calcolata. Se si desidera aumentare il tempo di incandescenza, è possibile scegliere un valore più alto del resistore per ridurre la corrente. Per 15 mA, R \u003d (9 - 2,0) / 15 mA \u003d 466 ohm (utilizzare un valore standard più elevato \u003d 470 ohm).

Passaggio 11: transistor

I transistor possono essere considerati come uno dei tipi di interruttore elettronico.

(Per riferimento: un interruttore a transistor è molto più veloce di uno meccanico)

Esistono due tipi principali di transistor: un transistor bipolare e un MOS (semiconduttore a ossido di metallo). I transistor bipolari a loro volta sono divisi in: strutture N-P-N e P-N-P. La maggior parte dei circuiti utilizza una struttura N-P-N. I transistor sono realizzati in varie forme, ma hanno tutti tre uscite. Base: è il principale ed è responsabile dell'attivazione del transistor. Il collezionista è una conclusione positiva. L'emettitore è una conclusione negativa. (Per ogni elemento, i risultati sono disposti in un ordine specifico).

Un transistor è un componente elettronico in miniatura che può svolgere due funzioni. Può essere un amplificatore o un interruttore.

Quando funziona come un amplificatore, prende una piccola corrente (corrente di ingresso) e aumenta il suo valore (corrente di uscita). In altre parole, è un amplificatore di corrente (utilizzato negli apparecchi acustici).

Inoltre, i transistor possono fungere da interruttori. Una piccola corrente elettrica che attraversa una parte del transistor può attivare l'altro lato. Ecco come funzionano tutti i microchip. Ad esempio, un chip di memoria contiene centinaia di milioni o addirittura miliardi di transistor, ognuno dei quali può essere attivato o disattivato singolarmente. Poiché ogni transistor può essere in due modi diversi, può memorizzare due numeri diversi, zero e uno. Con miliardi di transistor, un chip può salvare miliardi di zeri e quasi altrettanti personaggi ordinari.

Modalità operative

A differenza dei resistori, il cui funzionamento si basa su una relazione lineare tra tensione e corrente, i transistor sono dispositivi non lineari. Hanno quattro diverse modalità operative.

(Quando parliamo della corrente elettrica che attraversa il transistor), di solito intendiamo la corrente che fluisce dal collettore all'emettitore, un transistor con una struttura N-P-N.

Saturazione - Il transistor si comporta come un ponticello. La corrente scorre liberamente dal collettore all'emettitore.

Cutoff - Il transistor si comporta come un interruttore. Le correnti dal collettore all'emettitore non vanno.

Attivo: la corrente dal collettore all'emettitore è proporzionale alla corrente che scorre alla base.

Reverse-active: come in attivo, la corrente è proporzionale alla corrente di base, ma scorre nella direzione opposta.

Entrando nel transistor nella modalità di taglio o saturazione, è possibile creare un doppio effetto di accensione / spegnimento. I transistor di commutazione sono utilizzati per includere microcontrollori, microprocessori e altri circuiti integrati.

Interruttore a transistor (TV)

Diamo un'occhiata alla struttura fondamentale di una struttura N-P-N "TV". Lo useremo per controllare un potente LED.

Mentre un interruttore convenzionale "colpirebbe la linea", la TV è controllata dalla tensione che va alla base. Il contatto I / O del microcontrollore può essere programmato per far passare alta o bassa corrente, accendendo o spegnendo il circuito.

Quando la tensione di base è maggiore di 0,6 V, il transistor inizia a diventare saturo, il che è simile a un cortocircuito tra il collettore e l'emettitore. Quando la tensione è inferiore a 0,6 V, il transistor è in modalità di interruzione: la corrente non passa, sembra un circuito aperto tra il collettore e l'emettitore.

Questo schema di connessione è chiamato interruttore "low side". In alternativa, possiamo usare una struttura a transistor PNP per creare un interruttore "high side".

Resistori di base

Si è notato che ciascuno dei circuiti descritti utilizza un resistore in serie tra l'ingresso di controllo e la base del transistor. Non dimenticare di aggiungere questo resistore! Un transistor senza resistenza di base è simile a un LED senza resistenza di limitazione della corrente.

Ricordiamo che, in un certo senso, un transistor è solo una coppia di diodi collegati. Alcuni transistor possono essere classificati solo per un massimo di 10-100 mA che li attraversa. Se si perde una corrente che supera il massimo consentito, il transistor potrebbe esplodere.

Nome	un tipo	Vce	Circuito integrato	mar	ft
2N2222	NPN	40V	800mA	625mW	300 MHz
BC548	NPN	30V	100mA	500mW	300 MHz
2N3904	NPN	40V	200mA	625mW	270 MHz
2N3906	PNP	-40V	-200mA	625mW	250 MHz
BC557	PNP	-45V	-100mA	500mW	150 MHz
TIP120 (alimentazione)	NPN	60V	5A	65W	—

Transistor MOS

MOSFET è un altro tipo di transistor utilizzato per amplificare o commutare segnali elettronici.

Il vantaggio principale del MOS rispetto ai transistor convenzionali è che richiede una piccola corrente per accendersi (meno di 1 mA) all'uscita di una corrente di carico più elevata (10-50 A o più).

I MOSFET hanno un'impedenza di ingresso estremamente elevata del gate con una corrente che fluisce attraverso il canale tra la sorgente e il drain sotto il controllo della tensione del gate. A causa di questa elevata impedenza di ingresso, MOS può essere facilmente danneggiato dall'elettricità statica.

Il MOSFET è ideale per l'uso come interruttori elettronici o come amplificatori con una sorgente comune, poiché il loro consumo energetico è molto ridotto.

Passaggio 12: regolatori di tensione

Il regolatore di tensione genera una tensione di uscita fissa di un valore preimpostato, che rimane costante indipendentemente dalle variazioni dei valori della tensione di ingresso e del carico. Esistono due tipi di stabilizzatori di tensione:

Lineare;
Tensione alternata

La dissipazione di potenza del regolatore lineare è direttamente proporzionale alla corrente di uscita per la tensione di ingresso e di uscita, quindi l'efficienza tipica è del 50% o addirittura inferiore. Utilizzando componenti ottimali, uno stabilizzatore di tensione CA può raggiungere un'efficienza del 90%. Tuttavia, la potenza di interferenza all'uscita del regolatore lineare è molto inferiore a quella di una corrente alternata con le stesse tensioni di uscita e caratteristiche simili. In genere, una variabile può controllare carichi di corrente più elevati rispetto a un regolatore lineare.

Uno stabilizzatore lineare non è altro che un divisore di tensione, il cui ingresso viene alimentato con una tensione di ingresso (instabile) e la tensione di uscita (stabilizzata) viene rimossa dal braccio inferiore del divisore. La stabilizzazione viene effettuata modificando la resistenza di uno dei bracci del divisore: la resistenza viene costantemente mantenuta in modo che la tensione all'uscita dello stabilizzatore rientri nei limiti specificati.

Esistono due tipi di stabilizzatore lineare:

Fisso

Gli stabilizzatori lineari "fissi" con tre terminali stabilizzano tensioni CC di 3 V, 5 V, 6 V, 9 V, 12 V o 15 V quando il carico è inferiore a 1,5 A. La serie 78xx (7805, 7812, ecc. .) regola le tensioni positive, mentre “79xx” (7905, 7912, ecc.) regola le tensioni negative. Spesso, le ultime due cifre sono la tensione di uscita (ad esempio, stabilizzatore 7805 - + 5 V, mentre stabilizzatore 7915 - −15 V).

variabili

Questo tipo genera una tensione nominale bassa fissa tra l'uscita e il terminale di correzione (equivalente a un terminale di terra fisso). La famiglia di dispositivi include LM723 (bassa potenza) e LM317 e L200 (media potenza). Alcune variabili sono disponibili in assiemi con più di tre pin, inclusi alloggiamenti di pacchetti a doppia fila. Offrono la possibilità di regolare la tensione di uscita utilizzando resistori esterni con valori noti.

La serie LM317 (+ 1,25 V) regola le tensioni positive, mentre la serie LM337 (−1,25 V) regola le tensioni negative.

L'uso di stabilizzatori lineari

L7805 (Regolatore di tensione - 5 V): questo è lo stabilizzatore di tensione principale, un regolatore positivo a tre terminali con tensione di uscita fissa a 5 V. Corrente di uscita massima fino a 1,5 A.

L7812 (Regolatore di tensione - 12 V): questo è il regolatore di tensione principale, un regolatore positivo a tre terminali con tensione di uscita fissa 12 V. Corrente di uscita massima fino a 1,5 A.

LM317 ("Trimmer" da 1,25 V a 37 V): - un regolatore di tensione positiva con tre terminali, in grado di erogare più di 1,5 A, nell'intervallo di tensione di uscita da 1,25 V a 37 V. Richiede due resistori esterni installati sulla tensione di uscita.

Gli stabilizzatori di tensione CA sono dispositivi progettati per mantenere un valore di tensione costante, indipendentemente dalla sua fluttuazione nel circuito di ingresso.

Aumenta lo stabilizzatore

È un convertitore CC / CC con una tensione di uscita maggiore della sua tensione di ingresso.

Un tipico esempio di convertitore boost LM27313. Questo chip è progettato per l'uso in sistemi a bassa potenza come fotocamere, telefoni cellulari e dispositivi GPS. Un altro convertitore regolabile comune è l'LM2577.

Passaggio 13: circuiti integrati

Il circuito integrato (IC) (a volte chiamato microchip o microchip) è un wafer a semiconduttore composto da migliaia o milioni di piccoli resistori, condensatori e transistor. L'IC può funzionare come amplificatore, oscillatore, timer, contatore, memoria del computer o microprocessore.

I circuiti integrati lineari hanno un'uscita con regolazione continua (teoricamente in grado di raggiungere un numero infinito di stati), che dipende dal livello del segnale di ingresso. I circuiti integrati lineari vengono utilizzati come amplificatori per la frequenza audio (AF) e la radiofrequenza (RF). Un amplificatore operazionale (amplificatore operazionale) è un dispositivo comune in queste applicazioni.

I circuiti integrati digitali funzionano solo a pochi livelli o stati specifici e non su una gamma continua di ampiezze di segnale. Questi dispositivi sono utilizzati in computer, reti di computer, modem e frequenzimetri. I mattoni fondamentali dei circuiti integrati digitali sono elementi logici che funzionano con i dati binari, ad es. segnali che hanno solo due stati diversi, basso (logica 0) e alto (logica 1).

A seconda del metodo di produzione, i circuiti integrati possono essere divisi in due gruppi: ibrido e monolitico.

Numerazione dei contatti (pinout)

Ogni "gamba" del chip ha il suo numero specifico e un numero di funzioni che svolge. La figura mostra l'etichetta, grazie alla quale è possibile determinare il primo contatto del chip.

Una delle caratteristiche principali del case è il modo in cui è montato su un circuito stampato. Questi sono contatti di uscita o montaggio superficiale.

Grazie per l'attenzione!

Attualmente, gli interruttori elettronici sono spesso utilizzati nelle apparecchiature elettroniche, in cui è possibile utilizzare un pulsante per accenderlo e spegnerlo. È possibile rendere tale interruttore potente, economico e di piccole dimensioni se si utilizza un transistor di commutazione a effetto di campo e un chip CMOS digitale.

Lo schema circuitale di un semplice interruttore è mostrato in Fig. 1. Il transistor VT1 svolge le funzioni di una chiave elettronica e il trigger DD1 la controlla. Il dispositivo è costantemente collegato a una fonte di alimentazione e consuma una piccola corrente - unità o decine di microampere.

Se l'uscita diretta del trigger ha un livello logico elevato, il transistor viene chiuso, il carico viene diseccitato. Quando i contatti del pulsante SB1 sono chiusi, il grilletto passerà allo stato opposto, alla sua uscita apparirà un livello logico basso. Il transistor VT1 si aprirà e la tensione verrà applicata al carico. In questo stato, il dispositivo rimarrà finché i contatti dei pulsanti non saranno nuovamente chiusi. Quindi il transistor si chiuderà, il carico verrà diseccitato.

Il transistor indicato nel diagramma ha una resistenza del canale di 0,11 Ohm e la corrente di drain massima può raggiungere i 18 A. Va notato che la tensione di gate-drain alla quale si apre il transistor è di 4 ... 4,5 V. Con una tensione di alimentazione di 5. ..7 V la corrente di carico non deve superare 5 A, altrimenti la caduta di tensione attraverso il transistor può superare 1 V. Se la tensione di alimentazione è maggiore, la corrente di carico può raggiungere 10 ... 12 A.

Quando la corrente di carico non supera i 4 A, il transistor può essere utilizzato senza dissipatore di calore. Se la corrente è maggiore, è necessario un dissipatore di calore o un transistor con una resistenza del canale inferiore. Non è difficile selezionarlo in base alla tabella di riferimento fornita nell'articolo "Potenti transistor a commutazione di rektifier internazionale" in Radio, 2001, n. 5, pag. 45.

Altre funzioni possono essere assegnate a tale interruttore, ad esempio la riduzione automatica del carico quando la tensione di alimentazione diminuisce o supera un valore predeterminato. Nel primo caso, ciò può essere necessario quando si alimenta l'apparecchiatura dalla batteria ricaricabile, al fine di impedire una scarica eccessiva, nel secondo - per proteggere l'apparecchiatura da sovratensione.

Lo schema elettrico dell'interruttore elettronico con la funzione di spegnimento quando la tensione è ridotta è mostrato in Fig. 2. Introduce inoltre un transistor VT2, un diodo zener, un condensatore e resistori, uno dei quali è sintonizzato (R4).

Quando si preme il pulsante SB 1, si apre il transistor ad effetto di campo VT1, la tensione viene fornita al carico. A causa della carica del condensatore C1, la tensione sul collettore del transistor al momento iniziale non supererà 0,7 V, cioè avrà un livello logico basso. Se la tensione sul carico diventa superiore al valore impostato dalla resistenza di sintonia, una tensione sufficiente per aprirla arriverà alla base del transistor. In questo caso, l'ingresso "S" del trigger rimarrà a basso livello logico e con il pulsante è possibile accendere e spegnere il carico.

Non appena la tensione scende al di sotto del valore impostato, la tensione sulla resistenza del trimmer del motore sarà insufficiente per aprire il transistor VT2 - si chiuderà. In questo caso, la tensione sul collettore del transistor aumenterà a un livello logico elevato, che verrà inviato all'ingresso "S" del trigger. Apparirà anche un livello alto all'uscita del trigger, che chiuderà il transistor ad effetto di campo. Il carico è diseccitato. La pressione del pulsante in questo caso comporta solo una connessione a breve termine del carico e la sua successiva disconnessione.

Per introdurre protezione contro la tensione di alimentazione in eccesso, la macchina deve essere integrata con un transistor VT3, un diodo Zener VD2 e resistori R5, R6. In questo caso, il dispositivo funziona in modo simile a quello sopra descritto, ma quando la tensione aumenta oltre un certo valore, si apre il transistor VT3, che porta alla chiusura di VT2, alla comparsa di un livello elevato all'ingresso "S" del trigger e alla chiusura del transistor ad effetto di campo VT1.

Oltre a quelli indicati nello schema, il dispositivo può anche utilizzare il chip K561TM2, i transistor bipolari KT342A-KT342V, KT3102A-KT3102E e un diodo Zener KS156G. Resistori fissi - MLT, C2-33, P1-4, sintonizzati - SPZ-3, SPZ-19, condensatore - K10 17, pulsante - qualsiasi autoripristinatore di piccole dimensioni.

Quando si utilizzano parti per il montaggio superficiale (chip CD4013, transistor bipolari KT3130A-9 - KT3130G-9, diodo Zener BZX84C4V7, resistori costanti P1-I2, condensatore K10-17v) possono essere posizionati su un circuito stampato (Fig. 3) in fibra di vetro a faccia singola con dimensioni 20x20 mm. L'aspetto della scheda montata è mostrato in Fig. 4.

I produttori di dispositivi a semiconduttore stanno sviluppando nuovi prodotti più avanzati, che consentono ai radioamatori, a loro volta, di creare semplici dispositivi compatti con parametri migliorati, irraggiungibili solo pochi anni fa. Un esempio di questo è presentato in un articolo pubblicato di seguito, che descrive un potente interruttore on-off elettronico, che in molti casi può superare il suo concorrente elettromagnetico.

In fig. 1 viene presentato uno schema di una delle opzioni per un potente relè elettronico progettato per commutare la corrente di carico fino a 20 A a una tensione di 5 ... 20 V. Il dispositivo è assemblato sulla base di un potente transistor a canale p MDP ARM2556NU) avente una resistenza del canale non superiore a 5,7 mΩ a tensione una sorgente di gate di 10 V o non più di 10 mOhm a 4,5 V. Una resistenza così bassa del canale aperto consente di utilizzare questo dispositivo per commutare una corrente elevata e di installare un transistor su un dissipatore di calore a bassa frequenza di commutazione (unità - decine di kilohertz). Il dispositivo può essere utilizzato, ad esempio, come interruttore di manovra-sezionatore elettronico della tensione di uscita in un potente alimentatore, potenti sorgenti luminose nelle luci della batteria, motori elettrici a bassa tensione, elettromagneti di trazione e per molte altre applicazioni.
L'uso di un potente transistor MIS come principale elemento di commutazione rispetto a un relè elettromagnetico consente di ottenere una resistenza inferiore dei "contatti chiusi", l'assenza del loro rumore di scoppio e scintilla e una velocità maggiore (con controllo elettronico). Inoltre, un tale interruttore elettronico avrà dimensioni e massa inferiori rispetto ai relè elettromagnetici per una corrente di 10 ... 20 A, nonché una corrente significativamente più bassa consumata dai circuiti di controllo.
L'interruttore elettronico può essere controllato da due pulsanti di piccole dimensioni senza fissare, ad esempio, interruttori reed, membrana o gomma con rivestimento conduttivo.

In fig. 2 per confrontare le dimensioni, viene mostrato il relè elettromagnetico C71-2A-P di Omron, i cui contatti sono progettati per la corrente di commutazione di 20 A e la disposizione del relè elettronico su
transistor TIR. Anche con un'installazione relativamente spaziosa, l'assemblaggio elettronico richiede un volume quattro volte inferiore (pulsanti e LED sono montati all'esterno della scheda) e sono molto più leggeri.
Quando viene applicata tensione all'ingresso del dispositivo, il transistor ad effetto di campo VT2 rimane chiuso, il carico collegato all'uscita viene diseccitato e il LED HL1 è spento. Per applicare la tensione al carico, premere brevemente il pulsante SB1. Questo aprirà il transistor VT1 e quindi il transistor VT2.
Il LED HL1 informerà della tensione ricevuta dal carico. I condensatori C3 e C4, nonché C1, C2, C5, C6 eliminano la possibile influenza sullo stato dei transistor di varie interferenze. I diodi VD2-VD5 sono progettati per forzare lo spegnimento del dispositivo quando la tensione di ingresso scende a circa 3 V, il che protegge il transistor ad effetto di campo VT2 dal surriscaldamento.
Il fatto è che una diminuzione così profonda della tensione gate-source del transistor \\ / T2 aumenta nettamente la resistenza del canale e, di conseguenza, la potenza termica rilasciata al suo interno, specialmente a correnti di carico elevate. Al fine di proteggere il transistor ad effetto di campo dal surriscaldamento, viene fornito un circuito R5VD2-VD5 che copre entrambi i transistor.
Il varistore RU1 e il diodo zener VD1 proteggono il transistor ad effetto di campo relativamente a bassa tensione da sovratensioni, ad esempio dall'EMF di autoinduzione di un motore elettrico collegato all'ingresso o all'uscita del dispositivo o, ad esempio, da danni accidentali causati dall'elettricità statica quando il transistor \\ / T2 viene toccato da un cacciavite (o altro metallo ¬skim soggetti).
Per spegnere il dispositivo, è sufficiente cortocircuitare i contatti del pulsante SB2. È possibile controllare lo stato del transistor VT2 non solo con pulsanti miniaturizzati a bassa potenza, ma anche, ad esempio, con due fotoaccoppiatori o relè reed a bassa potenza. Va notato che nello stato spento, l'interruttore non consuma praticamente energia.
Un campione sperimentale del dispositivo è stato montato su un circuito stampato con dimensioni di 46x27 mm dal montaggio montato in fibra di vetro. I circuiti ad alta corrente sono realizzati con sezioni corte del filo di montaggio con una sezione trasversale di almeno 1,2 mm.
Il transistor ARM2556NU in un piccolo pacchetto T0252 consente una tensione di drain-source massima di 25 V. Con una corrente di drain di 40 A e una tensione gate-source di 10 V o 20 A con una tensione gate-source di 4,5 V, il valore tipico della resistenza del canale aperto non supera 4, 5 e 7,5 mOhm, rispettivamente. La corrente continua massima ammissibile del drain del transistor a una temperatura della custodia di 25 ° C è di 60 A.
Il transistor deve essere saldato a un dissipatore di calore con una superficie utile di almeno 7 cm / 2 in caso di funzionamento con una tensione di alimentazione ridotta con una corrente di carico elevata. Quando si installa un transistor, è necessario adottare misure per proteggerlo da guasti dovuti all'elettricità statica.
I transistor APM2556NU, progettati per funzionare con regolatori di tensione a commutazione step-down, sono ora ampiamente utilizzati nelle moderne schede grafiche e schede madri per computer. Questo transistor può essere sostituito da due transistor in miniatura collegati in parallelo, ma con una resistenza del canale aperto doppia, transistor APM25101NU (8,5 MΩ a U3-u \u003d 10 V) o altri simili controllati da una bassa tensione di gate-source. Quando si utilizzano transistor con resistenza del canale maggiore rispetto a ARM25561NU, per mantenere una bassa resistenza dell'elemento di commutazione, è possibile attivare più transistor dello stesso tipo collegati in parallelo.
Il transistor 2SA733B è sostituibile con qualsiasi serie 2SA733. 2SA992, SS9015, KT3107, KT6112. Invece di BZV55C15, è adatto il diodo Zener 1N744A, TZMS-15, 2C215ZH, KS215ZHA e invece 1N148 - diodo 1 N914 (o uno qualsiasi dei KD522, serie KD521). LED: qualsiasi applicazione generale, preferibilmente con maggiore emissione luminosa, ad esempio, dalla serie KIPD40, KIPD66. Per ogni tensione specifica sul carico, è necessario selezionare una resistenza in modo da non superare la corrente nominale del LED.
Condensatori di ossido - K50-68, K53-19 o importati. Il resto sono K10-17, K10-50. Il varistore FNR-05K220 può essere sostituito da qualsiasi 18 ... 22 V a bassa potenza, ad esempio FNR-05K180.
Inconfondibilmente assemblato da parti riparabili, il dispositivo non richiede regolazione.
A seconda dell'applicazione specifica, il passaggio proposto per la ripetizione può essere semplificato o migliorato. Ad esempio, se si escludono sovratensioni dal lato dell'alimentatore o il carico collegato, è possibile fare a meno del varistore RU1. È inoltre possibile abbandonare il diodo zener di protezione VD1, se la tensione della fonte di alimentazione non supera i 15 V ed è escluso qualsiasi contatto con l'uscita del gate del transistor VT2.
Se nel circuito di carico viene introdotto un avvolgimento di un interruttore reed fatto da sé, i cui contatti aperti sono collegati in parallelo con i contatti del pulsante SB2, il carico si spegne automaticamente quando il consumo di corrente aumenta al di sopra del valore impostato. Per fabbricare un tale relè, è necessario avvolgere sul cilindro dell'interruttore a lamella KEMZ diverse spire di un filo spesso (diametro 0,7 ... 1,2 mm). Quindi, ad esempio, con una bobina di sette giri di filo PEV-2, i relè 0,68 scatteranno ad una corrente di circa 5 A. Il numero richiesto di giri per la corrente di intervento della protezione desiderata per un'istanza specifica di un interruttore reed viene determinato sperimentalmente.