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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Potente interruptor en el transistor MIS. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Relojes, temporizadores, relés, interruptores de carga En la fig. 1 muestra un diagrama de una de las opciones para un relé electrónico potente diseñado para cambiar una corriente de carga de hasta 20 A a un voltaje de 5 ... puerta-fuente 20 V o no más de 2556 mΩ a 5,7 V. Tal la baja resistencia del canal abierto permite cambiar una gran corriente usando este dispositivo, y generalmente no se requiere la instalación de un transistor en un disipador de calor a una frecuencia de conmutación baja (unidades - decenas de kilohercios). El dispositivo se puede utilizar, por ejemplo, como un interruptor de voltaje de salida electrónico en una fuente de alimentación potente, fuentes de luz potentes en linternas recargables, motores eléctricos de bajo voltaje, electroimanes de tracción y para muchas otras aplicaciones. El uso de un potente transistor MIS como elemento de conmutación principal en comparación con un relé electromagnético permite obtener una menor resistencia de "contactos cerrados", la ausencia de su desgaste e interferencia de chispas, y una mayor velocidad (con control electrónico). Además, dicho interruptor electrónico tendrá dimensiones y peso más pequeños que los relés electromagnéticos para una corriente de 10 ... 20 A, así como una corriente significativamente menor consumida por los circuitos de control. El interruptor electrónico se puede controlar mediante dos botones sin enclavamiento de tamaño pequeño, por ejemplo, de lengüeta, membrana o caucho con un revestimiento conductor.
En la fig. 2 para comparación de dimensiones muestra el relé electromagnético G7L-2A-P de Omron, cuyos contactos están diseñados para conmutar corriente de 20 A, y el diseño del relé electrónico en el transistor MIS. La unidad electrónica, aún con una instalación relativamente espaciosa, ocupa una cuarta parte del volumen (los botones y el LED están montados fuera del tablero) y es mucho más ligera.
Cuando se aplica voltaje a la entrada del dispositivo, el transistor de efecto de campo VT2 permanece cerrado, la carga conectada a la salida se desactiva, el LED HL1 está apagado. Para aplicar voltaje a la carga, debe presionar brevemente el botón SB1. Esto abrirá el transistor VT1 seguido del transistor VT2. El LED HL1 encendido informará de la tensión suministrada a la carga. Los condensadores C3 y C4, así como C1, C2, C5, C6 eliminan el posible impacto en el estado de los transistores de varias interferencias. Los diodos VD2-VD5 están diseñados para obligar al dispositivo a apagarse cuando el voltaje de entrada cae a aproximadamente 3 V, lo que protege al transistor de efecto de campo VT2 del sobrecalentamiento. El hecho es que una disminución tan profunda en el voltaje de la fuente de la puerta del transistor VT2 aumenta considerablemente la resistencia del canal y, como resultado, la potencia térmica liberada en él, especialmente con una corriente de carga alta. Para proteger el transistor de efecto de campo del sobrecalentamiento, se proporciona un circuito R5VD2-VD5 que cierra ambos transistores. El varistor RU1 y el diodo zener VD1 protegen el transistor de efecto de campo de voltaje relativamente bajo de sobretensiones, por ejemplo, de la EMF de autoinducción de un motor eléctrico conectado a la entrada o salida del dispositivo, o, por ejemplo, de accidental daños por electricidad estática cuando la puerta del transistor VT2 se toca con un destornillador (u otros objetos metálicos) . Para apagar el dispositivo, es suficiente un cierre breve de los contactos del botón SB2. Puede controlar el estado del transistor VT2 no solo con botones en miniatura de baja potencia, sino también, por ejemplo, con dos optoacopladores o relés de láminas de baja potencia. Cabe señalar que en el estado apagado, el interruptor prácticamente no consume energía. Una muestra experimental del dispositivo se montó en una placa de montaje con dimensiones de 46x27 mm hecha de fibra de vidrio por montaje en superficie. Los circuitos de alta corriente están hechos con piezas cortas de alambre de montaje con una sección transversal de al menos 1,2 mm. El transistor T2556 en miniatura APM0252NU permite un voltaje de drenaje a fuente máximo de 25 V. Con una corriente de drenaje de 40 A y un voltaje de puerta a fuente de 10 V o 20 A a un voltaje de puerta a fuente de 4,5 V , el valor típico de la resistencia de canal abierto no supera los 4,5 y 7,5 mΩ respectivamente. La corriente continua máxima permitida del drenaje del transistor a una temperatura de la caja de 25 ° C es de 60 A. El transistor debe soldarse a un disipador de calor con un área de superficie utilizable de al menos 7 cm2 en caso de funcionamiento a baja tensión de alimentación con alta corriente de carga. Al montar el transistor, es necesario tomar medidas para protegerlo de averías por electricidad estática. Los transistores APM2556NU, diseñados para operar en reguladores de voltaje de conmutación reductores, ahora se usan ampliamente en tarjetas de video modernas de alto rendimiento y placas base de computadora. Este transistor se puede reemplazar por dos transistores en miniatura conectados en paralelo, pero que tengan el doble de resistencia de canal abierto, transistores APM2510NU (8,5 MΩ 10 V) u otros transistores similares controlados por fuente de compuerta de bajo voltaje. Cuando utilice transistores con una resistencia de canal más alta que el APM2556NU, para mantener baja la resistencia del elemento de conmutación, puede encender varios transistores de efecto de campo del mismo tipo conectados en paralelo. Podemos sustituir el transistor 2SA733B por cualquiera de las series 2SA733, 2SA992, SS9015, KT3107, KT6112. En lugar de BZV55C15, es adecuado un diodo zener 1 N4744A, TZMC-15, 2S215Zh, KS215ZhA, y en lugar de 1N4148, diodo 1 N914 (o cualquiera de las series KD522, KD521). LED: cualquier aplicación general, preferiblemente con mayor salida de luz, por ejemplo, de la serie KIPD40, KIPD66. Para cada voltaje específico en la carga, se debe seleccionar la resistencia R6 para que no exceda la corriente nominal del LED. Condensadores de óxido - K50-68, K53-19 o importados. El resto - K10-17, K10-50. El varistor FNR-05K220 se puede sustituir por cualquier varistor de 18...22 V de baja potencia, como el FNR-05K180. Ensamblado con precisión a partir de piezas reparables, el dispositivo no requiere ajuste. Dependiendo de las características específicas de la aplicación, el interruptor propuesto para la repetición puede simplificarse o mejorarse. Por ejemplo, si se excluyen las sobretensiones de la fuente de alimentación o la carga conectada, puede prescindir del varistor RU1. También puede rechazar el diodo zener de protección VD1 si el voltaje de la fuente de alimentación no supera los 15 V y se excluye cualquier contacto con el terminal de puerta del transistor VT2. Si el devanado de un relé de láminas hecho a sí mismo se inserta en serie en el circuito de carga, cuyos contactos abiertos están conectados en paralelo con los contactos del botón SB2, entonces la energía de carga se apagará automáticamente cuando la corriente consumida por aumenta por encima del especificado. Para fabricar un relé de este tipo, es necesario enrollar varias vueltas de un cable de bobinado grueso (0,7 ... 1,2 mm de diámetro) en el cilindro del interruptor de láminas KEMZ. Entonces, por ejemplo, con una bobina de siete vueltas de cable PEV-2 0,68, el relé operará a una corriente de alrededor de 5 A. El número requerido de vueltas para la corriente de operación de protección deseada para un interruptor de láminas en particular se determina experimentalmente. Autor: A. Butov
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