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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Interruptores de transistores. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Relojes, temporizadores, relés, interruptores de carga El objetivo principal de los interruptores de transistores, cuyos circuitos se presentan a la atención de los lectores, es encender y apagar una carga de CC. Además, puede realizar funciones adicionales, por ejemplo, indicar su estado, apagar automáticamente la carga cuando la batería se descarga al valor máximo permitido o en función de una señal de sensores de temperatura, luz, etc. en varios interruptores. La conmutación de corriente se realiza mediante un transistor y el control se realiza mediante un simple botón con un contacto de cortocircuito. Cada pulsación del botón cambia el estado del interruptor al opuesto. En [1] se proporciona una descripción de un interruptor similar, pero se utilizan dos botones para el control. Las ventajas de los interruptores propuestos incluyen la conexión de carga sin contacto, prácticamente ningún consumo de corriente cuando están apagados, elementos accesibles y la posibilidad de utilizar un botón de pequeño tamaño que ocupa poco espacio en el panel del dispositivo. Desventajas: consumo de corriente propio (varios miliamperios) en estado encendido, caída de voltaje en el transistor (fracciones de voltio), la necesidad de tomar medidas para proteger un contacto confiable en el circuito de entrada del ruido impulsivo (puede apagarse espontáneamente si el el contacto se interrumpe brevemente). El diagrama del circuito del interruptor se muestra en la Fig. 1. El principio de su funcionamiento se basa en el hecho de que un transistor de silicio abierto tiene un voltaje en la unión base-emisor del transistor de 0,5...0,7 V, y el voltaje de saturación colector-emisor puede ser de 0,2...0,3 Q. Básicamente, este dispositivo es un disparador de transistores con diferentes estructuras, controlado por un botón. Después de aplicar la tensión de alimentación, ambos transistores se cierran y el condensador C1 se descarga. Cuando presiona el botón SB1, la corriente de carga del capacitor C1 abre el transistor VT1, y luego se abre el transistor VT2. Cuando se suelta el botón, los transistores permanecen encendidos, el voltaje de suministro (menos la caída de voltaje en el transistor VT1) se suministra a la carga y el capacitor C1 continúa cargándose. Se cargará a un voltaje ligeramente mayor que el voltaje base de ese transistor, ya que el voltaje de saturación colector-emisor es menor que el voltaje base-emisor.
Por lo tanto, la próxima vez que presione el botón, el voltaje base-emisor en el transistor VT1 será insuficiente para mantenerlo en estado abierto y se cerrará. A continuación, el transistor VT2 se cerrará y la carga se desactivará. El condensador C1 se descargará a través de la carga y las resistencias R3-R5 y el interruptor volverá a su estado original. Corriente máxima de colector del transistor VT1 Iк depende del coeficiente de transferencia actual h21E y corriente base Iб: Iк = Iб · H21E. Para los calibres y tipos de elementos indicados en el esquema, esta corriente es de 100...150 mA. Para que el interruptor funcione correctamente, la corriente consumida por la carga debe ser menor que este valor. Este interruptor tiene dos características. Si hay un cortocircuito en la salida del interruptor, después de presionar brevemente el botón SB1, los transistores se abrirán por un corto tiempo y luego, después de cargar el capacitor C1, se cerrarán. Cuando el voltaje de salida disminuye a aproximadamente 1 V (dependiendo de las resistencias de las resistencias R3 y R4), los transistores también se cerrarán, es decir, la carga se desactivará. La segunda propiedad del interruptor se puede utilizar para construir un dispositivo de descarga para baterías individuales de Ni-Cd o Ni-Mh de hasta 1 V antes de combinarlas en una batería y realizar una carga general adicional. El diagrama del dispositivo se muestra en la Fig. 2. Un interruptor en los transistores VT1, VT2 conecta una resistencia de descarga R6 a la batería, en paralelo con la cual se conecta un convertidor de voltaje [2], ensamblado en los transistores VT3, VT4, que alimenta el LED HL1. El LED indica el estado del proceso de descarga y es una carga adicional para la batería. La resistencia R8 puede cambiar el brillo del LED, como resultado de lo cual cambia la corriente consumida por él. De esta manera puede ajustar la corriente de descarga. A medida que la batería se descarga, el voltaje en la entrada del interruptor disminuye, así como en la base del transistor VT2. Las resistencias divisoras en el circuito base de este transistor se seleccionan de tal manera que a un voltaje de entrada de 1 V, el voltaje en la base disminuirá tanto que el transistor VT2 se cerrará, seguido del transistor VT1; la descarga se detendrá. Con las capacidades de los elementos indicadas en el diagrama, el intervalo de ajuste de la corriente de descarga es de 40...90 mA. Si se excluye la resistencia R6, la corriente de descarga se puede cambiar en el rango de 10 a 50 mA. Cuando se utiliza un LED superbrillante, este dispositivo se puede utilizar para construir una linterna con protección de batería contra descarga profunda.
En la Fig. La Figura 3 muestra otra aplicación de un interruptor: un temporizador. Lo usé en un dispositivo portátil: un probador de condensadores de óxido. El circuito también incluye un LED HL1, que indica el estado del dispositivo. Después del encendido, el LED se enciende y el condensador C2 comienza a cargarse con la corriente inversa del diodo VD1. A un cierto voltaje, se abrirá el transistor VT3, lo que provocará un cortocircuito en la unión del emisor del transistor VT2, lo que apagará el dispositivo (el LED se apagará). El condensador C2 se descargará rápidamente a través del diodo VD1, las resistencias R3, R4 y el interruptor volverá a su estado original. El tiempo de mantenimiento depende de la capacitancia del condensador C2 y de la corriente inversa del diodo. Con los elementos indicados en el diagrama son unos 2 minutos. Si instalamos un fotorresistor, un termistor (u otros sensores) en lugar del condensador C2 y una resistencia en lugar del diodo, obtenemos un dispositivo que se apagará cuando cambie la luz, la temperatura, etc.
Si la carga contiene condensadores grandes, es posible que el interruptor no se encienda (esto depende de su capacitancia). El diagrama de un dispositivo que no tiene este inconveniente se muestra en la Fig. 4. Se ha añadido otro transistor VT1, que realiza la función de tecla, y otros dos transistores controlan esta tecla, lo que elimina la influencia de la carga en el funcionamiento del interruptor. Pero en este caso se perderá la propiedad de no encender si hay un cortocircuito en el circuito de carga. El LED realiza una función similar. Con las clasificaciones de los componentes indicadas en el diagrama, la corriente de base del transistor VT1 es de aproximadamente 3 mA.
Se probaron varios transistores KT209K y KT209V como clave. Tenían coeficientes de transferencia corriente base de 140 a 170. Con una corriente de carga de 120 mA, la caída de voltaje en los transistores fue de 120...200 mV. Con una corriente de 160 mA - 0,5...2,2 V. El uso de un transistor compuesto KT973B como interruptor permitió aumentar significativamente la corriente de carga permitida, pero la caída de voltaje a través de él fue de 750...850 mV, y A una corriente de 300 mA el transistor se calienta débilmente. Cuando está apagado, el consumo de corriente es tan pequeño que no se puede medir con el multímetro DT830B. En este caso, los transistores no fueron preseleccionados para ningún parámetro. En la Fig. La Figura 5 muestra un diagrama de un interruptor dependiente de tres canales. Combina tres interruptores, pero si es necesario se puede aumentar su número. Una pulsación breve en cualquiera de los botones encenderá el interruptor correspondiente y conectará la carga correspondiente a la fuente de alimentación. Si pulsas cualquier otro botón, se encenderá el interruptor correspondiente y se apagará el anterior. Al presionar el botón siguiente se encenderá el siguiente interruptor y el anterior se apagará nuevamente. Cuando presione el mismo botón nuevamente, el último interruptor que funcionó se apagará y el dispositivo volverá a su estado original; todas las cargas se desactivarán. El modo de conmutación lo proporciona la resistencia R5. Cuando se enciende un interruptor, el voltaje a través de esta resistencia aumenta, lo que conduce al cierre del interruptor previamente encendido. La resistencia de esta resistencia depende de la corriente consumida por los propios interruptores, en este caso su valor es de unos 3 mA. Los elementos VD1, R3 y C2 aseguran el paso de la corriente de descarga de los condensadores C3, C5 y C7. A través de la resistencia R3, el condensador C2 se descarga en pausas entre pulsaciones de botones. Si se elimina este circuito, solo quedan los modos de encendido y cambio. Al reemplazar la resistencia R5 con un puente de cable, obtenemos tres dispositivos que funcionan de forma independiente.
Se suponía que el interruptor se utilizaría en un interruptor para antenas de televisión con amplificadores, pero con la llegada de la televisión por cable desapareció su necesidad y el proyecto no se puso en práctica. Los interruptores pueden utilizar una variedad de transistores, pero deben cumplir ciertos requisitos. Primero, todos deben ser de silicona. En segundo lugar, los transistores que conmutan la corriente de carga deben tener un voltaje de saturación Upara nosotros no más de 0,2...0,3 V, corriente de colector máxima permitida Iк макс debe ser varias veces mayor que la corriente conmutada, y el coeficiente de transferencia de corriente h21e suficiente para que a una corriente de base determinada el transistor esté en modo de saturación. De los transistores que tengo, los transistores de las series KT209 y KT502 han demostrado su eficacia, y algo peor: las series KT3107 y KT361. Las resistencias de las resistencias se pueden variar dentro de límites significativos. Si se requiere una mayor eficiencia y no es necesario indicar el estado del interruptor, no se instala un LED y la resistencia en el circuito colector VT3 (ver Fig. 4) se puede aumentar a 100 kOhm o más, pero debe Hay que tener en cuenta que esto reducirá la corriente de base del transistor VT2 y la corriente de carga máxima. El transistor VT3 (ver Fig. 3) debe tener un coeficiente de transferencia de corriente h21e más de 100. La resistencia de la resistencia R5 en el circuito de carga del condensador C1 (ver Fig. 1) y otros similares en otros circuitos puede estar en el rango de 100...470 kOhm. El condensador C1 (ver Fig. 1) y similares en otros circuitos deben tener una corriente de fuga baja, es aconsejable utilizar semiconductores de óxido de la serie K53, pero también se pueden utilizar óxidos y la resistencia de la resistencia R5 no debe ser superior a 100 kOhmios. Si aumenta la capacitancia de este condensador, disminuirá el rendimiento (el tiempo después del cual se puede apagar el dispositivo después de encenderlo), y si disminuye, disminuirá la claridad de funcionamiento. El condensador C2 (ver Fig. 3) es solo un semiconductor de óxido. Botones: los pequeños con retorno automático. La bobina L1 del convertidor (ver Fig. 2) se utiliza del regulador de linealidad de línea de un televisor en blanco y negro, el convertidor también funciona bien con un estrangulador en el circuito magnético en forma de W de una CFL. También puede utilizar las recomendaciones dadas en [2]. El diodo VD1 (ver Fig. 5) puede ser cualquier diodo de baja potencia, ya sea de silicio o de germanio. El diodo VD1 (ver Fig. 3) debe ser de germanio. La instalación requiere dispositivos, cuyos diagramas se muestran en la Fig. 2 y fig. 5, el resto no necesita ajuste si no hay requisitos especiales y todas las piezas están en buen estado de funcionamiento. Para configurar un dispositivo de descarga (ver Fig. 2), necesitará una fuente de alimentación con un voltaje de salida ajustable. En primer lugar, en lugar de la resistencia R4, se instala temporalmente una resistencia variable con una resistencia de 4,7 kOhm (a máxima resistencia). Conecte la fuente de alimentación, habiendo previamente configurado el voltaje en su salida a 1,25 V. Encienda el dispositivo de descarga presionando el botón y configure la corriente de descarga requerida usando la resistencia R8. Después de eso, se establece un voltaje de 1 V en la salida de la fuente de alimentación y, utilizando una resistencia variable adicional, se apaga el dispositivo. Después de esto, debe verificar el voltaje de apagado varias veces. Para hacer esto, debe aumentar el voltaje en la salida de la fuente de alimentación a 1,25 V, encender el dispositivo y luego reducir suavemente el voltaje a 1 V, observando el momento en que se apaga. Luego mida la parte introducida de la resistencia variable adicional y reemplácela por una constante con la misma resistencia. Todos los demás dispositivos también pueden implementar una función de apagado similar cuando cae el voltaje de entrada. La configuración se realiza de la misma manera. En este caso, el hecho es que cerca del punto de desconexión los transistores comienzan a cerrarse suavemente y la corriente en la carga también disminuirá gradualmente. Si hay un receptor de radio como carga, esto se manifestará como una disminución del volumen. Quizás las recomendaciones descritas en [1] ayuden a resolver este problema. Configurar el interruptor (ver Fig. 5) se reduce a reemplazar temporalmente las resistencias constantes R3 y R5 con variables con una resistencia 2...3 veces mayor. Al presionar sucesivamente los botones, utilizando la resistencia R5, se logra un funcionamiento confiable. Después de esto, presionando repetidamente el mismo botón usando la resistencia R3, se logra un apagado confiable. Luego, las resistencias variables se reemplazan por constantes, como se mencionó anteriormente. Para aumentar la inmunidad al ruido, se deben instalar condensadores cerámicos con una capacidad de varios nanofaradios en paralelo con las resistencias R7, R13 y R19. Literatura
Autor: V.Bulatov
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