Электронный прерыватель тока

June 15, 2010 by admin Комментировать »

Для практического применения или различных экспериментов нередко требуется прерыватель постоянного тока, представляю­щий собой двухполюсник, периодически включающий и отключаю­щий питание нагрузки. Особенно часто такой прерыватель требу­ется автомобилистам, например, для замены вышедших из строя термоэлектрических или электронных прерывателей тока в блоках

clip_image002

Рис. 5.14

указателей поворотов, аварийной сигнализации, дополнительных стоп-сигналов и проблесковых маячков.

Появление мощных МОП транзисторов с индуцированным ка­налом позволяет создать бесконтактный коммутатор нагрузки, па­дение напряжения на котором во вкпюченном состоянии не пре­вышает единиц-сотен милливольт при токе нагрузки 10 мА…25 А. Устройство, принципиальная схема которого приводится на рис. 5.14, работоспособно в интервале питающих напряжений 8…16 В. Максимальный ток управляемой нагрузки ограничен лишь пара­метрами примененного транзистора и в некоторых случаях может достигать нескольких сотен ампер.

Работает устройство так. При включении напряжения питания через коммутируемую нагрузку Пн, резистор R3 и диод VD2 бьютро заряжаются конденсаторы 02, 03. В качестве генератора импуль­сов используется мигающий светодиод HL1. Прямоугольные им­пульсы поступают на цепь из триггеров DD1.1, DD1.2, образующую делитель частоты на 4. Таким образом, на затвор полевого транзи­стора поступают прямоугольные импульсы, следующие со скваж­ностью 2, и с размахом, равным напряжению питания микросхемы.

Когда на затворе транзистора VT1 имеется лог. 1, он открыт и на нагрузку поступает почти полное напряжение питания, а когда лог. О – транзистор закрывается, напряжение на правом по схеме выводе резистора R3 становится равным напряжению питания. Из этого следует, что накопительные конденсаторы 02, 03 регулярно подзаряжаются в те моменты, когда нагрузка обесточена. Так как полевой транзистор в этом устройстве большую часть времени на­ходится в статическом состоянии, то для его переключения энергия почти не расходуется. Основной потребитель тока – мигающий светодиод. Яркость вспышек в данном случае не имеет никакого значения, так как выбран микротоковый режим его работы. Пуль­сации напряжения на конденсаторах 02, 03 не превышают 1,5 В.

Элементы VD1, R3 предназначены для защиты микросхемы и полевого транзистора от повреждения при повышении напряжения питания, вызванного, например, неисправностями автомобильного реле-регулятора напряжения. Предохранитель FU1 защищает транзистор при коротком замыкании в цепи нагрузки.

Частоту коммутации тока нагрузки можно увеличить вдвое, если левый вывод резистора R2 подключить к выв. 13 или 12 DD1.1. Не­допустимо подключение цепи затвора VT1 напрямую к мигающему светодиоду. Охема тактового генератора на мигающем светодиоде выбрана для простоты и наглядности. Ее можно заменить другим экономичным генератором, построенным, например, на КМОП вер­сии таймера 555 – ALD1504, ALD4503. При этом становится воз­можной работа генератора на звуковых частотах.

Конденсаторы 02, 03 должны быть хорошего качества, так как при потере их емкости может произойти повреждение дорогостоя­щего полевого транзистора. Именно поэтому используются два параллельно включенных конденсатора. Можно использовать оте­чественные танталовые или ниобиевые конденсаторы серий К52, К53. Стабилитрон VD1 – любой маломощный стабилитрон на 12…15 В. Диод VD2 – любой кремниевый из серий КД503, КД510, КД521,1Ы4148. Микросхему К561ТМ2 можно заменить на КР1561ТМ2, К564ТМ2 или построить соответствующий узел на дру­гих счетчиках-делителях этих серий. Мигающий светодиод подой­дет любой, например, L56BID, L816BRSRO/B. Оледует отметить, что на него не должен попадать яркий свет, иначе возможна оста­новка генерации.

Максимальный коммутируемый ток нагрузки зависит от выбран­ного типа полевого транзистора. Для надежности и снижения по­терь на открытом канале сток-исток транзистора желательно вы­брать экземпляр с максимальным током стока, примерно вдвое большим, чем максимальный ток нагрузки. Для нагрузки, потреб­ляющей ток до 25 А, подойдут п-канальные полевые транзисторы КП747А, КП783А, IRFP150, IRFP450, серий КП723, КП741, КП742. Для коммутации нагрузки с током потребления до 100 А подойдет транзистор IRF1704, имеющий сопротивление открытого канала не более 0,004 Ом. Можно использовать и параллельное включение двух-трех однотипных транзисторов. Если устройство будет при­меняться для коммутации ламп накаливания, следует обращать внимание на максимальный импульсный ток, который может вы­держивать выбранный тип транзистора, так как сопротивление хо­лодной вольфрамовой нити лампы накаливания примерно в 10 раз меньше, чем разогретой до рабочей температуры. При использо­вании прерывателя тока совместно с узлами, содержащими боль­шие индуктивности (электромагнитное реле, звуковые излучатели), выводы сток-исток нужно зашунтировать маломощным стабили­троном на 30…40 В для защиты транзистора от выбросов напряже­ния самоиндукции.

Полевой транзистор устанавливают на небольшой теплоотвод. Так как при увеличении температуры кристалла растет и сопротив­ление открытого канала, желательно, чтобы температура корпуса транзистора при длительной работе на максимальном токе не пре­вышала 60°С.

При монтаже микросхемы и транзистора обязательно следует принимать меры по защите от статического электричества.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты