Мосфет или реле
Две схемы управления подсветкой в шкафу. Одна на реле, другая на транзисторе-Mosfet. Где-то завалялся такой транзистор, решил заменить релейную схему включения подсветки в шкафу на мосфет. И теперь не слышно, как щелкает реле.
Открыл дверку шкафа, свет горит, закрыл – не горит.
Релейная схема работает так, пока дверь закрыта, геркон притянут магнитом и реле включено. Контакты ОБЩ — НЗ разомкнуты. Лампа не горит.
При открывании двери геркон размыкается, тем самым выключая реле. На реле замыкаются контакты ОБЩ — НЗ и включается лампа.
Минус этой схеме в том, что пока не горит лампа, реле постоянно включено и щелкает при открытий и закрытии двери.
В место лампы можно использовать светодиодную ленту на 12 Вольт.
Реле можно взять любое, на 12 В. Подойдет любой БП, можно взять от старого модема. Геркон с магнитом – можно использовать датчик ИО 102-2, ИО 102-4.
Например, берем один метр светодиодной ленты, 60 светодиодов на метр, один светодиод 0,2Вт. Рассчитаем мощность одного метра ленты 0,2 Вт*60 шт.= 12 Вт. Для работы схемы потребуется БП 12 Вольт 1 Ампер.
Реле модуль с клемной колодкой
Реле модуль 1 канал (ардуино)
Геркон с магнитом. Датчик ИО 102-4
1N4007, Диод выпрямительный 1А 1000В
Можно собрать схему на мосфет, будем использовать его в качестве электронного ключа.
Схема на mosfet.
Схема сборки на макетной доске.
Работа схемы на мосфет.
Дверь закрыта – геркон замкнут, и транзистор заперт, так как на затворе напряжение близкое к «0». При открывании двери геркон разомкнут и через резистор R1 поступает напряжение на затвор и транзистор открывается, включая тем самым светодиоды.
Транзистор не греется, поэтому радиатор не нужен.
Все будет работать, и не будет характерных щелчков, как у реле.
Используемые компоненты (купить в Китае):
Реле http://ali.pub/2s42mk
Реле модуль 1 канал http://ali.pub/2s419r или http://ali.pub/2s42aw
Мосфет модуль http://ali.pub/2s41uk
Мосфет транзистор http://ali.pub/2s420l
Набор сопротивлений от 10 Ом до 1 МОм http://ali.pub/2s42v4
Диод 1N4007 http://ali.pub/2s431c
Макетная доска (плата) http://ali.pub/2s43d0
Провода для ардуино http://ali.pub/2s43ye
Геркон http://ali.pub/2s441p
Блок питания http://ali.pub/2s41ml или http://ali.pub/2s42fk
Похожие Статьи
с вашего сайта.
Эквивалентная схема твердотельного реле
Далее следуют три способа сделать SSR:
Первые два используют полевые транзисторы и могут быть выключены и включены в течение цикла переменного тока при необходимости. Скорость переключения должна быть понята. Версии с плавающим затвором имеют постоянную времени RC, которая контролирует выключение, если не предпринимаются дополнительные меры для его предотвращения.
Цепь TRIAC включается при срабатывании и выключается при следующем пересечении нуля. Он может быть запущен, как только пройдено пересечение нуля, но, опять же, его нельзя отключить до следующего пересечения нуля. Таким образом, вы можете получить целые полупериоды или полупериоды, простирающиеся от точки обжига до конца этого полупериода. Индуктивные нагрузки немного усложняют это, но находятся за пределами основного обсуждения.
(1) Поместите МОП-транзистор в 4-х диодный мост в качестве «нагрузки». Перемычка переменного тока для входа переменного тока «замкнута» = включено для переменного тока, когда полевой транзистор включен. Gate является плавающим, поэтому необходимо подать напряжение на затвор. Не сложно, но нужно подумать. Грубая диаграмма — может быть, позже. Показанный здесь транзистор является биполярным, но MOSFET выполняет ту же работу. MOSFET всегда видит DC. Нагрузка видит переключение переменного тока. Привод ворот с опто. Получите мощность, например, через резистор, подаваемый из дренажа в крышку резервуара, чтобы управлять воротами через опто.
(2) Два, например, N канальных MOSFET последовательно — соединяют источник с источником и шлюз с шлюзом. Входы 2 х стоков. Drive Gate + VE к источнику, чтобы включить. Ворота к источнику, чтобы выключить. Опять же, ворота и источники плавают, поэтому вам нужно добраться до них, но не сложно — просто нужно подумать.
Принципиальная схема ниже показывает пример практической реализации этого принципа.
Обратите внимание, что полевые транзисторы являются N-канальными и что источники обоих полевых транзисторов соединены, а вентили обоих полевых транзисторов соединены. Эта схема работает, потому что МОП-транзисторы являются двумя квадрантными устройствами — то есть, полевой транзистор с каналом N может быть включен положительным затвором, действительным для источника, независимо от того, равно ли напряжение стока на источник + ve или -ve. Это означает, что FET может вести себя «задом наперед», если его вести обычным образом. Требуются два полевых транзистора, соединенные в «антисерийный» (противоположная относительная полярность), поскольку внутри каждого полевого транзистора имеется «диод корпуса», который проводит, когда полевой транзистор смещен противоположно обычному. Если бы использовался только один FET, он работал бы, когда FET был выключен, когда Drain был отрицательным по отношению к источнику.
Обратите внимание, что «изоляция» и смещение уровня сигнала включения / выключения для плавающих затворов достигается с помощью конденсаторов 2 x 100 пФ. Рассмотрим схему справа как потенциально при потенциале сети. Правая рука 74C14 формирует генератор с частотой около 100 кГц, и два инвертора между ними обеспечивают преобразование в противоположную полярность через 2 конденсатора к 4 диодам, которые образуют мостовой выпрямитель. Выпрямитель обеспечивает привод постоянного тока для плавающих ворот FET. Емкость затвора, вероятно, составляет ~ несколько нФ, и она разряжается R1 при удалении сигнала возбуждения. Я предполагаю, что удаление диска произойдет за десятые доли милисекунды, но сделайте расчеты самостоятельно.
Схема отсюда и заметки
- В схеме используется недорогой инвертор C-MOS и несколько небольших конденсаторов для питания двух мощных МОП-транзисторов от источника питания 12 В до 15 В. Поскольку значения конденсатора связи, используемые для управления полевыми транзисторами, малы, ток утечки из линии электропередачи в цепь управления составляет крошечные 4 мкА. Только около 1,5 мА постоянного тока требуется для включения и выключения 400 Вт переменного или постоянного тока для нагрузки
(3) Триак
Вы специально упомянули МОП-транзисторы.
TRIAC также обычно используется в AC SSR.
Ниже приведена типичная схема TRIAC.
L1 не может быть использован.
C1 и R6 образуют «демпфер», а значения зависят от характеристик нагрузки.
4.4 Замена реле MOSFET транзистором
4.4 Замена реле MOSFET транзисторомНазад в коробку
4.4 Замена реле MOSFET транзистором
Для замены электромагнитных реле можно в большинстве случаев применять МОСФЕТ транзисторы.
Рассмотрим вариант применения на примере транзисторе RFD3055 фирмы Intersil (аналогом которого являются IRF3055, PHD3055 и др.).
Транзистор имеет три вывода Затвор — З, Сток-С, Исток-И Данный транзистор явялется N-канальным о чем на его изображении указывает стрелка. Комплементарный ему H-канальный транзистор будет иметь стрелку. развернутую на 180 градусов и для него будут справедливо все сказанное, только полярности управляющих и питающих напряжений будут обратными.
Канал, по которому течет ток нагрузки расположен между выводами истока и стока. Затвор является электродом, управляющим состоянием канала.
Для N-канального транзистора при приложении на его затвор положительного напряжения относительно истока, превышающего некоторый паспортный порог произойдет резкое падение сопротивления канала — транзистор откроется. В противном случае, при напряжении на затворе относительно стока меньшем чем напряжение порога сопротивление канала резко увеличивается. На основе этих эффектови строятся схемы управления нагрузкой.
Важные для нас параметры RFD3055:
Максимально допустимое напряжение исток-сток Vdss — 60В
Максимально допустимое напряжение на затворе Vgs — от -20 до +20В
Максимально допустимый постоянный ток канала Id — 12А
Максимально допустимая рассеиваемая мощность — 53Вт
Порог затвора Vgs(th) — от +2 до +4В
Сопротивление канала в открытом состоянии Rds 0.15Ом
Рассмотрим простую схему включения:
для чего нужны все эти элементы? Rвх носит защитную функцию — затвор и канал разделяет очень тонкая полоска диэлектрика, которая может пробится статическим напряжением, поэтому достаточно поставить резистор параллельно цепи затвор-исток сопротивлением 10-100кОм, чтобы обеспечить стекание статического заряда с затвора на землю (т.к. сопротивление затвор-исток гораздо больше нашего Rвх).
R1 необходим во-первых для того, чтобы если не дай Бог по причине неисправности транзистора на выводе затвора окажется потенциал земли или питания, мы не вывели схему, управляющую транзистором из строя. Например, если мы управляем транзистором от логического элемента ТТЛ с максимально допустимым током 10мА по выходу, то при выходе из строя транзистора и пробое затвора на землю нам достаточно обеспечить для состояния логической единицы на выходе: R1=Uвых/Iвых=5В/10мА=500 Ом. Т.е. если мы поставим резистор более 500Ом, то при КЗ на выходе управляющая логика из строя выведена не будет. Во-вторых, у мощных МОСФЕТов достаточно большая емкость перехода сток-затвор и при переключении транзистора из одного состояние в другое через эту емкость на затвор текут в принципе достаточно серьезные токи, которые также могут вывести выходы управляющей логики из строя. такми образом R1 прикроет выходы от такой неприятной ситуации.
Rн — собственно сама полезная нагрузка.
В случае, если предполагается отключение нагрузки, например это может быть двигатель локомотива, то желательно Rн сделать постоянно включенным в цепь с номиналом 1кОм, например, а уже двигатель подключать к нему параллельно. Тем самым мы исключим возможность «висения в воздухе» вывода стока, что нежелательно.
Еще одна особенность. У некоторых МОСФЕТов между выводами стока и истока имеется диод, включенный в обратной полярности. Плюс такой штуки заключается в следующем — при работе с индуктивными нагрузками (двигатели, катушки) при снятии напряжения с них возникают т.н. токи самоиндукции, текущие в обратном направлении от направления рабочих токов. Так вот такой диод «прикроет» транзистор от пробоя, зашунтировав его. При построении схемы необходимо уточнить этот момент. Т.к. может получиться так, что транзистор не будет иметь такого диода и токи самоиндукции будут его выводить из строя.
Выбранный нами транзистор может работать с нагрузкой, обеспечивающей ток не более 12А.
Собственно работа схемы очень проста. При приложении на вход Вх напряжения выше порога +2…+4В через канал потечет ток, включая нагрузку. При снятии напряжения управления канал закроется, нагрузка будет обесточена.
E-mail: [email protected]
Реле на основе IGBT-транзисторов МТ15Д
Реле на основе IGBT-транзисторов МТ15Д
Модули МТ15Д- реле с трансформаторной развязкой коммутации постоянного тока (полупроводниковое нормально разомкнутое двуполярное реле с малым током включения). МТ15Д предназначены для применения в устройствах автоматики в качестве коммутирующего элемента с максимальным пиковым напряжением 600 В или 1200 В и постоянным током до 300 А.
По типам управления модули представлены:
МТ15ДА– модуль с напряжением управления 4…10 В.
МТ15ДБ– модуль с напряжением управления 10…30 В.
| Тип | Класс | Ток, А | |||||||||||
| 5 | 10 | 20 | 30 | 40 | 60 | 80 | 120 | 160 | 180 | 240 | 300 | ||
| МТ15Д | 6 | Рис.1 | Рис.1 | Рис.1 | Рис.1 | Рис.1 | Рис.1 | Рис.2 | Рис.2 | Рис.3 | Рис.3 | Рис.3 | Рис.3 |
| 12 | Рис.1 | Рис.1 | Рис.1 | Рис.1 | Рис.1 | Рис.2 | Рис.2 | Рис.3 | Рис.3 | Рис.3 | Рис.3 | ||
Рисунок 1 Рисунок 2 Рисунок 3
см.паспорт изделия
Ключ на полевом транзисторе заменяющий реле
Альтернатива электромеханическому реле — ключ на полевом транзисторе
Ключ на полевом транзисторе: именно о нем, как компоненте заменяющего электромеханическое реле пойдет речь в этой статье. В течение многих лет я пользовался электронным трансформатором подающим напряжение питания на самодельную паяльную станцию и датчик контроллера температуры. Модуль контроллера имеет в своем составе реле, которое ночью, когда уже готовишься ко сну, то ее постоянное щелканье конкретно действует на нервы.
Вот такая неординарная ситуация вынудила меня принимать необходимые меры, чтобы избавится от этих раздражающих щелчков. Собственно требовалось убрать из схемы это электромагнитное реле, а на ее место установить дискретный полупроводниковый прибор MOSFET IRF540N в паре с оптроном PC817, обеспечивающий управление транзистором. Однако можно задействовать только один полевик, без оптрона, да и то не во всех схемах это получится.
Представленная здесь схема электронного транзисторного реле, собственно это и есть ключ на полевом транзисторе, изготовленного на компактной печатной плате и соединенного проводами с платой контроллера.
Сейчас, после такой модернизации устройства в помещении стоит абсолютная тишина, малогабаритный теплоотвод, который виден на фотографии, оказался совсем не при делах, так как полевой транзистор вообще не греется, несмотря на многочасовую работу.
Электронные компоненты IRF540N и PC817 применялись исходя из их наличия, а не потому, что это обязательное условие. Поэтому их можно свободно заменить другими элементами с подходящими электрическими параметрами, таких как ток и напряжение.
В случае повторения схемы нужно взять во внимание несколько определенных советов: действующее напряжение на затворе транзистора составляет примерно 6 В, что явно маловато для полного и корректного открытия переходов транзистора. Желательно поменять постоянный резистор включенный между затвором и оптроном PC817 на сопротивление с номиналом в 1 кОм, а также лучше будет убрать резистор из цепи коллектора оптопары.
Особенности применения силовых MOSFET и IGBT транзисторов
Особенности применения силовых MOSFET и IGBT транзисторов
Транзистор — радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами, способный от небольшого входного сигнала управлять значительным током в выходной цепи, что позволяет его использовать для усиления, генерирования, коммутации и преобразования электрических сигналов. В настоящее время транзистор является основой схемотехники подавляющего большинства электронных устройств и интегральных микросхем.
Технологии в области силовой электроники все время совершенствуются: реле становятся твердотельными, биполярные транзисторы и тиристоры заменяются все обширнее на полевые транзисторы, новые материалы разрабатываются и применяются в конденсаторах и т. д. — всюду определенно заметна активная технологическая эволюция, которая не прекращается ни на год. С чем же это связано?
Это связано, очевидно, с тем, что в какой-то момент производители оказываются не в состоянии удовлетворить запросы потребителей на возможности и качество силового электронного оборудования: у реле искрят и обгорают контакты, биполярные транзисторы для управления требуют слишком много мощности, силовые блоки занимают неприемлемо много места и т. п. Производители конкурируют между собой — кто первым предложит лучшую альтернативу…?
Так и появились полевые MOSFET транзисторы, благодаря которым управление потоком носителей заряда стало возможным не посредством изменения тока базы, как у биполярных предков, а посредством электрического поля затвора, по сути — просто приложенным к затвору напряжением.
В итоге уже к началу 2000-х доля силовых устройств на MOSFET и IGBT составляла около 30%, в то время как биполярных транзисторов в силовой электронике осталось менее 20%. За последние лет 15 произошел еще более существенный рывок, и биполярные транзисторы в классическом понимании почти полностью уступили место MOSFET и IGBT в сегменте управляемых силовых полупроводниковых ключей.
Проектируя, к примеру, силовой высокочастотный преобразователь, разработчик уже выбирает между MOSFET и IGBT – оба из которых управляются напряжением, прикладываемым к затвору, а вовсе не током, как биполярные транзисторы, и цепи управления получаются в результате более простыми. Давайте, однако рассмотрим особенности этих самых транзисторов, управляемых напряжением затвора.
MOSFET или IGBT
У IGBT (БТИЗ-биполярный транзистор с изолированным затвором) в открытом состоянии рабочий ток проходит через p-n-переход, а у MOSFET – через канал сток-исток, обладающий резистивным характером. Вот и возможности для рассеяния мощности у этих приборов различаются, потери получаются разными: у MOSFET-полевика рассеиваемая мощность будет пропорциональна квадрату тока через канал и сопротивлению канала, в то время как у БТИЗ рассеиваемая мощность окажется пропорциональна напряжению насыщения коллектор-эмиттер и току через канал в первой степени.
Если нам нужно снизить потери на ключе, то потребуется выбрать MOSFET с меньшим сопротивлением канала, однако не стоит забывать, что с ростом температуры полупроводника это сопротивление вырастет и потери на нагрев все же возрастут. А вот у IGBT с ростом температуры напряжение насыщения p-n-перехода наоборот снижается, значит и потери на нагрев уменьшаются.
Но не все так элементарно, как может показаться на взгляд неискушенного в силовой электронике человека. Механизмы определения потерь у IGBT и MOSFET в корне различаются.
Как вы поняли, у MOSFET-транзистора сопротивление канала в проводящем состоянии обуславливает определенные потери мощности на нем, которые по статистике почти в 4 раза превосходят мощность, затрачиваемую на управление затвором.
У IGBT дело обстоит с точностью до наоборот: потери на переходе меньше, а вот затраты энергии на управление — больше. Речь о частотах порядка 60 кГц, и чем выше частота — тем больше потери на управление затвором, особенно применительно к IGBT.
Дело все в том, что в MOSFET неосновные носители заряда не рекомбинируют, как это происходит в IGBT, в составе которого есть полевой MOSFET-транзистор, определяющий скорость открывания, но где база недоступна напрямую, и ускорить процесс при помощи внешних схем нельзя. В итоге динамические характеристики у IGBT ограничены, ограничена и предельная рабочая частота.
Повышая коэффициент передачи и снижая напряжение насыщения — допустим, понизим статические потери, но зато повысим потери при переключении. По этой причине производители IGBT-транзисторов указывают в документации на свои приборы оптимальную частоту и максимальную скорость переключения.
Есть недостаток и у MOSFET. Его внутренний диод отличается конечным временем обратного восстановления, которое так или иначе превышает время восстановления, характерное для внутренних антипараллельных диодов IGBT. В итоге имеем потери включения и токовые перегрузки у MOSFET в полумостовых схемах.
Теперь непосредственно про рассеиваемое тепло. Площадь полупроводниковой IGBT-структуры больше чем у MOSFET, поэтому и рассеиваемая мощность у IGBT больше, вместе с тем температура перехода в процессе работы ключа растет интенсивнее, поэтому важно правильно подобрать радиатор к ключу, грамотно рассчитав поток тепла, приняв в расчет тепловые сопротивления всех границ сборки.
У MOSFET на высоких мощностях также растут потери на нагрев, сильно превосходя потери на управление затвором IGBT. При мощностях выше 300-500Вт и на частотах в районе 20-30 кГц преимущество будет за IGBT-транзисторами.
Вообще, для каждой задачи выбирают свой тип ключа, и есть определенные типовые воззрения на этот аспект. MOSFETы подойдут для работы на частотах выше 20 кГц при напряжениях питания до 300 В — зарядные устройства, импульсные блоки питания, компактные инверторы небольшой мощности и т. д. — подавляющее большинство из них собирают сегодня на MOSFET.
IGBT хорошо работают на частотах до 20 кГц при напряжениях питания 1000 и более вольт — частотные преобразователи, ИБП и т. п. — вот низкочастотный сегмент силовой техники для IGBT-транзисторов.
В промежуточной нише — от 300 до 1000 вольт, на частотах порядка 10 кГц, — подбор полупроводникового ключа подходящей технологии осуществляют сугубо индивидуально, взвешивая все за и против, включая цену, габариты, КПД и другие факторы.
Между тем нельзя однозначно сказать, что в одной типовой ситуации подойдет именно IGBT, а в другой — только MOSFET. Необходимо комплексно подходить к разработке каждого конкретного устройства. Исходя из мощности прибора, режима его работы, предполагаемого теплового режима, приемлемых габаритов, особенностей управления схемой и т.д.
И главное — выбрав ключи нужного типа, разработчику важно точно определить их параметры, ибо в технической документации (в даташите) отнюдь не всегда все точно соответствует реальности. Чем более точно будут известны параметры — тем эффективнее и надежнее получится изделие, независимо от того, идет ли речь об IGBT или о MOSFET.
Ранее ЭлектроВести писали, что транзисторы приближаются к физическому пределу размера, и чтобы дальше наращивать их производительность, индустрия активно ищет альтернативные технологии. Одну из них предлагают американские ученые.
По материалам: electrik.info.
Реле времени на полевом транзисторе.
Простое реле времени (или простое реле времени для начинающих 2) на биполярном транзисторе не сложно в изготовлении но на таком реле нельзя получить большие задержки. Длительность задержки определяет RC-цепь состоящая (для реле времени да биполярном транзисторе) из конденсатора, резистора в цепи базы и перехода база-эмиттер транзистора. Чем больше ёмкость конденсатора тем больше задержка. Чем больше суммарное сопротивление резистора в цепи базы и перехода база-эмиттер тем больше задержка. Увеличить сопротивление перехода база-эмиттер, для получения большой задержки, нельзя т.к. это неизменный параметр используемого транзистора. Сопротивление резистора в цепи базы нельзя увеличивать до бесконечности т.к. транзистору для открытия требуется ток, как минимум, в h31э меньший чем ток для необходимый для включения реле. Если например для включения реле требуется 100мА, h31э=100 то для открытия транзистора требуется ток базы Iб=1мА. Для открытия полевого транзистора с изолированным затвором большой ток не требуется, в данном случае можно даже пренебречь этим током и считать что ток для открытия такого транзистора не требуется. Полевой транзистор с изолированным затвором управляется напряжением поэтому можно использовать RC цепь с любым сопротивлением и следовательно делать любые задержки. Рассмотрим схему:Рисунок 1 — Реле времени на полевом транзисторе
Эта схема похожа на схему с биполярным транзистором из предыдущей стати только здесь вместо биполярного транзистора n-MOSFET (n канальный полевой транзистор с изолированным затвором (и индуцированным каналом)) и добавлен резистор (R1) для разряда конденсатора C1. Резистор R3 не обязателен:
Рисунок 2 — Реле времени на полевом транзисторе без R3
Полевые транзисторы с изолированным затвором могут быть испорчены статическим электричеством поэтому с ними нужно обращаться аккуратно: стараться не касаться вывода затвора руками и заряженными предметами, по возможности заземлять вывод затвора и т.д.
Процесс проверки транзистора и готового устройства показан на видео:
Т.к. на параметры RC цепи пренебрежимо мало влияют параметры транзистора то расчёт длительности задержки осуществить достаточно несложно. В данной схеме на длительность задержки по прежнему влияет длительность удерживания кнопки и чем меньше сопротивление резистора R2 тем слабее это влияние, но не стоит забывать о том что этот резистор нужен для ограничения тока в момент замыкания контактов кнопки, если его сопротивление сделать слишком низким или заменить перемычкой то при нажатии на кнопку может выйти из строя блок питания или сработать его защита от к.з. (если она есть), контакты кнопки могут приплавиться друг к другу, к тому же данный резистор ограничивает ток при установке резистором R1 минимального сопротивления. Резистор R2 также понижает напряжение (UCmax) до которого заряжается конденсатор C1, при нажатой кнопке SB1, что приводит к уменьшению длительности задержки. Если сопротивление резистора R2 низкое то на длительность задержки оно влияет незначительно. На длительность задержки влияет напряжение на затворе относительно истока при котором транзистор закрывается (далее напряжение закрытия). Для расчёта длительности задержки можно воспользоваться программой:
КАРТА БЛОГА (содержание)
% PDF-1.7 % 282 0 объект > эндобдж xref 282 91 0000000016 00000 н. 0000002794 00000 н. 0000003037 00000 н. 0000003081 00000 н. 0000003117 00000 н. 0000003679 00000 н. 0000003746 00000 н. 0000003882 00000 н. 0000004018 00000 н. 0000004154 00000 п. 0000004290 00000 н. 0000004424 00000 н. 0000004560 00000 н. 0000005218 00000 н. 0000005973 00000 п. 0000006547 00000 н. 0000006642 00000 н. 0000006754 00000 н. 0000006868 00000 н. 0000006905 00000 н. 0000009417 00000 н. 0000009904 00000 н. 0000010341 00000 п. 0000010425 00000 п. 0000010835 00000 п. 0000011175 00000 п. 0000011537 00000 п. 0000011871 00000 п. 0000012006 00000 п. 0000012033 00000 п. 0000012340 00000 п. 0000012870 00000 п. 0000013292 00000 п. 0000013836 00000 п. 0000014271 00000 п. 0000014735 00000 п. 0000015115 00000 п. 0000015435 00000 п. 0000015740 00000 п. 0000016012 00000 п. 0000018532 00000 п. 0000022868 00000 п. 0000024339 00000 п. 0000026988 00000 п. 0000027108 00000 п. 0000027205 00000 н. 0000027351 00000 п. 0000033058 00000 п. 0000034363 00000 п. 0000034673 00000 п. 0000035062 00000 п. 0000035290 00000 н. 0000035411 00000 п. 0000035557 00000 п. 0000035722 00000 п. 0000035847 00000 п. 0000035931 00000 п. 0000039362 00000 п. 0000039432 00000 н. 0000041967 00000 п. 0000041998 00000 п. 0000042073 00000 п. 0000055261 00000 п. 0000055592 00000 п. 0000055658 00000 п. 0000055774 00000 п. 0000056245 00000 п. 0000057104 00000 п. 0000057390 00000 п. 0000057663 00000 п. 0000058615 00000 п. 0000058904 00000 п. 0000059116 00000 п. 0000061986 00000 п. 0000062025 00000 п. 0000100928 00000 н. 0000100967 00000 н. 0000102340 00000 п. 0000102415 00000 н. 0000102715 00000 н. 0000118198 00000 н. 0000156482 00000 н. 0000172666 00000 н. 0000214634 00000 н. 0000214772 00000 н. 0000214839 00000 н. 0000214906 00000 н. 0000214973 00000 п. 0000215040 00000 н. 0000215107 00000 н. 0000002116 00000 п. трейлер ] / Назад 1224231 >> startxref 0 %% EOF 372 0 объект > поток hb«f`Lf`c` Ā
Как заменить реле на полевой МОП-транзистор?
Как заменить реле на полевой МОП-транзистор? — Обмен электротехнического стекаСеть обмена стеков
Сеть Stack Exchange состоит из 178 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.
Посетить Stack Exchange- 0
- +0
- Авторизоваться Подписаться
Electrical Engineering Stack Exchange — это сайт вопросов и ответов для профессионалов в области электроники и электротехники, студентов и энтузиастов.Регистрация займет всего минуту.
Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществуКто угодно может задать вопрос
Кто угодно может ответить
Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх
Спросил
Просмотрено 10к раз
\ $ \ begingroup \ $На этот вопрос уже есть ответы :
Закрыт 3 года назад.
В настоящее время я использую схему ниже для питания выхода OUT , когда сигнал высокий (5 В). У меня проблема, связанная с размером схемы, использование реле занимает огромное место. В связи с этим я хотел бы знать, есть ли у кого-нибудь представление о схеме с той же логикой, но с использованием MOSFET или BJT. Текущее потребление на выходе составляет 3 А. Сигнал при высоком уровне имеет 5 В, а при низком — 0 В.
смоделировать эту схему — Схема создана с помощью CircuitLab
Создан 05 июл.
Эдуардо КардосоЭдуардо Кардосо52111 золотой знак55 серебряных знаков2222 бронзовых знака
\ $ \ endgroup \ $ 4 \ $ \ begingroup \ $Попробуйте это: —
Вам необходимо найти полевой МОП-транзистор с каналом P с достаточно низким сопротивлением в открытом состоянии, который можно активировать приемлемым образом с помощью напряжения логического уровня.Например, NDT25P03L управляется логическим уровнем и имеет сопротивление во включенном состоянии менее 0,1 Ом.
R3 на верхней схеме может иметь сопротивление около 10 кОм, если вас не слишком беспокоят скорости переключения.
Создан 05 июля ’18 в 20: 492018-07-05 20:49
Энди он же Энди3,155 33 золотых знака
\ $ \ endgroup \ $ 4Не тот ответ, который вы ищете? Просмотрите другие вопросы с метками реле mosfet или задайте свой вопрос.
Электротехнический стек Exchange лучше всего работает с включенным JavaScriptВаша конфиденциальность
Нажимая «Принять все файлы cookie», вы соглашаетесь с тем, что Stack Exchange может хранить файлы cookie на вашем устройстве и раскрывать информацию в соответствии с нашей Политикой в отношении файлов cookie.
Принимать все файлы cookie Настроить параметры
Как управлять реле с помощью полевого МОП-транзистора
Это очень распространенное приложение для управления реле с помощью полевого МОП-транзистора.Эта схема используется от бытовых до автомобильных. Следует учитывать некоторые аспекты, такие как нагрузка на полевой МОП-транзистор, уровень управляющего напряжения, гарантирующий насыщение полевого МОП-транзистора, уровень фактического напряжения, приложенного к катушке реле, если его достаточно для удовлетворения требований, и нагрузки на связанные компоненты.
1. Общая схемаПриведенная выше схема является наиболее распространенной схемой управления реле с помощью полевого МОП-транзистора. МОП-транзистор находится на стороне низкого уровня цепи, и это называется возбуждением на стороне низкого уровня.В этом случае можно легко управлять полевым МОП-транзистором только с небольшим напряжением.
Можно ли поставить MOSFET на стороне VDD?
Ответ — да. Однако это труднее, чем ехать на низкой скорости. Размещение полевого МОП-транзистора на стороне VDD называется приводом с высокой стороны. Учитывая тот же N-канальный полевой МОП-транзистор, VDRIVE должен быть выше, чем VDD плюс пороговое напряжение затвора, чтобы включить полевой МОП-транзистор, если опорный сигнал заземлен. Лично я не рекомендую выезжать за пределы этой цепи с высокой стороны.
2. Описание компонентов схемы- VDRIVE — это уровень напряжения от любого источника, такого как вывод GPIO микроконтроллера, другая цепь или внешний источник напряжения.
- R1 устанавливается для управления уровнем пускового тока в момент подачи VDRIVE (высокий уровень). Во время запуска затвор полевого МОП-транзистора и истока будет закорочен, потому что на этот раз входная емкость заряжается. R1 будет определять пусковой ток в пределах возможностей схемы управления (схемы, которая выдает VDRIVE).R1 не должен быть достаточно большим, чтобы не вызвать слишком большую задержку при запуске схемы. Его также необходимо тщательно выбирать, чтобы напряжение между затвором и истоком не падало настолько, что больше не может гарантировать включение полевого МОП-транзистора.
- R2 будет определять напряжение между затвором и истоком. Во время включения подает гарантированное напряжение включения. Во время выключения это гарантирует отключение MOSFET независимо от того, является ли VDRIVE открытым коллектором или открытым стоком. Открытый коллектор или открытый сток означает, что коллектор или сток управляющей цепи (VDRIVE) плавающий.Наличие R2 заставит ворота быть подключенными к земле.
- Q1 — это полевой МОП-транзистор с N каналом, который соединит катушку реле с землей, так что ток будет течь к катушке.
- L1 — это катушка реле.
- D1 добавлен в схему для ограничения отдачи напряжения катушки реле во время выключения. Это гарантирует, что полевой МОП-транзистор не повредит.
Подробное описание напряжения отдачи на реле находится здесь.
http://electronicsbeliever.com/relay-kickback-voltage-analysis/
3. Выбор компонентов
3.1. Выберите R1 таким образом, чтобы не превышались требования к току цепи VDRIVE. Например, схема VDRIVE представляет собой вывод микроконтроллера. Вывод микроконтроллера обычно может подавать 3,3 В и может принимать / принимать ток 10 мА. Предположим, что это так, тогда сопротивление R1 должно быть больше 330 Ом с хорошим запасом прочности.
R1 >> (3.3 В / 0,01 А) >> 330 Ом
R1 может быть 470 Ом . Это даст только 70% текущего напряжения,
(3,3 В / 470 Ом) / 0,01 A = 70,2%
Сопротивление 470 Ом не приведет к значительной задержке включения полевого МОП-транзистора, поскольку большинство полевых МОП-транзисторов имеют входную емкость в диапазоне нанофарад.
Рассеивание мощности R1 не является проблемой, потому что в установившемся режиме большая часть напряжения будет приходиться на R2. При указанных выше значениях достаточно резистора мощностью 100 мВт.
3.2. Выбирайте R2 таким образом, чтобы падение напряжения на R1 было относительно небольшим. Хорошее практическое правило — умножить R1 на 100. Итак, при R1 в 470 Ом, R2 может быть 47000 Ом.
R2 = 100 X R1 = 100 X 470 Ом = 47000 Ом
Проверка возможности включения полевого МОП-транзистора с определенными значениями
Напряжение на R2 будет определять, может ли MOSFET включиться и насыщаться или нет. Делая делитель напряжения, напряжение на R2 равно
.VR2 = (VDRIVE X R2) / (R1 + R2)
VR2 = (3.3 В X 47 000 Ом) / (470 Ом + 47 000 Ом) = 3,267 В
MOSFET должен быть выбран таким образом, чтобы пороговое напряжение затвора было намного ниже 3,267 В. Рассеиваемая мощность на R2 может быть рассчитана как
.Pdiss_R2 = VR2 X VR2 / R2 = 3,267 В X 3,267 В / 47 000 Ом = 0,227 мВт .
Для R2 достаточно стандартного резистора мощностью 100 мВт.
Рассеиваемая мощность R1 может быть вычислена как
Pdiss_R1 = (VDRIVE — VR2) X (VDRIVE — VR2) / R1 = (3.3–3,267 В) X (3,3–3,267 В) / 470 Ом = 2,3 мкВт .
Таким образом, R1 с номинальной мощностью 100 мВт вполне достаточно.
3.3. Выберите полевой МОП-транзистор с напряжением затвор-исток, намного меньшим, чем напряжение на R2, вычисленное в разделе 3.2. Номинальное напряжение между стоком полевого МОП-транзистора и истоком должно быть намного выше, чем уровень VDD. Для уровня 12 В VDD достаточно полевого МОП-транзистора с напряжением сток-исток 30 В. Это предполагает наличие ограничивающего диода на катушке реле.
В случае отсутствия ограничивающего диода номинальное напряжение сток-исток полевого МОП-транзистора должно быть достаточно высоким, чтобы выдерживать напряжение отдачи. Это требует дополнительных математических вычислений для определения максимального скачка напряжения.
МОП-транзистор должен быть выбран так, чтобы его номинальный ток стока не превышался. Ток стока полевого МОП-транзистора можно вычислить как
.Id_MOSFET = VDD / Rcoil
Предполагая VDD 12 В и сопротивление катушки 100 Ом, тогда
Id_MOSFET = VDD / Rcoil = 12 В / 100 Ом = 0.12A
Для реле сопротивление катушки будет иметь наименьшее значение при самой низкой температуре срабатывания. В этом случае текущий рейтинг устройства должен быть намного выше, чем вычисленное значение, чтобы обеспечить достаточный расчетный запас. Хорошее практическое правило — умножить типичный ток на 10.
В этом примере
Id_MOSFET_rating = 10 X Id_MOSFET = 10 X 0,12 A = 1,2 A
Рассеиваемая мощность полевого МОП-транзистора может быть рассчитана как,
Pdiss_MOSFET = Id_MOSFET X Id_MOSFET X RDS на
При условии и RDSon 0.1 Ом,
Pdiss_MOSFET = 0,12 A X 0,12 A X 0,1 Ом = 1,44 мВт
МОП-транзистор с номиналом 0,5 Вт и вполне достаточно.
3.4. Выберите реле так, чтобы на его катушку можно было подавать напряжение, равное VDD, которое в приведенном выше примере составляет 12 В. Если приложение — DC, выберите тип DV. Выберите тип AC, если приложение AC.
3.5. Мощность рассеиваемая ограничивающего диода D1 составляет,
Pdiss_D1 = Id_MOSFET X VF_diode
Предположим, что VF_diode (прямое напряжение) равно 0.7В,
Pdiss_D1 = Id_MOSFET X VF_diode = 0,12 A X 0,7 В = 84 мВт
Диода мощностью 1 Вт вполне достаточно.
Напряжение на диоде должно быть выше уровня VDD с большим запасом. Для 12 В VDD достаточно диода с номиналом 50 В.
Стандартные значения компонентов легко понять с помощью функции поиска в интернет-магазинах, таких как Mouser или Digikey.
https://www.mouser.com/Electronic-Components/
https: // www.digikey.com/en/products/result?s=N4IgTCBcDaIHIGUCSBWADGgjGgmgFUwHEQBdAXyA
СвязанныеКак лучше всего управлять реле? | element14
Привет,
Это часто важный вопрос, но на него не всегда можно дать правильный ответ.
Сначала вы видите свое приложение, например какой компонент вы будете водить.
Реле обычно управляется током заданного напряжения.
Светодиод управляется током, также имеет пороговое напряжение — прямое напряжение диода.
На стороне драйверов — NPN или PNP (Si) имеют порог 0,7 В, они являются устройствами, управляемыми током.
МОП-транзистор обычно управляется напряжением, но имеет гораздо больший порог напряжения затвора, ном. так что примерно 2 … 4V с тем, что канал D-S открывается.
Но «новинка» у нас также есть «МОП-транзистор с логическим затвором».
С помощью этих устройств вы можете напрямую подключаться к порту микроконтроллера.
У них может быть порог от 0,7 .. до 1,5V G-S, тогда канал D-S откроется полностью.
Управляя от логических портов, у вас есть заданное напряжение вождения, а также ограничение по току, водитель не может больше управлять, чем он может.(SOAR !!!!!)
Значит схем драйверов много.
Часто использую простые драйверы.
Выполнено NPN или PNP (для логических инверторов) с несколькими частями.
Или МОП-транзистор с логическим затвором, если мне нужно управлять большим количеством тока через порт контроллера.
Поскольку для комбинации NPN, PNP (или аналогичной, инвертированной) требуется больше устройств, например, у вас может быть место на вашей печатной плате.
— Итак, реле с обгонным диодом, они оба замужем навсегда, не забывайте !!!!
Затем вы можете выбрать драйвер тока или драйвер напряжения.Ваше приложение сообщает это для ваших нужд.
Для управления сильноточным высоковольтным реле требуется силовой транзистор.
С биполярными транзисторами, возможно, вам также придется использовать транзисторы Дарлингтона.
Для небольшого реле также есть несколько светодиодных индикаторов. Я предлагаю вам использовать простой драйвер с NPN (есть много сильноточных драйверов с очень низким напряжением C-E_on).
например Zetex (диоды) обладают очень высокой устойчивостью к C-E напряжению.
У них также есть полевые МОП-транзисторы (в основном N-канальные устройства, потому что они в основном используются в логических схемах) с очень низким порогом G-S.
например ZVN4424A — DIODES INC. — МОП-транзистор, n-канал, 260 мА, 240 В, 6 Ом, 10 В, 1,3 В | Farnell AT
n-канальный MOSFET с таким порогом 1,3 В G-S, отлично то, что вы можете использовать с Raspberry.
Или в качестве устройства для монтажа на SMD, это устройство лучше для коммутации цепей, например в качестве драйвера двигателя / реле или в преобразователях постоянного тока.
http://www.farnell.com/datasheets/2097784.pdf?_ga=2.109346752.437430279.1512899497-63280803.1512144825
Некоторые транзисторы….. МОП-транзисторы.
n-Kanal DIODES INC. МОП-транзисторы | Farnell AT
С уважением
Gerald
Учебное пособие по фотоэлектрическому преобразованию Твердотельные реле с выходом MOSFET
Рис. 1
Льюис Лофлин
Здесь мы рассмотрим использование оптопар с фотодиодно-гальваническим выходом для включения-выключения силовых полевых МОП-транзисторов. МОП-транзисторы — это устройства с напряжением , управляемые напряжением , поэтому требования к приводам очень малы.
Посмотрим на обе коммерческие единицы.
На рис. 1 показано типичное твердотельное реле переменного тока, использующее фотомистор и светодиодный эмиттер. Проблема в том, что они не работают на постоянном токе, потому что после включения остаются включенными до тех пор, пока не отключится питание.
Рис. 2
На рис. 2 показано, как фотодиод генерирует небольшое напряжение при воздействии света. Дополнительные сведения об основных операциях см. В разделе «Работа и использование фотодиодных схем
».Рис. 3
На Рис. 3 мы видим фотоэлектрический выходной оптрон VOM1271.Он использует группу фотодиодов, включенных последовательно, чтобы генерировать полезное выходное напряжение. Когда светодиод включен, генерируется 7-10 вольт — VOM1271 также включает в себя схему выключения (резистор сброса затвора) для включения полевого МОП-транзистора при выключении светодиода.
Доступно несколько таких устройств. См. Раздел «Реле постоянного тока на полевых МОП-транзисторах с использованием фотоэлектрических драйверов».
Причина, по которой мы обычно используем оптопары, заключается в обеспечении интерфейса с разными уровнями напряжения, развязке по напряжению между датчиками высокого напряжения и микроконтроллерами низкого напряжения, а также помехозащищенности.В этих примерах мы изолируем высокое напряжение от микроконтроллера, такого как Arduino.
Рис. 4
На Рис. 4 показаны соединения между фотоэлектрическим оптопарой и N-канальным силовым МОП-транзистором IRF630. Микроконтроллер, такой как Arduino, будет обращаться со светодиодом так же, как и с любым другим светодиодом. Когда светодиод включен, матрица фотодиодов вырабатывает около 7 вольт, включая затвор IRF630.
Только для постоянного тока — соблюдайте полярность! Номинальное напряжение и ток определяются полевым МОП-транзистором — диод является внутренним по отношению к полевому МОП-транзистору.Можно использовать любое количество полевых МОП-транзисторов.
См. Также раздел «Подключение выходных твердотельных реле Crydom MOSFET».
Рис. 5
На Рис. 5 показано твердотельное реле TIP3123, коммерческое устройство. Здесь отличается использование двух полевых МОП-транзисторов в дополнение к фотоэлектрической оптронной схеме. Два выходных контакта подключены к стокам полевого МОП-транзистора.
Подробнее о полевых МОП-транзисторах см .:
Рис. 6
Внутренние подключения к TIP3123 показаны на Рис.6. У нас есть светодиод эмиттера и матрица напряжения фотодиода, затворы на полевых МОП-транзисторах связаны вместе, как и соединения источников. Два открытых дренажных соединения образуют выходные соединения. Матрица фотодиодов подключается между соединениями затвор-исток — оба полевых МОП-транзистора включаются одновременно светодиодом.
Рис.7
LBA110 представляет собой двойной SSR с поворотом: соединения на выводах 5 и 6 такие же, как и выше, с N-канальными MOSFET, являются Н.C.) реле. То есть реле работает, когда светодиоды на контактах 1 и 2 выключены.
Рис. 8
На рис. 8 показан SSR LCA715, рассчитанный на 60 В при 2 А. Как и две мои схемы SSR выше, соединение с общим источником выведено на контакт 5, что позволяет использовать два разных способа подключения устройства.
В верхней половине рис. 8 показаны соединения переменного или постоянного тока — оставьте контакт 5 отключенным .
Нижняя половина иллюстрирует конфигурацию только постоянного тока с открытыми стоками (контакты 4 и 6), соединенными вместе, и нагрузкой, подключенной между ними и контактом 5. Соблюдайте полярность! Это Н.О. только режим.
Рис. 9
На Рис. 9 показан G3VM-81PR, рассчитанный на 80 В постоянного / переменного тока при 120 мА. Это Н.О. только и является устройством для монтажа на печатной плате.
Рис. 10
На Рис. 10 показан Lh2540, который выводит общий источник на контакт 5. Он рассчитан на 360 В переменного / постоянного тока при 120 мА. Он может быть подключен только для переменного / постоянного тока или только постоянного тока, как показано на рис. 10. Это монтаж на печатной плате либо на поверхность, либо через отверстие.
Фиг.11
На рис. 11 показан TLP172, рассчитанный на 60 В переменного / постоянного тока при 400 мА. Это только поверхностный монтаж.
Существует множество твердотельных реле. Их более низкая стоимость и более высокая надежность будут по-прежнему заменять старые магнитные реле.
Ардуино
Другие схемы
Схема твердотельного реле(SSR) с использованием полевых МОП-транзисторов
SSR или твердотельные реле — это мощные электрические переключатели, которые работают без механических контактов, вместо этого они используют твердотельные полупроводники, такие как MOSFET, для переключения электрической нагрузки.
SSR могут использоваться для работы с мощными нагрузками за счет небольшого входного триггерного напряжения при незначительном токе.
Эти устройства могут использоваться как для работы с нагрузками переменного тока большой мощности, так и с нагрузками постоянного тока.
Твердотельные релевысокоэффективны по сравнению с электромеханическими реле благодаря нескольким отличительным особенностям.
Основные характеристики и преимущества SSR
Основными особенностями и преимуществами твердотельных реле или SSR являются:
- SSR могут быть легко построены с использованием минимального количества обычных электронных компонентов
- Они работают без какого-либо щелчка из-за отсутствие механических контактов.
- Твердотельное состояние также означает, что твердотельные реле могут переключаться с гораздо большей скоростью, чем традиционные электромеханические типы.
- SSR не зависят от внешнего источника питания для включения, а извлекают питание от самой нагрузки.
- Они работают с незначительным током и поэтому не разряжают батарею в системах с батарейным питанием. Это также гарантирует незначительный ток холостого хода для устройства.
Базовая концепция работы SSR с использованием полевых МОП-транзисторов
В одном из своих предыдущих постов я объяснил, как двунаправленный переключатель на основе полевого МОП-транзистора можно использовать для управления любой желаемой электрической нагрузкой, как и стандартный механический переключатель, но с исключительными преимуществами.
Та же концепция двунаправленного переключателя MOSFET может быть применена для создания идеального устройства SSR.
Для SSR на основе симистора см. Этот пост и клеммы затвора, соединенные вместе друг с другом.
D1 и D2 — это внутренние диоды соответствующих полевых МОП-транзисторов, которые при необходимости могут быть усилены внешними параллельными диодами.
Входной источник постоянного тока также можно увидеть подключенным к общим клеммам затвор / исток двух полевых МОП-транзисторов. Этот источник питания используется для включения полевых МОП-транзисторов или для разрешения постоянного включения полевых МОП-транзисторов во время работы блока SSR.
Источник переменного тока, который может быть до уровня сети, и нагрузка подключены последовательно через два стока полевых МОП-транзисторов.
Как это работает
Работу предлагаемого проданного реле состояния можно понять, обратившись к следующей диаграмме и соответствующим деталям:
При вышеуказанной настройке, из-за подключенного питания входного затвора, T1 и T2 оба во включенном положении.Когда вход переменного тока на стороне нагрузки включен, на левой диаграмме показано, как положительный полупериод проходит через соответствующую пару MOSFET / диод (T1, D2), а на правой диаграмме показано, как отрицательный цикл переменного тока проходит через другой дополняющий MOSFET / диодная пара (Т2, Д1).
На левой диаграмме мы видим, что один из полупериодов переменного тока проходит через T1 и D2 (T2 имеет обратное смещение) и, наконец, завершает цикл через нагрузку.
На правой диаграмме показано, как другой полупериод завершает цепь в противоположном направлении, проводя через нагрузку, T2, D1 (в этом случае T1 имеет обратное смещение).
Таким образом, два полевых МОП-транзистора T1, T2 вместе с соответствующими внутренними диодами D1, D2 позволяют проводить оба полупериода переменного тока, идеально питая нагрузку переменного тока и эффективно выполняя роль SSR.
Создание практической схемы SSR
До сих пор мы изучили теоретическую конструкцию SSR, теперь давайте продвинемся вперед и посмотрим, как можно построить практический модуль твердотельного реле для переключения желаемой мощной нагрузки переменного тока без каких-либо внешних вход постоянного тока.
Вышеупомянутая схема SSR сконфигурирована точно так же, как обсуждалось в предыдущей базовой конструкции.Однако здесь мы находим два дополнительных диода D1 и D2, а также корпусные диоды MOSFET D3, D4.
Диоды D1, D2 используются для определенной цели, так что они образуют мостовой выпрямитель вместе с корпусными диодами D3, D4 MOSFET.
Крошечный выключатель можно использовать для включения / выключения SSR. Этим переключателем может быть геркон или любой слаботочный переключатель.
Для высокоскоростной коммутации вы можете заменить переключатель на оптрон, как показано ниже.
По сути, теперь схема удовлетворяет трем требованиям.
- Он питает нагрузку переменного тока через конфигурацию MOSFET / Diode SSR.
- Мостовой выпрямитель, образованный D1 — D4, одновременно преобразует входной переменный ток нагрузки в выпрямленный и отфильтрованный постоянный ток, и этот постоянный ток используется для смещения затворов полевых МОП-транзисторов. Это позволяет МОП-транзисторам надлежащим образом включаться через саму нагрузку переменного тока, независимо от какого-либо внешнего постоянного тока.
- Выпрямленный постоянный ток дополнительно завершается как вспомогательный выход постоянного тока, который может использоваться для питания любой подходящей внешней нагрузки.
Проблема цепи
При более внимательном рассмотрении приведенной выше конструкции можно предположить, что эта конструкция SSR может иметь проблемы с эффективной реализацией намеченной функции. Это связано с тем, что в момент, когда коммутирующий постоянный ток достигает затвора полевого МОП-транзистора, он начинает включаться, вызывая обход тока через сток / исток, уменьшая напряжение затвора / истока.
Рассмотрим MOSFET T1. Как только выпрямленный постоянный ток начинает достигать затвора T1, он начинает включаться примерно с 4 В и далее, вызывая эффект обхода источника питания через его выводы стока / истока.В этот момент постоянный ток будет изо всех сил пытаться подняться на стабилитроне и начнет падать до нуля.
Это, в свою очередь, приведет к выключению полевого МОП-транзистора, и между стоком / истоком полевого МОП-транзистора и затвором / истоком полевого МОП-транзистора будет происходить постоянная борьба или перетягивание каната, что препятствует правильной работе SSR.
Решение
Решение вышеупомянутой проблемы может быть выполнено с использованием следующего примера принципиальной схемы.
Цель состоит в том, чтобы убедиться, что полевые МОП-транзисторы не проводят ток до тех пор, пока на стабилитроне или на затворе / истоке полевых МОП-транзисторов не будет достигнуто оптимальное напряжение 15 В.
Операционный усилитель гарантирует, что его выход срабатывает только после того, как Линия постоянного тока пересекает опорный порог стабилитрона 15 В, что позволяет затворам полевого МОП-транзистора получить оптимальное значение 15 В постоянного тока для проводимости.
Красная линия, связанная с выводом 3 микросхемы IC 741, может быть переключена через оптопару для требуемого переключения от внешнего источника.
Как это работает : Как мы видим, инвертирующий вход операционного усилителя связан с стабилитроном 15 В, который формирует опорный уровень для вывода 2 операционного усилителя. Контакт 3, который является неинвертирующим входом операционного усилителя, подключен к положительной линии. Эта конфигурация гарантирует, что выходной контакт 6 операционного усилителя выдает напряжение 15 В только после того, как его напряжение на контакте 3 достигает отметки 15 В. Действие гарантирует, что полевые МОП-транзисторы проводят только через допустимое оптимальное напряжение затвора 15 В, обеспечивая правильную работу SSR.
Изолированное переключение
Основной особенностью любого SSR является предоставление пользователю возможности изолированного переключения устройства с помощью внешнего сигнала.
Вышеупомянутая конструкция на основе операционного усилителя может быть упрощена с помощью этой функции, как показано в следующей концепции:
Как диоды работают как мостовой выпрямитель
Во время положительных полупериодов ток проходит через D1, 100k, стабилитрон, D3 и обратно к источнику переменного тока.
Во время другого полупериода ток проходит через D2, 100k, стабилитрон, D4 и обратно к источнику переменного тока.
Ссылка: SSR
8. Использование полевых МОП-транзисторов для управления большими нагрузками
Многие типичные приложения Arduino включают в себя управление устройствами, которые требуют большей мощности, чем то, что сама Arduino может обеспечить через свои контакты. Двигатели постоянного тока, фонари и соленоиды — это примеры устройств, которым для работы требуется много энергии. Эта мощность переводится в более высокие напряжения, более высокие токи или и то, и другое одновременно.
Поскольку Arduino не может обеспечить требуемую мощность, мы используем специальные устройства, такие как реле и транзисторы.Эти устройства используются в качестве интерфейсов между схемами контроллера малой мощности, такими как Arduino, и схемами контроллера более высокой мощности, такими как электродвигатели, светодиодные ленты, сирены, стробоскопы и т. Д.
В этой статье я буду обсуждать устройство MOSFET.
Аббревиатура «MOSFET» означает полевой транзистор металл – оксид – полупроводник.
Да: это тип транзистора, но вместо трех выводов, как у типичного полевого транзистора (база, коллектор, эмиттер), у него четыре: исток (S), затвор (G), сток (D). ) и корпус (B).
В большинстве случаев, однако, B и S соединены вместе (закорочены), поэтому мы получаем пакеты MOSFET, которые открывают только три клеммы: исток (S), затвор (G) и сток (D).
На практике полевой МОП-транзистор имеет преимущество перед «обычным» транзистором или реле, поскольку для его работы (включения или выключения) требуется очень небольшой ток. Менее 1 мА на затворе сделает работу. Это намного меньше тока, необходимого для обычного полевого транзистора 2N2222 (около 5 мА).
Несмотря на крошечный управляющий ток, полевой МОП-транзистор может обеспечивать очень высокие токи, от 10 до 60 А для обычных устройств, таких как IRLB8721PbF.
Еще одним преимуществом полевого МОП-транзистора перед реле является его скорость переключения. Он может включаться и выключаться за наносекунды. Например, IRLB8721PbF может включаться примерно за 100 мсек, что делает его отличным вариантом, если вы хотите управлять светодиодом питания или двигателем с использованием широтно-импульсной модуляции.
И действительно приятно то, что вы можете использовать полевой МОП-транзистор почти как замену обычному полевому транзистору.
Вот пример использования:
На этой схеме MOSFET-транзистор используется для включения подключенного двигателя.Поскольку двигатель содержит катушку, диод включен параллельно для защиты от обратных напряжений (см. Соответствующую статью). Вы должны использовать ту же настройку для любой нагрузки, содержащей катушку, например реле, соленоида или двигателя. Если вместо мотора вы использовали мощный светодиод, то диод можно не использовать.
Затвор полевого МОП-транзистора подключен к одному из разъемов GPIO Arduino. Это может быть Arduino с напряжением 5 В или 3,3 В. Также имеется понижающий резистор, который соединяет затвор с землей. Этот резистор используется в том случае, если вывод истока транзистора «плавающий».Это может произойти, например, если Arduino выключен или вывод источника ни к чему не подключен, и поэтому его напряжение не определено.
