Următorul articol discută despre utilizarea unui MOSFET ca un comutator pentru comutarea eficientă a sarcinilor mari de curent. Circuitul poate fi, de asemenea, transformat într-un circuit de întârziere OFF cu modificări simple. Proiectarea a fost cerută de domnul Roderel Masibay.
Comparând Mosfet cu BJT
Un tranzistor cu efect de câmp sau un mosfet poate fi comparat cu un bjt sau tranzistoarele obișnuite, cu excepția unei diferențe semnificative.
Un mosfet este un dispozitiv dependent de tensiune spre deosebire de BJT-urile care sunt dispozitive dependente de curent, ceea ce înseamnă că un mosfet ar porni complet ca răspuns la o tensiune de peste 5V la curent practic zero pe poartă și sursă, în timp ce un tranzistor obișnuit ar cere un curent relativ mai mare pentru pornirea.
Mai mult, această cerință de curent crește proporțional cu creșterea curentului de sarcină conectat în colector. Pe de altă parte, Mosfet-urile ar schimba orice sarcină specificată, indiferent de nivelul curentului porții care poate fi menținut la cele mai mici niveluri posibile.
De ce Mosfet este mai bun BJT
Un alt lucru bun despre comutarea MOSFET este că acestea conduc pe deplin, oferind o rezistență foarte scăzută pe calea curentă la încărcare.
În plus, un mosfet nu ar necesita un rezistor pentru declanșarea porții și poate fi comutat direct cu tensiunea de alimentare disponibilă, cu condiția să nu fie cu mult peste marca de 12V
Toate aceste proprietăți asociate cu mosfetele îl fac un câștigător clar în comparație cu BJT-uri, mai ales când este folosit ca un comutator pentru funcționarea unor sarcini puternice, cum ar fi lămpile cu incandescență de mare intensitate, lămpile cu halogen, motoarele, solenoizii etc.
Așa cum am solicitat aici, vom vedea cum poate fi utilizat un mosfet ca întrerupător pentru comutarea unui sistem de ștergere a mașinii. Un motor de ștergător auto consumă o cantitate considerabilă de curent și este de obicei comutat printr-o etapă tampon, cum ar fi relee, SSR etc. Cu toate acestea, releele pot fi predispuse la uzură, în timp ce SSR-urile pot fi prea costisitoare.
Folosind Mosfet ca Switch
O opțiune mai simplă poate fi sub forma unui switch mosfet, Să învățăm detaliile circuitului aceluiași.
Așa cum se arată în schema de circuit dată, mosfetul formează principalul dispozitiv de control, practic fără complicații în jurul său.
Un comutator la poarta sa care poate fi utilizat pentru pornirea MOSFET și un rezistor pentru menținerea porții MOSFET la o logică negativă atunci când comutatorul este în poziția OFF.
Apăsarea comutatorului oferă mosfetului tensiunea de poartă necesară în raport cu sursa sa, care este la potențial zero.
Declanșatorul pornește instantaneu MOSFET-ul, astfel încât sarcina conectată la brațul său de scurgere să devină complet PORNITĂ și operativă.
Dacă un dispozitiv de ștergere atașat la acest punct ar face să se șteargă atât de mult timp, comutatorul rămâne apăsat.
Un sistem de ștergere necesită uneori o caracteristică de întârziere pentru a permite câteva minute de ștergere înainte de oprire.
Cu o mică modificare, circuitul de mai sus poate fi pur și simplu transformat într-un circuit de întârziere OPRIT.
Utilizarea lui Mosfet ca temporizator de întârziere
Așa cum se arată în diagrama de mai jos, un condensator este adăugat imediat după comutator și peste rezistența 1M.
Când comutatorul este PORNIT momentan, sarcina se activează și condensatorul se încarcă și stochează încărcarea în el.
Demonstrație video
Când comutatorul este decuplat, sarcina continuă să primească energie deoarece tensiunea stocată în condensator menține tensiunea porții și o menține pornită.
Cu toate acestea, condensatorul se descarcă treptat prin rezistorul de 1M și atunci când tensiunea scade sub 3V, mosfetul nu mai poate fi ținut și sistemul complet se oprește.
Perioada de întârziere depinde de valoarea condensatorului și de valorile rezistenței, crescând oricare dintre ele sau ambele cresc perioada de întârziere proporțional.
Calculul întârzierii
Pentru a calcula întârzierea produsă de constanta RC putem folosi următoarea formulă:
V = V0 x e(-t / RC)
- V este tensiunea de prag la care se presupune că MOSFET trebuie doar să se oprească sau să înceapă să pornească.
- V0 este tensiunea de alimentare sau Vcc
- R este rezistența de descărcare (Ω) care este conectată paralel cu condensatorul.
- C (Valoarea condensatorului (F) în exemplul 100uF)
- t (timpul de descărcare pe care dorim să îl calculăm)
vrem să știm întârzierea (t) = este(-t / RC) = V / V0
-t / RC = Ln (V / V0)
t = -Ln (V / V0) x R x C
Exemplu de soluție
Dacă selectăm capacitatea pragului, activați / dezactivați valoarea mosfetului ca 2.1V și alimentăm tensiunea ca 12V, rezistența ca 100K și condensatorul ca 100uF întârzierea după care mosfetul se va opri ar putea fi calculată aproximativ prin rezolvarea ecuației ca prezentat mai jos:
t = -Ln (2,1 / 12) x 100000 x 0,0001
t = 17,42 s
Astfel, din rezultate, constatăm că întârzierea va fi de aproximativ 17 secunde
Realizarea unui temporizator de lungă durată
Un temporizator de durată relativ lungă poate fi proiectat folosind conceptul de mosfet explicat mai sus pentru comutarea sarcinilor mai grele.
Următoarea diagramă descrie procedurile de implementare a acestuia.
Includerea unui tranzistor PNP suplimentar și a altor câteva componente pasive permite circuitului să producă o durată mai mare de întârziere. Timpurile pot fi ajustate în mod corespunzător prin variația condensatorului și a rezistorului conectate pe baza tranzistorului.
Precedent: Convertiți un invertor de undă pătrată într-un invertor de undă sinusoidală Următorul: Circuitul invertorului H-Bridge folosind 4 mosfete cu canal N.
