Poniższy artykuł omawia użycie mosfetu jako przełącznika do skutecznego przełączania obciążeń wysokoprądowych. Obwód można również przekształcić w obwód opóźnionego wyłączania z prostymi modyfikacjami. Projekt zlecił pan Roderel Masibay.

Porównanie Mosfet z BJT

Tranzystor polowy lub mosfet można porównać z bjt lub zwykłymi tranzystorami, z wyjątkiem jednej znaczącej różnicy.

Mosfet jest urządzeniem zależnym od napięcia w przeciwieństwie do BJT, które są urządzeniami zależnymi od prądu, co oznacza, że mosfet włączyłby się w pełni w odpowiedzi na napięcie powyżej 5 V przy praktycznie zerowym prądzie na swojej bramce i źródle, podczas gdy zwykły tranzystor wymagałby stosunkowo wyższego prądu dla włączanie.

Co więcej, to zapotrzebowanie na prąd rośnie proporcjonalnie, gdy zwiększa się prąd obciążenia na jego kolektorze. Z drugiej strony mosfety przełączałyby dowolne określone obciążenie niezależnie od poziomu prądu bramki, który można utrzymać na najniższych możliwych poziomach.

Dlaczego Mosfet jest lepszy BJT

Kolejną dobrą rzeczą w przełączaniu mosfetów jest to, że przewodzą w pełni, oferując bardzo niską rezystancję na ścieżce prądowej do obciążenia.

Dodatkowo mosfet nie wymagałby rezystora do wyzwalania bramki i może być przełączany bezpośrednio z dostępnym napięciem zasilania, pod warunkiem, że nie jest zbytnio powyżej znaku 12V

Wszystkie te właściwości związane z mosfetami sprawiają, że jest on wyraźnym zwycięzcą w porównaniu z BJT, zwłaszcza gdy jest używany jako przełącznik do obsługi dużych obciążeń, takich jak żarówki wysokoprądowe, lampy halogenowe, silniki, solenoidy itp.

Zgodnie z prośbą tutaj zobaczymy, jak mosfet może być używany jako przełącznik do przełączania systemu wycieraczek samochodowych. Silnik wycieraczek samochodowych zużywa znaczną ilość prądu i jest zwykle przełączany przez stopień buforowy, taki jak przekaźniki, SSR itp. Jednak przekaźniki mogą być podatne na zużycie, podczas gdy SSR mogą być zbyt kosztowne.

Używanie Mosfet jako przełącznika

Prostszą opcją może być przełącznik mosfet, nauczmy się szczegółów obwodu tego samego.

Jak pokazano na podanym schemacie obwodu, mosfet stanowi główne urządzenie sterujące praktycznie bez żadnych komplikacji wokół niego.

Przełącznik na swojej bramce, który może być używany do włączania mosfetu i rezystor do utrzymywania bramki mosfet w logice ujemnej, gdy przełącznik jest w pozycji OFF.

Naciśnięcie przełącznika zapewnia mosfetowi wymagane napięcie bramki względem źródła o zerowym potencjale.

“jakie jest główne zastosowanie tranzystorów w telefonie komórkowym? ”

Wyzwalacz natychmiast włącza mosfet, tak że obciążenie podłączone do jego ramienia spustowego staje się w pełni WŁĄCZONE i gotowe do pracy.

Z wycieraczką podłączoną do tego punktu, wyciera się tak długo, że przełącznik pozostaje wciśnięty.

System wycieraczek czasami wymaga funkcji opóźnienia, aby umożliwić kilka minut wycierania przed zatrzymaniem.

Dzięki niewielkiej modyfikacji powyższy obwód można po prostu przekształcić w obwód opóźnionego wyłączania.

Używanie Mosfet jako timera opóźnienia

Jak pokazano na poniższym schemacie, kondensator jest dodawany tuż za przełącznikiem i przez rezystor 1M.

Gdy przełącznik jest chwilowo włączony, obciążenie włącza się, a także kondensator ładuje się i przechowuje w nim ładunek.

Demonstracja wideo

Kiedy przełącznik jest wyłączony, obciążenie nadal otrzymuje moc, ponieważ napięcie zmagazynowane w kondensatorze podtrzymuje napięcie bramki i utrzymuje je w stanie włączenia.

Jednak kondensator stopniowo rozładowuje się przez rezystor 1M, a gdy napięcie spadnie poniżej 3V, mosfet nie jest już w stanie wytrzymać i cały system wyłącza się.

Okres opóźnienia zależy od wartości kondensatora i wartości rezystora, zwiększenie któregokolwiek z nich lub obu zwiększa proporcjonalnie okres opóźnienia.

Obliczanie opóźnienia

Aby obliczyć opóźnienie wytwarzane przez stałą RC, możemy użyć następującego wzoru:

V = V0 x e^{(-t / RC)}

V jest napięciem progowym, przy którym mosfet ma się po prostu wyłączyć lub po prostu zacząć się włączać.
V0 to napięcie zasilania lub Vcc
R to rezystancja rozładowania (Ω) podłączona równolegle do kondensatora.
C (wartość kondensatora (F) na przykładzie 100uF)
t (czas rozładowania, który chcemy obliczyć (s))

chcemy poznać opóźnienie (t) = jest^{(-t / RC)} = V / V0

-t / RC = Ln (V / V0)

t = -Ln (V / V0) x R x C

Przykładowe rozwiązanie

Jeśli wybierzemy wartość progową pojemności włączania / wyłączania mosfetu na 2,1 V, a napięcie zasilania na 12 V, rezystancję na 100 K i kondensator na 100 uF, opóźnienie, po którym mosfet wyłączy się, można w przybliżeniu obliczyć, rozwiązując równanie jako podane poniżej:

t = -Ln (2,1 / 12) x 100000 x 0,0001

t = 17,42 s

Tak więc z wyników stwierdzamy, że opóźnienie wyniesie około 17 sekund

Tworzenie długiego czasu

Można zaprojektować zegar o stosunkowo długim czasie działania, wykorzystując wyjaśnioną powyżej koncepcję mosfetu do przełączania cięższych obciążeń.

Poniższy diagram przedstawia procedury jego wdrażania.

Włączenie dodatkowego tranzystora PNP i kilku innych elementów pasywnych umożliwia obwodowi wytworzenie dłuższego okresu opóźnienia. Czasy mogą być odpowiednio regulowane poprzez zmianę kondensatora i rezystora podłączonych do podstawy tranzystora.