Spínání dvou 12V žárovek na obvodu tranzistorů. Logické obvody na proudových spínačích. Schématické parametry a prvky

Vlastnosti tranzistoru KT969:

Struktura – NPN,
Max. např. c-b, V - 300,
Maximální povolený kolektorový proud, A - 0,1,
Součinitel aktuálního převodu h21e - 50,
Mezní frekvence h21e fgr, MHz - 60,
Maximální ztrátový výkon, W - 1.

Jak vidíte, maximální proud je 100 ma, proto jsem se je rozhodl použít zde, protože se mi jich povaluje 50 kusů, ale nepřišel jsem na to, kam jinam je dát. V rameni spínače používám 3 LED, proud ramene je přibližně 75-80 mA. Téměř s malou rezervou. Elektrolytické kondenzátory s kapacitou 100 mikrofaradů jsou to pravé pro přehledné spínání tranzistorů s požadovanou frekvencí.

LEDky jsem vzal již připájené na deskách z čínského (kdysi) magnetofonu. Ke každé LED je sériově připájen 120ohmový omezovací odpor. V jednom rameni multivibrátoru svítí 2 žluté LED, ve druhém - 4, 2 na každé straně. Efekt je velmi krásný.

Schéma jsem umístil na dno kakaové plechovky. Je průhledný a sedí přesně. Desky jsem nalepil na boky - zasychají. Může být napájen z 9-12 voltů DC při zatížení 150-170 mA.

Konstrukce je jednoduchá (závěsná montáž) a prakticky nevyžaduje seřízení, začne fungovat ihned po montáži a připojení napájecího napětí. A pokud nechcete hledat vhodné napájení, můžete blikačku napájet přímo ze sítě přes beztransformátorový PSU. Schéma revize je uvedeno níže:

Poskytuje otevřený okruh (otevřený okruh), když je vypnutý, a poskytuje uzavřený okruh, když je zapnutý. Jedná se o velmi důležitou funkci, bez které by byla činnost mnoha zařízení prostě nemyslitelná.

Jinými slovy lze říci, že spínač poskytuje nekonečný odpor nebo impedanci během svého vypnutého stavu a poskytuje nulový odpor nebo impedanci během svého zapnutého stavu.

Z toho vyplývá, že spínač lze nazvat jakýmsi odporem s řízeným zapnutím / vypnutím, který poskytuje jak nulový, tak nekonečný odpor pro obvod bez jakékoli průměrné hodnoty. Ano, možná se takový název někomu bude zdát ne nejpřesnější, ale víceméně vyjadřuje podstatu přepínače ve stručné podobě.

Na druhé straně lze tranzistor považovat za řízený odpor, protože odpor mezi emitorem a kolektorem je řízen proudem v přechodu báze-emitor. Vzhledem k řízení proudu báze emitoru lze odpor emitor-kolektor nastavit na nekonečno, ale nebude možné tímto způsobem odpor rovnat nule (výsledek nebude ideální). Navzdory skutečnosti, že není dosaženo ideální hodnoty, to nebrání tomu, aby byl tranzistor jako spínač velmi populární.

Tranzistor poskytuje obvodu poměrně velký odpor, ale není dokonale nekonečný. Tranzistor také poskytuje velmi malý odpor, ale také není ideálně nulový.

V charakteristikách tranzistoru jsou 3 oblasti:

— oblast vypnutí;

- lineární plocha;

je oblast nasycení.

V lineární oblasti, aby napětí kolektor-emitor (VCE) mělo široký rozsah, je kolektorový proud (IC) udržován konstantní. Protože napětí má široký rozsah a kolektorový proud je téměř konstantní, dojde k velmi velkým ztrátám energie, pokud tranzistor pracuje v této oblasti.

Ale v praxi, když je spínač vypnutý, napětí, které jím prochází, se bude rovnat napětí v otevřeném obvodu, ale proud je nulový, takže nedochází k žádné ztrátě energie. Podobně, když je spínač zapnutý, proud procházející spínačem je pouze tak silný jako proud v uzavřeném obvodu, ale napětí, které prochází spínačem, je nulové, což znamená, že také nedochází ke ztrátě energie.

Pokud má být tranzistor vyroben tak, aby fungoval jako spínač, pak musí fungovat tak, aby ztráta energie během stavů zapnuto a vypnuta byla blízká nule nebo velmi nízká. Jediný případ, kdy je to možné, je, když tranzistor pracuje pouze v mezní oblasti charakteristiky. V charakteristikách tranzistoru jsou dvě omezující oblasti. Jsou to mimo oblast a oblast nasycení.

Na obrázku, kde je proud báze-emitor nebo jednoduše proud báze nula, bude mít kolektorový proud (IC) velmi malou konstantní hodnotu pro velký rozsah napětí kolektor-emitor (VCE). Pokud tedy tranzistor pracuje se základním proudem rovným nule nebo menším než nula, pak je proud procházející kolektorem do emitoru (IC) velmi malý.

Tudíž tranzistor ve vypnutém stavu, ale zároveň ztráta energie přes tranzistor (spínač) tzn. IC x VCE je nevýznamné vzhledem k tomu, že IC je velmi malé. Z toho plyne, že tranzistor pracuje jako spínač v otevřeném obvodu nebo jako vypínač.

Nyní řekněme, že tranzistor je zapojen do série se zátěží odporu RL. V normálním stavu je napětí procházející zátěží VL. Odtud proud procházející zátěží je:

Pokud tranzistor pracuje s proudem založeným na I1, pro který je kolektorový proud C1 větší než IL, pak tranzistor pracuje v oblasti saturace. Zde bude pro jakýkoli proud (C1) procházející kolektorem tranzistoru k jeho emitoru (IC) velmi malé napětí kolektor-emitor (VCE).

Z toho vyplývá, že v této situaci je proud procházející tranzistorem stejně silný jako proud zátěže, ale napětí procházející tranzistorem (VCE) je dosti nízké, z čehož vyplývá, že ztráta energie v tranzistoru je opět nevýznamná.

Tranzistor se chová podobně jako spínač s uzavřeným obvodem nebo zapnutý spínač. Chcete-li tedy použít tranzistor jako spínač, musíte se ujistit, že aplikovaný proud na bázi emitoru je dostatečně silný, aby udržoval tranzistor v saturaci a poskytoval proud do zátěže.

Jak již bylo zmíněno, ztráta energie v tranzistoru, což je spínač, je velmi nízká, ale ne nulová. Z toho vyplývá, že se nejedná o ideální přepínač, ale pro konkrétní aplikace je akceptovatelný. Nyní, pro regulaci stejnosměrné energie na vstupu, při zátěži, je nutné použít tranzistorový spínač, aby periodicky zapínal a vypínal obvod, a tím poskytoval požadovanou energii na výstupu.

K tomu potřebujete specifický průběh proudu na základně, díky kterému tranzistor pravidelně přechází do oblasti vypnutí a oblasti nasycení, aby poskytoval proud do zátěže. Typický periodický průběh proudu na základně jako celku je dosahován generátorem impulzů na bázi mikroprocesoru.

Když je tranzistor vybrán pro použití jako spínač, je třeba věnovat pozornost hodnocení tranzistoru. Faktem je, že během zapnutého stavu bude veškerý proud na zátěži protékat tranzistorem. Pokud je tento proud větší než bezpečná hodnota schopnosti tranzistoru zvládnout proud kolektor-emitor, pak může tranzistor trvale selhat v důsledku přehřátí.

Opět ve vypnutém stavu se veškeré napětí v otevřeném obvodu na zátěži objeví v tranzistoru. Tranzistor musí toto napětí vydržet, jinak se přeruší přechod kolektor-emitor a tranzistor se rozsvítí místo zhasnutí.

Při použití tranzistoru jako spínače je třeba vzít v úvahu další detail. Správně dimenzovaný chladič a design, který je pro tranzistor vždy potřeba. Každý tranzistor potřebuje nějaký čas, aby přešel z vypnutého do zapnutého stavu a naopak.

I když je tato doba velmi krátká a může být kratší než několik mikrosekund, stále to není nula. Během doby, kdy je spínač zapnutý, se proud (IC) zvýší, zatímco napětí kolektor-emitor (VCE) klesne na nulu.

Jak proud naroste z nuly (ideálně) na maximum a napětí klesne z maximální hodnoty na nulu (ideálně), nastane okamžik, kdy oba budou na svých maximálních hodnotách. V tomto okamžiku dochází k vrcholné ztrátě energie.

Stejně tak dochází k maximální ztrátě energie v tranzistoru, když přejde do stavu vypnuto ze stavu zapnuto. Z toho vyplývá, že k maximální ztrátě energie dochází v tranzistoru během přechodného období změny skupenství, ale energetické ztráty jsou stále spíše průměrné, protože přechodné období je spíše malé.

Pro nízkofrekvenční provoz může být generované teplo střední. Pokud je však frekvence provozu velmi vysoká, dojde k významným ztrátám energie a odpovídajícímu vývinu tepla. Stojí za zmínku, že k tvorbě tepla nedochází pouze během přechodového stavu. Vyskytuje se také během zapnutého nebo vypnutého stavu tranzistoru. Množství tepla během konstantního stavu je však spíše malé a nevýznamné.

Možná se někomu, kdo používá tranzistor jako spínač, bude po výše uvedeném zdát komplikovaný, ale není tomu tak. Jen je třeba věnovat pozornost některým nezbytným bodům a pamatovat si určité věci. Teoretická část pokrývající toto téma, i když není malá, je poměrně jednoduchá.

Pište komentáře, doplnění článku, možná mi něco uniklo. Mrkněte na , budu rád, když na mě najdete něco dalšího užitečného.

Elektronický spínací obvod byl koncipován pro dálkové ovládání zátěže na dálku. Kompletní zařízení zařízení zvážíme jindy a v tomto článku budeme diskutovat o jednoduchém elektronickém spínacím obvodu založeném na milovaném časovači 555.

Obvod se skládá ze samotného časovače, tlačítka bez upevnění tranzistoru jako zesilovače a elektromagnetického relé. V mém případě bylo použito 220V relé s proudem 10 A, takové lze nalézt v nepřerušitelných zdrojích napájení.

Jako výkonový tranzistor lze použít doslova jakékoli tranzistory středního a vysokého výkonu. Obvod používá bipolární tranzistor s reverzním vedením (NPN), ale já jsem použil přímý tranzistor (PNP), takže budete muset změnit polaritu připojení tranzistoru, to znamená - pokud budete používat tranzistor s dopředným vedením, pak plus výkon je přiveden do emitoru tranzistoru, při použití reverzního vedení tranzistorů je do emitoru přiveden mínusový výkon.

Z přímých můžete použít tranzistory řady KT818, KT837, KT816, KT814 nebo podobné, ze zpětného - KT819, KT805, KT817, KT815 a tak dále.

Elektronický spínač pracuje v širokém rozsahu napájecích napětí, osobně napájen od 6 do 16 Voltů, vše funguje přehledně.

Obvod se aktivuje krátkým stisknutím tlačítka, v tomto okamžiku se okamžitě otevře tranzistor včetně relé, druhé sepnutí připojí zátěž. Zátěž se vypne pouze při opětovném stisknutí. Obvod tedy hraje roli západkového spínače, ale na rozdíl od druhého funguje výhradně na elektronické bázi.

V mém případě byl místo tlačítka použit optočlen a na povel z ústředny se obvod sepne. Faktem je, že signál do optočlenu pochází z rádiového modulu, který byl převzat z čínského rádiem řízeného stroje. Takový systém umožňuje bez větších potíží spravovat více zátěží na dálku.

Tento elektronický spínací obvod vždy vykazuje dobrý výkon a funguje bezchybně - vyzkoušejte a přesvědčte se sami.

Dotykový spínač je velmi jednoduchý obvod, který se skládá pouze ze dvou tranzistorů a několika rádiových prvků.

Senzor - senzor - s Angličtina lang.- citlivý nebo vnímavý prvek. Tento obvod umožňuje přivést napětí na zátěž dotykem prstu na snímač. V tomto případě budeme mít drát vycházející ze základny jako senzor. Podívejme se tedy na schéma:

Provozní napětí obvodu je 4-5 voltů. Možná trochu víc.

Schéma je velmi jednoduché. Na prkénku mm to bude vypadat nějak takto:

Žluté vedení z báze tranzistoru KT315, které je ve vzduchu, budeme mít čidlo.

Kdo si nepamatuje, kde je emitor, kolektor a báze, na fotce níže je vidět pinout (pinout) tranzistoru KT361 (vlevo) a tranzistoru KT315 (vpravo). KT361 a KT315 se liší umístěním písmene. U KT361 je toto písmeno uprostřed a u KT315 vlevo. Nezáleží na tom, které písmeno to je. V tomto případě písmeno „G“ znamená, že jsou použity tranzistory KT361G a KT315G

V mém případě jsem použil tranzistory KT315B (no, co mi přišlo pod ruku).

Zde je video tohoto okruhu v akci:

Ale co když pomocí takového dotykového spínače ovládáte výkonnou zátěž? Například 220 voltová žárovka? Můžeme jen dát TTR místo LED.

V tomto obvodu jsem použil polovodičové relé (SSR), i když lze použít i elektromechanické relé. Při použití elektromechanického relé nezapomeňte paralelně s cívkou relé zařadit ochrannou diodu

Můj upravený obvod TTR vypadá takto:

A takto to funguje:

Na internetu je tento obvod na třech tranzistorech. Trochu jsem to zjednodušil. Princip činnosti obvodu je velmi jednoduchý. Když se prstem dotknete výstupu báze tranzistoru VT2, dostane se do báze sinusový signál z našeho těla. A odkud pochází? Snímače ze sítě 220 voltů. Tyto snímače tedy stačí na otevření tranzistoru VT2, pak jde signál z VT2 do báze VT1 a tam se ještě více zesílí. Výkon tohoto signálu stačí k rozsvícení LED nebo odeslání řídícího signálu do relé. Vše je důmyslné a jednoduché!

Zvažte obvod znázorněný na obr. 2.3. Tento obvod, který pomocí malého budícího proudu může produkovat mnohem větší proud v jiném obvodu, se nazývá tranzistorový spínač. Jeho práce pomáhá pochopit pravidla uvedená v předchozí části. Když je spínací kontakt rozpojený, nedochází k žádnému proudu báze. Proto, jak vyplývá z pravidla 4, neexistuje žádný kolektorový proud. Lampa nesvítí.

Rýže. 2.3. Příklad tranzistorového spínače.

Při sepnutém spínači je napětí báze 0,6V (dioda báze-emitor otevřená). Úbytek napětí na základním rezistoru je 9,4V, takže proud báze je . Pokud bez přemýšlení použijete pravidlo 4, pak můžete získat špatný výsledek: (pro typickou hodnotu. Jaká je chyba? Faktem je, že pravidlo 4 je platné, pouze pokud je dodrženo pravidlo 1; pokud kolektorový proud dosáhl napětí na lampě je 10 V. Aby byl proud ještě větší, musí být potenciál kolektoru menší než potenciál země. Tranzistor však nemůže přejít do tohoto stavu. Když se potenciál kolektoru přiblíží potenciálu země, tranzistor přejde do saturačního režimu (typické hodnoty saturačního napětí leží v rozmezí, viz Příloha G) a změna potenciálu kolektoru se zastaví. V našem případě se žárovka rozsvítí, když na ní poklesne napětí 10 V.

Pokud je na základnu přiveden přebytečný signál (použili jsme proud , i když by stačilo mít , obvod tento přebytek nespotřebovává; v našem případě je to velmi výhodné, protože lampou protéká velký proud, když je ve studeném stavu (odpor lampy ve studeném stavu je 5-10x menší, než když protéká provozní proud) G) Někdy je k patici připojen odpor (s odporem např. 10 kΩ), takže když je spínač otevřený, potenciál základny se jistě rovná potenciálu země.

Tento odpor neovlivňuje činnost obvodu, když je spínač sepnut, protože jím protéká pouze malá část proudu.

Při navrhování tranzistorových spínačů se vám budou hodit následující pokyny:

1. Odpor rezistoru v základním obvodu je lepší vzít menší, pak bude přebytečný základní proud větší. Toto doporučení je zvláště užitečné pro obvody ovládání lamp; protože při nízké hodnotě koeficient také klesá.

Rýže. 2.4. Při připojování indukční zátěže vždy použijte odrušovací diodu.

Při vývoji vysokorychlostních spínačů je třeba pamatovat také na to, že při velmi vysokých frekvencích (řádově megahertz) se objevují kapacitní efekty a hodnota koeficientu klesá (3. Pro zvýšení rychlosti je paralelně k základně připojen kondenzátor odpor.

2. Pokud je potenciál zátěže z nějakého důvodu menší než potenciál země (např. pokud má zátěž střídavé napětí nebo je indukční), pak by měla být paralelně s kolektorovým přechodem zapojena dioda (můžete také použít dioda zapojená v opačném směru vzhledem ke zdroji kladného potenciálu), pak obvod kolektor-báze nepovede na zátěži proud se záporným napětím.

3. Při použití indukčních zátěží by měl být tranzistor chráněn diodou připojenou k zátěži, jak je znázorněno na obr. 2.4. Pokud je spínač otevřený, pak při absenci diody bude mít kolektor velké kladné napětí, s největší pravděpodobností vyšší než průrazné napětí pro obvod kolektor-emitor. Je to proto, že induktor má tendenci udržovat proud v zapnutém stavu tekoucí ze zdroje do kolektoru (připomeňme si vlastnosti induktorů v části 1.31).

Tranzistorové spínače umožňují velmi rychlé spínání, doba sepnutí se obvykle měří ve zlomcích mikrosekund. S jejich pomocí můžete jedním řídicím signálem spínat více okruhů. Další výhodou tranzistorových spínačů je, že umožňují dálkové "studené" spínání, při kterém jsou do spínačů přiváděny pouze řídicí signály stejnosměrného proudu. (Pokud "řídíte" spínané signály vysokého výkonu samotné, pak při jejich přenosu po kabelech může docházet ke kapacitním rázům a signály mohou být značně utlumeny).

Tranzistor ve tvaru muže.

Rýže. 2.5. "Tranzistorový muž" sleduje proud báze a nastavuje výstupní reostat tak, aby výstupní proud byl větší než proud báze.

Je třeba si uvědomit, že tranzistor může v každém okamžiku:

a) být v režimu cut-off, tzn. vypnout (žádný kolektorový proud);

b) být v aktivním režimu (malý kolektorový proud, napětí na kolektoru je vyšší než na emitoru);

c) přejděte do saturačního režimu (napětí na kolektoru se přibližně rovná napětí na emitoru). Režim saturace tranzistoru je podrobněji popsán v příloze G.