MISトランジスタの強力なスイッチ。スキーム、説明

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MISトランジスタを強力にスイッチオンします。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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図上。図1は、20～ゲート・ソース間5V、または20Vで2556mΩ以下の電圧で最大5,7Aの負荷電流を切り替えるように設計された強力な電子リレーのオプションの10つの図を示しています。オープンチャネルの抵抗が低いため、このデバイスを使用して大電流をスイッチングすることができ、低いスイッチング周波数（単位 - 数十キロヘルツ）でヒートシンクにトランジスタを取り付ける必要は通常は必要ありません。このデバイスは、たとえば、強力な電源の電子出力電圧スイッチ、充電式懐中電灯の強力な光源、低電圧電気モーター、牽引用電磁石、その他多くの用途に使用できます。

主スイッチング素子として強力なMISトランジスタを使用することにより、電磁リレーに比べて「閉接点」の抵抗が低くなり、焼損や火花干渉がなく、高速（電子制御）が得られます。さらに、このような電子スイッチは、10 ～ 20 A の電流の電磁リレーよりも寸法と重量が小さく、制御回路によって消費される電流も大幅に低くなります。

電子スイッチは、リード、膜、または導電性コーティングを施したゴムなどの XNUMX つの小型の非ラッチ式ボタンによって制御できます。

MISトランジスタの強力なスイッチ
図。 1

図上。寸法比較用の図２にオムロン製電磁リレーG2L-7A-Pの開閉電流2A用接点とMISトランジスタ上の電子リレーの配置を示す。電子ユニットは、比較的広い設置場所であっても、体積の 20 分の XNUMX を占め (ボタンと LED はボードの外側に取り付けられています)、はるかに軽量です。

MISトランジスタの強力なスイッチ
図。 2

デバイスの入力に電圧が印加されると、電界効果トランジスタ VT2 は閉じたままになり、出力に接続されている負荷はオフになり、HL1 LED はオフになります。負荷に電圧を印加するには、ボタン SB1 を短く押す必要があります。これにより、トランジスタ VT1 が開き、続いてトランジスタ VT2 が開きます。

LED HL1 がオンになると、負荷に供給される電圧が通知されます。コンデンサ C3 と C4、および C1、C2、C5、C6 は、さまざまな干渉がトランジスタの状態に与える可能性のある影響を排除します。ダイオード VD2 ～ VD5 は、入力電圧が約 3 V に低下したときにデバイスを強制的にオフにするように設計されており、電界効果トランジスタ VT2 を過熱から保護します。

実際のところ、トランジスタVT2のゲート・ソース間電圧がこのように大幅に低下すると、チャネル抵抗が急激に増加し、その結果、特に高負荷電流においてチャネル内で放出される熱電力が増加します。電界効果トランジスタを過熱から保護するために、両方のトランジスタを閉じる R5VD2-VD5 回路が提供されます。

バリスタ RU1 とツェナーダイオード VD1 は、比較的低電圧の電界効果トランジスタを、デバイスの入力または出力に接続された電気モーターの自己誘導 EMF などの電圧サージや、偶発的な電圧サージから保護します。トランジスタ VT2 のゲートにドライバー (またはその他の金属物体) が触れると、静電気による損傷が発生します。

デバイスの電源をオフにするには、SB2 ボタンの接点を短時間閉じるだけで十分です。トランジスタ VT2 の状態は、低電力の小型ボタンだけでなく、たとえば XNUMX つのフォトカプラや低電力リードリレーでも制御できます。オフ状態では、スイッチは実質的にエネルギーを消費しないことに注意してください。

デバイスの実験サンプルは、ガラス繊維製の寸法 46x27 mm の取り付けプレートに表面実装によって取り付けられました。大電流回路は、少なくとも 1,2 mm の断面積を持つ短い取り付けワイヤで作成されます。

小型 T2556 トランジスタ APM0252NU は、最大ドレイン・ソース間電圧 25 V を実現します。ドレイン電流 40 A およびゲート・ソース間電圧 10 V またはゲート・ソース間電圧 20 V で 4,5 A 、オープンチャネル抵抗の標準値はそれぞれ 4,5 および 7,5 mΩ を超えません。ケース温度25℃におけるトランジスタのドレインの最大許容直流電流は60Aです。

低電源電圧で高負荷電流で動作する場合、トランジスタは少なくとも7cm2の有効表面積を持つヒートシンクにはんだ付けする必要があります。トランジスタを実装する際には、静電気による破壊を防ぐための対策を講じる必要があります。

APM2556NU トランジスタは、降圧スイッチング電圧レギュレータで動作するように設計されており、現在、最新の高性能ビデオカードやコンピュータのマザーボードで広く使用されています。このトランジスタは、並列接続された 2510 つの小型トランジスタ (オープンチャネル抵抗が 8,5 倍)、APM10NU トランジスタ (2556 MΩ XNUMX V) または他の同様の低電圧ゲートソース制御トランジスタで置き換えることができます。 APMXNUMXNU よりもチャネル抵抗が高いトランジスタを使用する場合、スイッチング素子の抵抗を低く保つために、並列に接続された複数の同じタイプの電界効果トランジスタをオンにすることができます。

2SA733Bトランジスタを2SA733、2SA992、SS9015、KT3107、KT6112シリーズのいずれかに置き換えることができます。 BZV55C15 の代わりに、ツェナーダイオード 1 N4744A、TZMC-15、2S215Zh、KS215ZhA が適しており、1N4148 の代わりにダイオード 1 N914 (または KD522、KD521 シリーズのいずれか) が適しています。 LED - KIPD40、KIPD66 シリーズなど、光出力を高めた一般的な用途。負荷の特定の電圧ごとに、LED の定格電流を超えないように抵抗 R6 を選択する必要があります。

酸化物コンデンサ - K50-68、K53-19、または輸入品。残り - K10-17、K10-50。 FNR-05K220 バリスタは、FNR-18K22 などの低電力 05 ～ 180 V バリスタと置き換えることができます。

修理可能な部品から正確に組み立てられたこの装置は、調整を必要としません。

アプリケーションの特定の機能に応じて、繰り返しのために提案されたスイッチを簡素化または改善することができます。たとえば、電源や接続された負荷からの電圧サージが除外される場合は、バリスタ RU1 を省略できます。電源の電圧が 1 V を超えず、トランジスタ VT15 のゲート端子への接触が除外される場合は、保護ツェナーダイオード VD2 を拒否することもできます。

自作のリードリレーの巻線を負荷回路に直列に挿入し、その開接点がSB2ボタンの接点と並列に接続されている場合、負荷電流が消費されると自動的に負荷電源がオフになります。指定された値を超えると増加します。このようなリレーを製造するには、KEMZ リードスイッチシリンダに太い (直径 0,7 ～ 1,2 mm) の巻線を数回巻く必要があります。したがって、たとえば、PEV-2 ワイヤ 0,68 を 5 回巻いたコイルでは、リレーは約 XNUMX A の電流で動作します。特定のリードスイッチに必要な保護動作電流に必要な巻数は実験的に決定されます。

著者：A。ブトフ

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