強力な FET スイッチ、20 アンペア。スキーム、説明

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強力なFETスイッチ、20アンペア。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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最新の高出力主要電界効果トランジスタは、開状態でのチャネル抵抗が非常に低いという特徴があります。機械接点の抵抗は腐食の影響を受けるため、多くの場合、電磁リレーや機械スイッチの閉接点の抵抗よりもさらに低くなります。、汚染、および燃焼。重要な電界効果トランジスタにはこれらの欠点がありません。さらに、オープンチャネルの抵抗が低いため、大量の電流と高負荷電力があっても、トランジスタの電力損失が最小限に抑えられます。したがって、多くの場合、キロワット負荷を切り替えるために、重要な電界効果トランジスタは最も単純なラジエーターさえも必要としません。

以下は、供給電圧が 5 ～ 20 V、電流が最大 20 A の 2556 つの負荷用の電子スイッチの図です。この回路は、オープンチャネル抵抗が 0,006 を超えない 20 つの主要な電界効果トランジスタ APM20NU に基づいています。オーム。これは、電圧 400 V、負荷電流 2 A (つまり、負荷電力 4 W) で、トランジスタのオープンチャネルの電力が XNUMX ～ XNUMX W を超えないことを意味します。

スイッチは 50 つの準タッチ (非ラッチング) ボタンで制御され、短く押すことで負荷を切り替えることができます。同時にロードオンすることはできず、両方のボタンを同時に押しても両方のロードがオフになります。緊急遮断入力があり、電源電圧から XNUMX V までの電圧がそれに印加されると、両方の負荷がオフになります。この入力は、付属の負荷を緊急にオフにする必要がある場合にさまざまな保護回路で使用でき、ボタンを使用して負荷をオンにする機能をブロックできます。

負荷は、電源プラスと回路の対応する出力の間に接続されます。スイッチの状態は XNUMX つの LED で表示されます。

回路図を図に示します。

強力なFETスイッチ、20アンペア

制御デバイスは D1 チップ上の RS トリガーで、ピン 2 と 12 はトリガーの安定状態を切り替えるために使用されます。これらの端子は、抵抗 R1 および R3 を通じてゼロにプルされます。抵抗器の抵抗は比較的小さいものとみなされます (通常、このような回路では数十から数百キロオームの抵抗器が使用されます)。最初のバージョンでは56 kOhmの抵抗が使用されていましたが、強力な負荷がオンになった瞬間にノイズパルスが発生し、トリガーがリセットされ、回路が自励発振モードに切り替わることが後に判明しました。これを防ぐために、プルアップ抵抗の抵抗値を下げてトリガー入力の抵抗を下げる必要があり、また、パルスノイズの状況でのトリガーの安定性を高めるコンデンサ C2 と C3 を追加する必要がありました。

S2 ボタンを押すと、ピン 13 に論理 2 が表示されます。トランジスタ VT2 が開き、負荷 1 がオンになります。同時に、ピン 1 がゼロになるため、VT1 がオフになり、それに応じて負荷 1 もオフになります。。 S1 ボタンを押すと、D1 のピン 1 に単位が表示され、トランジスタ VT1 が開き、負荷 13 がオンになり、ピン 2 にゼロが表示されるため、負荷 6 がオフになります。抵抗 R7 と R3 は、マイクロ回路の出力に対する電界効果トランジスタのゲート容量の影響を軽減するために必要です。ゲート容量は非常に大きいため、その両端の電圧が急激に変化すると、この容量に対してかなり大きな充電電流が発生します。抵抗は、この電流を超小型回路にとって安全なレベルに制限します。ダイオード VD4 と VDXNUMX は、トランジスタがオフになるときにゲート容量を放電するのに役立ちます。

一緒に接続されたピン 3 と 11 は、ブロッキングポイントを作成するために使用されます。これらのピンは抵抗 R2 によってゼロにプルされるため、ブロッキング入力に電圧がない限り (またはこの電圧が低い限り)、トリガーの動作には影響しません。しかし、論理 1.1 レベルの電圧がそれらに印加されると、素子 D1.2 と DXNUMX の両方が出力で強制的に論理 XNUMX 状態に切り替わります。つまり、論理ユニットがある時点で、前の状態に関係なく、両方のロードがオフになります。

インターロック入力に供給される電圧は、ある種のインターロック回路またはシステムから供給される場合があります。この電圧の大きさは、回路の電源電圧を超えないことが望ましいです。ただし、ツェナーダイオード VD1 と抵抗 R4 が存在するため、ブロッキングに最大 50 V の電圧を使用できます (それ以上の電圧も可能ですが、ツェナーダイオード、ひいてはマイクロ回路を損傷する危険性があります)。

負荷電源電圧は 5 ～ 20 V です。この場合、マイクロ回路の電源電圧は 15 V を超えてはいけません。最大電源電圧 D1 を下げるために、R5-VD2 回路が取り付けられています。この回路は、15 V を超える電源から電力が供給されるとパラメトリックスタビライザーとして機能し、マイクロ回路の電圧が超過するのを防ぎます。 15 V 未満の電圧で電源が供給されている場合、ツェナーダイオードが閉じているため、この回路はスタビライザーとして機能せず、電源回路に沿ったブロッキング RC 回路として C1 とともに動作するだけです。

電圧を 5 V 以下に下げることは不可能です。この場合、開いたトランジスタのゲートの電圧がトランジスタを完全に開くのに不十分になるためです。トランジスタのチャネルは完全には開きません。つまり、抵抗が高くなります。これにより、チャネルでの消費電力が急激に増加し、トランジスタの損傷につながる可能性があります。

設置中、負荷および電源マイナスからトランジスタのドレインとソースに至るトラックの十分な幅を確保する必要があります。設置導体も十分な太さが必要です。 D1 上の制御回路の導体は、そこに流れる電流が小さいため、薄く、つまり適切な厚さにすることができます。

APM2556NU トランジスタは、同様の特性を持つ他のトランジスタと置き換えることができます。それほど低いオープンチャネル抵抗を持つトランジスタは見つからないが、XNUMX 倍の抵抗を持つトランジスタはある場合は、XNUMX つのトランジスタの代わりに XNUMX つのトランジスタを並列接続して使用できます。より低い最大電流で実行するか、ヒートシンクを使用して過剰な熱を放散してください。

ツェナーダイオード BZV55C15 は、1N4744A、KS215、KS515、D814D と置き換えることができます。原則として、10 V 以上 15 V 以下の電圧のツェナーダイオードを使用できます。

K561LE6 マイクロ回路は、アナログ CD4002 または K561LE10 マイクロ回路 (アナログ CD4025) に置き換えることができます。 K561LE10 マイクロ回路は、7 つの 14 入力 OR-NOT 要素を備えている点が異なります。このスキームでは 561 つが使用され、追加の 4 つは空きのままになります。静電気による損傷を防ぐために、フリーエレメントの入力は超小型回路のピン 7 または 14 に接続する必要があります。超小型回路のすべての要素は物理的に相互接続されているため、不必要な要素が損傷した場合でも、超小型回路の他の要素に悪影響を及ぼす可能性があります。また、KXNUMXLPXNUMX マイクロ回路を使用することもできます。これには XNUMX つの XNUMX 入力 OR-NOT 要素と XNUMX つの単入力インバータがあり、空き状態のままです (入力をピン XNUMX または XNUMX に接続します)。

1N4148 ダイオードは、KD522 などのほぼすべての低電力パルスダイオードと置き換えることができます。

FNR05K220 バリスタは、電圧が約 20 V の任意のバリスタに置き換えることができます。

LED - 任意のインジケータ。

すべての部品が正常に動作する場合、エラーなく組み立てられたデバイスは調整の必要がありません。

著者: リジン R.

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