Транзисторный ключ
Зная, как работает транзистор, с его помощью можно создать несколько простых, но весьма практичных электронных устройств. Одним из таких устройств является транзисторный ключ. Транзисторный ключ представляет собой аналог электромеханического реле с одним контактом. Как положение контактов реле управляется подачей достаточной разности электрических потенциалов на выводы обмотки реле, так проводимость коллекторного перехода биполярного транзистора управляется подачей достаточной разности электрических потенциалов на его эмиттерный переход рисунок 1.
Поиск данных по Вашему запросу:
Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
Содержание:
Транзисторный ключ 1
На практике часто возникает необходимость управлять при помощи цифровой схемы например, микроконтроллера каким-то мощным электрическим прибором. Это может быть мощный светодиод, потребляющий большой ток, или прибор, питающийся от электрической сети.
Рассмотрим типовые решения этой задачи. Будем считать, что нам нужно только включать или выключать нагрузку с низкой частотой. Части схем, решающие эту задачу, называют ключами. ШИМ-регуляторы, диммеры и прочее рассматривать не будем почти. Выбор способа управления зависит как от типа нагрузки, так и от вида применяемой цифровой логики. Если схема построена на ТТЛ-микросхемах, то следует помнить, что они управляются током, в отличие от КМОП, где управление осуществляется напряжением. Иногда это важно.
Простейший ключ на биполярном транзисторе проводимости n-p-n выглядит следующим образом. Вход слева подключается к цифровой схеме. При этом транзистор откроется если, конечно, ток достаточно большой , и ток сможет идти через переход коллектор — эмиттер, а значит и через нагрузку. Резистор R1 играет важную роль — он ограничивает ток через переход база — эмиттер. Если бы его не было, ток не был бы ничем ограничен и просто испортил бы управляющую микросхему ведь именно она связывает линию питания с транзистором.
Максимальный ток через один выход микроконтроллера обычно ограничен значением около 25 мА для STM В интернете можно встретить утверждения, что микроконтроллеры AVR выдерживают ток в мА, но это относится ко всем выводам в сумме. Предельное допустимое значение тока на один вывод примерно такое же — мА. Это, кстати, означает, что подключать светодиоды напрямую к выводам нельзя. Без токоограничивающих резисторов, микросхема просто сгорит, а с ними светодиодам не будет хватать тока, чтобы светить ярко.
Допустим, мы хотим при помощи 5 В типичное значение для цифровых схем управлять нагрузкой в 12 В. Это значит, что на базе мы можем получить максимум 5 В.
А с учётом падения напряжения на переходе база — эмиттер, на эмиттере будет напряжение ещё меньше. Если это, например, реле, оно просто не сработает.
Напряжение не может быть выше, иначе тока через базу вообще не будет. Наличие падения напряжения на нагрузке также приведёт к уменьшению тока через базу. У разных транзисторов он разный. Главное помнить, что ток базы не должен превышать предельно допустимое для микросхемы.
Также важно при выборе модели транзистора помнить о предельном токе коллектора и напряжении коллектор — эмиттер. Ниже как пример приведены характеристики некоторых популярных транзисторов с проводимостью n-p-n. Модели выбраны случайно, просто это транзисторы, которые легко найти или откуда-то выпаять. Для ключа в рассматриваемой схеме, конечно, можно использовать любой n-p-n-транзистор, подходящий по параметрам и цене.
Если вход схемы подключен к push-pull выходу, то особой доработки не требуется. Тогда для надёжного закрытия транзистора нужно добавить ещё один резистор, выравнивающий напряжение между базой и эмиттером. Кроме того, нужно помнить, что если нагрузка индуктивная, то обязательно нужен защитный диод. Дело в том, что энергия, запасённая магнитным полем, не даёт мгновенно уменьшить ток до нуля при отключении ключа.
А значит, на контактах нагрузки возникнет напряжение обратной полярности, которое легко может нарушить работу схемы или даже повредить её. Совет касательно защитного диода универсальный и в равной степени относится и к другим видам ключей. Резистор R2 обычно берут с сопротивлением, в 10 раз большим, чем сопротивление R1, чтобы образованный этими резисторами делитель не понижал слишком сильно напряжение между базой и эмиттером.
Для нагрузки в виде реле можно добавить ещё несколько усовершенствований. Оно обычно кратковременно потребляет большой ток только в момент переключения, когда тратится энергия на замыкание контакта.
В остальное время ток через него можно и нужно ограничить резистором, так как удержание контакта требует меньше энергии. В момент включения реле, пока конденсатор C1 не заряжен, через него идёт основной ток. Когда конденсатор зарядится а к этому моменту реле перейдёт в режим удержания контакта , ток будет идти через резистор R2.
Через него же будет разряжаться конденсатор после отключения реле. С другой стороны, ёмкость будет ограничивать частоту переключения реле, хоть и на незначительную для практических целей величину. Пусть, например, требуется включать и выключать светодиод с помощью микроконтроллера.
Тогда схема управления будет выглядеть следующим образом. Характеристики рабочий ток и падение напряжения типичных светодиодов диаметром 5 мм можно приблизительно оценить по таблице.
Пусть используется белый светодиод. В качестве транзисторного ключа используем КТГ — он подходит по максимальному току мА и напряжению 35 В. Значение сопротивление было округлено, чтобы попасть в ряд E Если нагрузка очень мощная, то ток через неё может достигать нескольких ампер.
Тем более, как видно из таблицы, для мощных транзисторов он и так невелик. В этом случае можно применять каскад из двух транзисторов.
Первый транзистор управляет током, который открывает второй транзистор. Такая схема включения называется схемой Дарлингтона. Для повышения скорости выключения транзисторов можно у каждого соединить эмиттер и базу резистором. Типичные значения — 5…10 кОм для напряжений 5…12 В. Выпускаются транзисторы Дарлингтона в виде отдельного прибора. Примеры таких транзисторов приведены в таблице. Они удобны тем, что управляются исключительно напряжением: если напряжение на затворе больше порогового, то транзистор открывается.
При этом управляющий ток через транзистор пока он открыт или закрыт не течёт. Это значительное преимущество перед биполярными транзисторами, у которых ток течёт всё время, пока открыт транзистор. Это связано с тем, что n-канальные транзисторы дешевле и имеют лучшие характеристики.
Дело в том, что транзистор открывается, если напряжение между затвором и истоком превышает пороговое. Несмотря на то, что MOSFET управляется только напряжением и ток через затвор не идёт, затвор образует с подложкой паразитный конденсатор.
Когда транзистор открывается или закрывается, этот конденсатор заряжается или разряжается через вход ключевой схемы. И если этот вход подключен к push-pull выходу микросхемы, через неё потечёт довольно большой ток, который может вывести её из строя. При управлении типа push-pull схема разряда конденсатора образует, фактически, RC-цепочку, в которой максимальный ток разряда будет равен. Таким образом, достаточно будет поставить резистор на Ом, чтобы ограничить ток заряда — разряда до 10 мА.
Это важно, если транзистор часто переключается. Например, в ШИМ-регуляторе. Дело в том, что у разных транзисторов даже из одной партии этот параметр может сильно отличаться. Но если максимальное значение равно, скажем, 3 В, то этот транзистор гарантированно можно использовать в цифровых схемах с напряжением питания 3,3 В или 5 В. Сопротивление сток — исток у приведённых моделей транзисторов достаточно маленькое, но следует помнить, что при больших напряжениях управляемой нагрузки даже оно может привести к выделению значительной мощности в виде тепла.
Как уже было сказано, если напряжение на затворе относительно истока превышает пороговое напряжение, то транзистор открывается и сопротивление сток — исток мало.
Однако, напряжение при включении не может резко скакнуть до порогового. А при меньших значениях транзистор работает как сопротивление, рассеивая тепло. Если нагрузку приходится включать часто например, в ШИМ-контроллере , то желательно как можно быстрее переводить транзистор из закрытого состояния в открытое и обратно.
Относительная медленность переключения транзистора связана опять же с паразитной ёмкостью затвора. Чтобы паразитный конденсатор зарядился как можно быстрее, нужно направить в него как можно больший ток. А так как у микроконтроллера есть ограничение на максимальный ток выходов, то направить этот ток можно с помощью вспомогательного биполярного транзистора. Кроме заряда, паразитный конденсатор нужно ещё и разряжать.
Поэтому оптимальной представляется двухтактная схема на комплементарных биполярных транзисторах можно взять, например, КТ и КТ Если расположить её между транзистором и землёй, из-за падения напряжения на нагрузке напряжение затвор — исток может оказаться меньше порогового, транзистор откроется не полностью и может перегреться и выйти из строя.
Если всё же требуется подключать нагрузку к n-канальному транзистору между стоком и землёй, то решение есть. Можно использовать готовую микросхему — драйвер верхнего плеча. Верхнего — потому что транзистор сверху. Выпускаются и драйверы сразу верхнего и нижнего плеч например, IR для построения двухтактной схемы, но для простого включения нагрузки это не требуется. Схема не сильно сложная, а использование драйвера позволяет наиболее эффективно использовать транзистор.
Ещё один интересный класс полупроводниковых приборов, которые можно использовать в качестве ключа — это биполярные транзисторы с изолированным затвором IGBT. Они сочетают в себе преимущества как МОП-, так и биполярных транзисторов: управляются напряжением, имеют большие значения предельно допустимых напряжений и токов. Из-за того, что IGBT применяются больше в силовой электронике, они обычно используются вместе с драйверами. Все предыдущие схемы отличало то, что нагрузка хоть и была мощной, но работала от постоянного тока.
В схемах была чётко выраженные земля и линия питания или две линии — для контроллера и нагрузки. Для цепей переменного тока нужно использовать другие подходы. Самые распространённые — это использование тиристоров, симисторов и реле. Реле рассмотрим чуть позже, а пока поговорим о первых двух. Тиристор — это полупроводниковый прибор, который может находится в двух состояниях:.
Схема транзисторного ключа на 12 вольт
Простой транзисторный ключ. Уважаемые схемотехники, продскажите если кто сталкивался в чем может быть проблема? Трензистор n-p-n типа, параметры с запасом. На обмотку реле диод от самоиндукции.
Ключ (электротехника)
В линейных схемах потенциал коллектора транзистора устанавливается таким, чтобы его величина находилась в пределах между При этом усиление сигнала осуществляется в окрестности установленной рабочей точки. Отличительной особенностью линейных схем является то, что величина входного сигнала остается настолько малой, что выходное напряжение линейно зависит от входного и не выходит за пределы верхней и нижней границ линейного участка характеристики, так как в противном случае появились бы заметные искажения сигнала. В отличие от линейных схем цифровые схемы работают только в двух характерных рабочих состояниях. Эти состояния характеризуются тем, что выходное напряжение может быть либо больше некоторого заданного напряжения либо меньше заданного напряжения причем Если выходное напряжение превышает то говорят, что схема находится в состоянии Н high - высокий , если же оно меньше чем говорят, что она находится в состоянии L low низкий. Величины уровней и зависят только от используемой схемотехники. Чтобы можно было однозначно интерпретировать выходной сигнал, уровни, лежащие между значениями и считаются запрещенными. Схемотехнические особенности, определяемые этими требованиями, рассмотрим на примере транзисторного инвертора, представленного на рис. Транзисторный ключ. В схеме должны выполняться следующие условия: и Эти условия должны выполняться даже для самого неблагоприятного случая, то есть не должно быть меньше, чем при не должно быть больше, чем при Такие условия могут быть выполнены соответствующим выбором уровней и а также величин сопротивлений и Как это осуществляется, можно показать на следующем числовом примере. Если в схеме, изображенной на рис.
DGT микромодуль: контроль 2-х “сухих контактов” и транзисторный ключ
Авторы: Сокол , Брежнев , Шибут. На чертеже представлена схема транзисторного ключа. ЮТранзисторный ключ содержит силовой и управляющий транзисторы 1, 2 разного типа проводимости, пороговый элемент 3 например, диод ,первый, второй и третий резисторы 4, 5 и 6, резисторный делитель 7 напряжения, первый и второй конденсаторы 8, 9, причем коллектор силового транзистора 1 подключен к выходной шине 10 и первому выводу первого резистора 4, второй вывод которого через пороговый элерудования. Цель изобретения - повышение надежности и помехозащищенности транзисторного ключа - достигается путем устранения кратковременных включений при перегрузках и самопроизвольных включений при прохождении помех по цепи нагрузки. При отсутствии управляющего сигнала на шине 12 транзисторы 1 и 2 закрыты.
Транзистор ключ
Трехногий полупроводник с замечательным качеством — способность усиливать ток. Значит это следующее: к транзистору прикладывается два тока — большой и малый. Оба эти тока имеют свои источники питания и это не транзистор. Для полевого транзистора будет наоборот — усиление малого тока уменьшает пропускную способность транзистором большого тока. Бывают транзисторы полевые и биполярные.
Транзисторный ключ
Я уже спрашивал тут, но конкретного ответа не получил, а собственных знаний не хватает к сожалению. И хотелось бы, чтобы посоветовали, конкретную марку транзистора и номиналы подтягивающего резистора и прочих. Это не то. Конкртеных транзисторов может быть over Подойдёт почти любой PNP транзистор с током коллектора не ниже мА. Я Вам посоветую, а у Вас такого нет, зат есть десяток других, которые бы подошли. Схема простая, вход висит в воздухе или коммутируется земля макс ток 10мА , когда на входе земля должна включаться нагрузка электррмагнитный клапан 12В, ток с запасом 0.
Транзисторный ключ с пропорционально токовым управлением
Работа транзистора в режиме ключа является базовой во всей электронике, особенно в цифровой. Раньше, когда еще не было сверхмощных компьютеров и сверхскоростного интернета, сообщения передавали с помощью азбуки Морзе. В азбуке Морзе использовались три знака: точка, тире и… пауза. Чтобы передавать сообщения на далекие расстояния использовался так называемый телеграфный КЛЮЧ.
На практике часто возникает необходимость управлять при помощи цифровой схемы например, микроконтроллера каким-то мощным электрическим прибором. Это может быть мощный светодиод, потребляющий большой ток, или прибор, питающийся от электрической сети. Рассмотрим типовые решения этой задачи. Будем считать, что нам нужно только включать или выключать нагрузку с низкой частотой. Части схем, решающие эту задачу, называют ключами.
Транзисторный ключ. Пытаюсь управлять мощным светодиодом 50мА , микроконтроллер такой ток не тянет. Насколько я Всем привет. Имею следующую ситуацию.
Ключи бывают механическими , электромагнитными и электронными. Механические ключи служат для непосредственного управления цепью; рычаг механического ключа изготовлен из диэлектрика и, обычно, напрямую связан с токоведущими частями ключа. Применяются, обычно, в случаях, когда не требуется отделять управляемую цепь. Электромагнитные ключи служат для дистанционного управления цепями, для управления высоковольтными цепями в случаях, когда опасно управлять напрямую механическим ключом , для создания гальванической развязки между устройством управления и нагрузками, для синхронного управления несколькими цепями от одного сигнала.
Браво, блестящая идея и своевременно
В этом что-то есть и это отличная идея. Готов Вас поддержать.
Это просто смешно.
сразу в хорошем качестве... Спасибо ....