Kopīgot ar:

Ķēde ir automātisks polaritātes slēdzis, kad nospiežat pogu.

Kur tas varētu būt vajadzīgs? Jā visur. Nu, piemēram, dažās rotaļlietās. Mašīna sasniedza sienu, nospieda pogu - mašīna aizgāja atpakaļ :) Patiesībā aplikāciju ir ļoti daudz. Tikmēr ierīce ir ļoti vienkārša. Sastāv tikai no divām mikroshēmām un vairākiem piekārtiem elementiem.

Sāksim no sākuma. Tas ir, no pogas.

Kā jūs, es ceru, zināt, visiem slēdžiem, pogām, relejiem un citiem mehāniskās pārslēgšanas elementiem ir ļoti nepatīkama īpašība: kontaktu “atlēkšana”. Tas izpaužas faktā, ka, aizverot kontaktu pāri, strāva uzreiz nesāk mierīgi plūst pa tiem. Sākumā tas kādu laiku “grab” - rada slāpētas svārstības. Atverot kontaktus, rodas tā pati problēma.

Bieži vien neviens nepamana vai neņem vērā pļāpāšanu, jo lielākajai daļai shēmu tas nerada nopietnas problēmas. Bet mūsu shēmai tā ir reāla problēma. Jo, nospiežot pogu vienu reizi, ķēde “domās”, ka poga tika nospiesta vairākas reizes, kas, protams, novedīs pie kļūmēm. Tas nozīmē, ka mums ar viņu jācīnās.

Lai cīnītos pret atlēcienu, mūsu ierīcei ir gudra shēma, kas sastāv no diviem K561LN2 mikroshēmas invertoriem, kondensatora un diviem rezistoriem. Mēs neiedziļināsimies viņa darba detaļās. Ļaujiet man tikai teikt, ka šī ķēde ir Schmidt sprūda ar laika aizkavi ieslēgšanai un izslēgšanai. Īsāk sakot, pēc šīs shēmas mēs kļūstam skaisti kvadrātveida impulsi bez jebkādas grabēšanas.

Šie skaistie impulsi tiek nosūtīti uz sprūda DD2 (561TM2) pulksteņa ieeju. Katrā malā (mainīt no 0 uz 1) trigeris bloķē stāvokli ieejā D. Signāls ieejai D tiek piegādāts no tā paša trigera apgrieztās izejas.

Tad viss ir ļoti sarežģīti. Pieņemsim, ka apgrieztā izvade ir 1. Nākamajā priekšpusē tas ietriecas trigerā, tāpēc sprūda tiešajā izvadē parādās “1”, bet apgrieztajā izvadā – “0”. Tas nozīmē, ka nākamajā frontē sprūdā trāpīs nulle! Šajā gadījumā tiešajā izvadē parādīsies “0”, apgrieztajā izvadē atkal parādīsies “1”, un process sāksies no jauna.

Tādējādi katra mala mainīs flip-flop stāvokli uz pretējo.

Principā mums jau ir polaritātes maiņa pie sprūda izejām katru reizi, kad tiek nospiesta poga. Un, ja slodze ir mazjaudas, varat apstāties un pakārt to tieši uz mikroshēmas izejām. Tomēr labāk nepārslogot mikroshēmu ar strāvu, bet gan tās izejās uzstādīt visparastākos tranzistoru pastiprinātājus. Precīzāk - šoferi.

Vadītājs ir bufera pastiprinātājs, kas pastiprina strāvu digitālais signāls.

Principā tas ir tas, kas mums vajadzīgs. Mēs instalēsim vienu draiveri katrai sprūda izvadei. Katrs draiveris sastāv no diviem tranzistoriem dažāda vadītspēja. Kad draivera ieejai tiek piegādāts pozitīvs spriegums, NPN tranzistors ir atvērts, ja negatīvs, PNP ir atvērts. Es mūsu ķēdē uzstādīju tranzistorus KT502 un KT503 (attiecīgi PNP un NPN). Šie tranzistori var viegli izturēt strāvu līdz 100 mA. ko? Vai jums vajag vairāk? Labi! Varat uzstādīt jaudīgākus tranzistorus.

Lietderīgais modelis “Barošanas avota polaritātes slēdzis” DC" attiecas uz elektroniskās bezkontakta komutācijas jomu, un to var izmantot galvanizācijas ražošanā, līdzstrāvas elektriskajās piedziņās un termoelektriskajās apkures un dzesēšanas ierīcēs.

Lietderīgā modeļa mērķis ir vienkāršot vadības ķēdi un aizsardzību pret strāvas slēdžu ar optisko izolāciju, kas apvienoti tilta ķēdē, kas sastāv no diviem paralēli savienotiem pāriem, kas savienoti virknē. lauka efekta tranzistori, kā arī izmēru samazināšanās, jo samazināti siltuma zudumi.

Tehniskā rezultāta sasniegšanai kā jaudas slēdži tiek izmantoti lauka efekta tranzistori ar zemu drenāžas avota pretestību atvērtā stāvoklī, un katru no paralēli savienotajiem pāriem veido divi savstarpēji savienoti lauka efekta tranzistori ar n- tipa un p tipa kanāli, tranzistoru drenāžas ar viena veida kanāliem ir savienotas savā starpā un barošanas avota pieslēguma spailēm, tranzistoru avoti ar dažāda veida kanāliem ir savienoti savā starpā un ar slodzes pieslēguma spailēm, un atsaistes opto savienotāju ievades ķēdes ir savienotas ar diodēm un ierobežojošajiem rezistoriem viens ar otru un ar slēdža vadības spailēm.

Lietderīgais modelis attiecas uz elektroniskās bezkontakta komutācijas jomu un var tikt izmantots, piemēram, līdzstrāvas elektriskajās piedziņās, galvanizācijas ražošanā, termoelektriskajās apkures un dzesēšanas ierīcēs, tas ir, gadījumos, kad polaritātes pārslēgšana ir nepieciešama normālai darbībai. elektrisko ierīču vai tehnoloģisko procesu funkcionēšana barošanas spriegums.

Ir zināms atpakaļgaitas slēdzis, kas satur tilta ķēdi uz četriem dažādas vadītspējas jaudas tranzistoriem un ķēdi caurejošo strāvu novēršanai, kas satur četrus papildu tranzistorus, divas diodes, četrus rezistorus un loģisko elementu grupu “un” (Patents RU 2140128, C1 , klase N03K 017/66, 2001 G.). Taču šis slēdzis efektīvi darbojas tikai uz induktīvās slodzes, kas neļauj to izmantot, piemēram, termoelektriskās ierīcēs.

Kā prototips tika pieņemts cietvielu relejs “Strāvas pustilta modulis ar optisko izolāciju 5P64.GD”, ko ražo Proton-Impulse CJSC, Orel (moduļa apraksts ir pievienots sadaļā “Citi dokumenti”). Šajā modulī ir viens pāris virknē savienotu IGBT tranzistoru, kuru vārti ir savienoti ar vadības un aizsardzības ķēdi, kas savienota caur optroniem ar ieejas loģisko ķēdi, kas savienota ar mikroprocesora izejas ķēdēm. Lai darbotos kā avota polaritātes slēdzis Līdzstrāvas spriegums ir nepieciešams izmantot divus šādus moduļus līdz paralēlais savienojums tāda paša nosaukuma spailes komutētajā avotā.

Prototipa trūkumi ir jaudas slēdžu vadības ķēžu sarežģītība un to aizsardzība pret caurplūdēm, kā arī lieli izkliedētās siltumenerģijas zudumi, kā rezultātā ir jāizmanto diezgan apjomīgi siltuma izlietnes.

Lietderīgā modeļa mērķis ir vienkāršot vadības ķēdi un aizsargāt jaudas tranzistorus no caurejošām strāvām un samazināt izmērus, samazinot no tranzistoriem noņemto siltuma jaudu.

Tehniskais rezultāts tiek panākts, apvienojot tilta ķēdē, kā jaudas slēdžus izmanto divus paralēli savienotus divu virknē savienotu lauka efekta tranzistoru pārus, kuru vārti ir savienoti caur optronu savienotājiem ar vadības ķēdēm, kas savienotas ar izeju. vadības mikroprocesora shēmas saskaņā ar lietderības modeli atšķiras ar to, ka kā jaudas slēdži tiek izmantoti lauka efekta tranzistori ar zemu drenāžas avota pretestību atvērtā stāvoklī, un katru no paralēli savienotajiem pāriem veido divi atpakaļslēgi. -atpakaļtranzistori, kas savienoti virknē ar n-tipa un p-tipa kanāliem, lauka efekta tranzistoru drenāžas ar vienāda veida kanāliem ir savienotas katrā pārī savā starpā un ar barošanas pieslēguma spailēm, lauka avoti- efekta tranzistori ar dažāda veida kanāliem katrā pārī ir savienoti savā starpā un ar slodzes pieslēguma spailēm, un atsaistes optoelementu ieejas ķēdes ir savienotas ar diodēm un ierobežojošajiem rezistoriem viens ar otru un ar vadības spailēm. slēdzis.

1. attēlā parādīts princips elektriskā shēma slēdzis, un 2. attēlā ir lietderīgā modeļa prototipa fotogrāfija.

Slēdžā ir divi paralēli savienoti pāri, kas savienoti ar barošanas avota spailēm 1, no kuriem katrs sastāv no diviem savstarpēji savienotiem MOS tranzistoriem ar inducētiem n-tipa un p-tipa kanāliem.

Vienu pāri veido tranzistors 2 ar n-tipa kanālu un tranzistors 3 ar p-tipa kanālu, otru pāri veido tranzistors 4 ar n-tipa kanālu un tranzistors 5 ar p-tipa kanālu. Lauka efekta tranzistoru 2 un 4 notekas ar viena veida kanāliem ir savienotas savā starpā un savienotas ar barošanas avota negatīvo spaili, attiecīgi, tranzistoru 3 un 5 notekas ir savienotas viena ar otru un savienotas ar barošanas avota pozitīvais spailes. Lauka efekta tranzistoru 2, 3 un attiecīgi tranzistoru 4, 5 avoti ir savienoti viens ar otru un slodzes savienojuma spailes 6, un šo tranzistoru vārti ir savienoti ar optronu 7, 8, 9, 10 izejas ķēdēm. , kuru ievades ķēdes ir caur ierobežojošiem rezistoriem 11 un diodēm 12, kas savienotas viena ar otru un slēdža vadības spailēm 13.

Lietderības modelis darbojas šādi.

IN sākotnējais stāvoklis, kad vadības kopnes no vadības mikroprocesora spailēm 13 netiek piegādātas ar pārslēgšanas spriegumu opto savienotāju 7, 8, 9, 10 gaismas diodēm, jaudas tranzistori 2, 3, 4, 5 ir aizvērti un līdz ar to slodze ir pievienota spailes 6 ir atvienotas no strāvas avota, savienotas ar spailēm 1.

Kad pozitīvs vadības spriegums tiek pielikts vienai no spaiļu 13 kopnēm, piemēram, augšējai kopnei 1. attēlā, tiek aktivizēti optroni 7 un 10 un tiek atvērti tranzistori 2 un 5, tādējādi savienojot slodzi ar avotu; šajā gadījumā barošanas avota pozitīvā spaile 1 ir savienota ar slodzes labo (atbilstoši 1. att.) spailei 6, un attiecīgi barošanas avota negatīvā spaile 1 tiks savienota ar 6. kreiso spaili. slodze saskaņā ar diagrammu. Pieslēdzot vadības spriegumu 13. spaiļu apakšējai kopnei, opto savienotāji 8 un 9 darbosies vienādi, atvērsies tranzistori 3 un 4, kā rezultātā strāvas avota polaritāte pret slodzes spailēm 6. otrādi.

Pateicoties optronisko savienojumu 7, 8, 9, 10 ieejas ķēžu savstarpēji paralēlajam savienojumam caur diodēm 12 un rezistoriem 11 ar vadības kopnēm, ja vadības mikroprocesors sabojājas, kad pozitīvi signāli var parādīties abās vadības kopnēs, kļūst visu optronu ieejas strāvas vienāds ar nulli, kas noved pie slodzes atvienošanas no strāvas avota. Pozitīvas polaritātes pulsējoša trokšņa parādīšanās uz “nulles” vadības kopnes ar amplitūdu, kas vienāda ar vadības signālu amplitūdu vai pārsniedz to, vai negatīvas polaritātes impulsa trokšņa parādīšanās uz darba vadības kopnes ar atbilstošu amplitūdu, izraisa arī īslaicīgu (trokšņa impulsa laiku) slodzes atslēgšanos no barošanas avota. Šajā gadījumā rezistori 11 ierobežo opto savienotāju 7, 8, 9, 10 gaismas diožu ieejas strāvu no pozitīva trokšņa impulsiem, kuru amplitūda pārsniedz vadības spriegumu, un diodes 12 nodrošina šo gaismas diodes aizsardzību negatīva impulsa trokšņa klātbūtnē. polaritāte ar amplitūdu, kas pārsniedz šo gaismas diožu apgrieztā sprieguma pieļaujamās vērtības. Līdzīgi, lietderības modelī izmantotā sērijveidā savienotu tranzistoru 2, 3 un 4, 5 tilta shēma ar dažāda veida kanāliem nodrošina efektīva aizsardzība no caurejošām strāvām, kad šo tranzistoru vārti ir pakļauti strāvas padeves ķēdē radītajam impulsa troksnim. Ja visi tranzistori 2, 3, 4, 5 ir aizvērti (slodze ir atvienota no strāvas avota), pozitīvas polaritātes impulsa troksnis var izraisīt vienlaicīgu tranzistoru 2 un 4 atvēršanos un vienlaikus slēgšanas sprieguma palielināšanos. slēgtiem tranzistoriem 3 un 5, kamēr slodze paliek atvienota no barošanas avota. Līdzīgi, pakļaujot negatīvas polaritātes impulsa troksnim, tranzistori 3 un 5 atveras un tranzistori 2 un 4 paliek slēgti Ja slodze ir pievienota strāvas avotam, t.i. tranzistori 3 un 4, vai 2 un 5 ir atvērti, tad jebkuras polaritātes impulsa troksnis var izraisīt tikai attiecīgā atvērtā tranzistora aizvēršanos, kas novedīs pie īslaicīgas slodzes atslēgšanās uz trokšņa impulsa laiku, kas izraisīt inerciālo procesu vai ierīču darbības pasliktināšanos, kas minētas šī lietderības modeļa izmantošanas jomā.

Lauka efekta tranzistoru izmantošana ar īpaši zemu drenāžas avota pretestību atvērtā stāvoklī, kas izgatavoti ar HEXFET kristāla struktūru un saukti par MOSFET tranzistoriem, kā jaudas slēdži ļauj samazināt enerģijas zudumus un novērst apjomīgu siltuma izlietņu izmantošanu. lietderības modelis (apraksts "Jaunie IRFP4 saimes MOSFET tranzistori" pievienots sadaļā "Citi dokumenti"). Piemēram, izmantojot NP100 tranzistorus (tranzistori 3, 5) un IRF1404 tranzistorus (tranzistori 2, 4), kuru ieslēgšanas pretestība ir 0,004 omi pie slodzes strāvas 20 A, sprieguma kritums vienā tranzistorā būs 0,004 × 20 = 0,08 V, un siltuma ģenerēšanas jauda nepārsniegs 0,08V×20A=1,6 W, savukārt pieļaujamā siltuma jauda, ​​darbinot šos tranzistorus bez radiatoriem, ir 2 W. Salīdzinājumam atzīmējam, ka prototipa ģenerētā siltuma jauda, ​​pārslēdzot 20 A līdzstrāvu, būs (skatīt pievienoto tehniskajiem parametriem) 3,2 V × 20 A=64 W. Šajā gadījumā tilta ķēdē apvienoto divu prototipu pustiltu izmēri būs 150×93×42 mm, savukārt 2. attēlā redzamā prototipa lietderības modeļa izmēri ir 90×60×18 (mm).

Kā redzams no 2. att., lietderības modeļa augstumu nosaka spaiļu bloku 1 un 6 augstums. Lietderīgā modeļa jaudas tranzistori ir uzstādīti uz siltumizolējošām sekcijām. iespiedshēmas plate, kas ļauj pārslēgt strāvas līdz 40 A ar pieļaujamo tranzistoru darba temperatūru. Uzstādot radiatorus šajās zonās, kas nepalielina lietderīgā modeļa augstumu, pēdējais nodrošina pārslēgšanas strāvu līdz 100 A.

Tādējādi izvirzītā lietderības modeļa priekšrocības salīdzinājumā ar prototipu ir vienkāršāka un līdz ar to arī uzticamāka vadības ķēde un jaudas tranzistoru aizsardzība no caurejošām strāvām, mazāki siltuma zudumi un līdz ar to kompaktāks dizains.

Līdzstrāvas barošanas avota polaritātes slēdzis, kas satur divus paralēli savienotus divu sērijveidā savienotu tranzistoru pārus, ko izmanto kā jaudas slēdžus, kas apvienoti tilta ķēdē, kura vārti caur optroniem savienoti ar vadības ķēdēm, kas savienotas ar vadības ierīces izejas ķēdēm. mikroprocesors, kas raksturīgs ar to, ka kā jaudas slēdžu slēdži tiek izmantoti lauka efekta tranzistori ar zemu aizplūšanas avota pretestību atvērtā stāvoklī, un katru no paralēli savienotajiem pāriem veido divi savstarpēji savienoti tranzistori, kas savienoti virknē ar n -tipa un p tipa kanāli, lauktranzistoru drenāžas ar vienāda tipa kanāliem katrā pārī ir savienotas savā starpā un ar barošanas pieslēguma spailēm, lauktranzistoru avoti ar dažāda veida kanāliem katrā pārī ir savienoti viens ar otru un ar slodzes pieslēguma spailēm, un atsaistes opto savienotāju ievades ķēdes caur diodēm un ierobežojošiem rezistoriem ir savienotas viena ar otru un ar slēdža vadības spailēm.

Ķēde ir automātisks polaritātes slēdzis, kad nospiežat pogu.

Kur tas varētu būt vajadzīgs? Jā visur. Nu, piemēram, dažās rotaļlietās. Mašīna sasniedza sienu, nospieda pogu - mašīna aizgāja atpakaļ :) Patiesībā aplikāciju ir ļoti daudz. Tikmēr ierīce ir ļoti vienkārša. Sastāv tikai no divām mikroshēmām un vairākiem piekārtiem elementiem.

Sāksim no sākuma. Tas ir, no pogas.

Kā jūs, es ceru, zināt, visiem slēdžiem, pogām, relejiem un citiem mehāniskās pārslēgšanas elementiem ir ļoti nepatīkama īpašība: kontaktu “atlēkšana”. Tas izpaužas faktā, ka, aizverot kontaktu pāri, strāva uzreiz nesāk mierīgi plūst pa tiem. Sākumā tas kādu laiku “grab” - rada slāpētas svārstības. Atverot kontaktus, rodas tā pati problēma.

Bieži vien neviens nepamana vai neņem vērā pļāpāšanu, jo lielākajai daļai shēmu tas nerada nopietnas problēmas. Bet mūsu shēmai tā ir reāla problēma. Jo, nospiežot pogu vienu reizi, ķēde “domās”, ka poga tika nospiesta vairākas reizes, kas, protams, novedīs pie kļūmēm. Tas nozīmē, ka mums ar viņu jācīnās.

Lai cīnītos pret atlēcienu, mūsu ierīcei ir gudra shēma, kas sastāv no diviem K561LN2 mikroshēmas invertoriem, kondensatora un diviem rezistoriem. Mēs neiedziļināsimies viņa darba detaļās. Ļaujiet man tikai teikt, ka šī ķēde ir Schmidt sprūda ar laika aizkavi ieslēgšanai un izslēgšanai. Īsāk sakot, pēc šīs ķēdes mēs iegūstam skaistus taisnstūrveida impulsus bez pļāpāšanas.

Šie skaistie impulsi tiek nosūtīti uz sprūda DD2 (561TM2) pulksteņa ieeju. Katrā malā (mainīt no 0 uz 1) trigeris bloķē stāvokli ieejā D. Signāls ieejai D tiek piegādāts no tā paša trigera apgrieztās izejas.

Tad viss ir ļoti sarežģīti. Pieņemsim, ka apgrieztā izvade ir 1. Nākamajā priekšpusē tas ietriecas trigerā, tāpēc sprūda tiešajā izvadē parādās “1”, bet apgrieztajā izvadā – “0”. Tas nozīmē, ka nākamajā frontē sprūdā trāpīs nulle! Šajā gadījumā tiešajā izvadē parādīsies “0”, apgrieztajā izvadē atkal parādīsies “1”, un process sāksies no jauna.

Tādējādi katra mala mainīs flip-flop stāvokli uz pretējo.

Principā mums jau ir polaritātes maiņa pie sprūda izejām katru reizi, kad tiek nospiesta poga. Un, ja slodze ir mazjaudas, varat apstāties un pakārt to tieši uz mikroshēmas izejām. Tomēr labāk nepārslogot mikroshēmu ar strāvu, bet gan tās izejās uzstādīt visparastākos tranzistoru pastiprinātājus. Precīzāk - šoferi.

Draiveris ir bufera pastiprinātājs, kas pastiprina digitālo signālu ar strāvu.

Principā tas ir tas, kas mums vajadzīgs. Mēs instalēsim vienu draiveri katrai sprūda izvadei. Katrs draiveris sastāv no diviem tranzistoriem ar dažādu vadītspēju. Kad draivera ieejai tiek piegādāts pozitīvs spriegums, NPN tranzistors ir atvērts, ja negatīvs, PNP ir atvērts. Es mūsu ķēdē uzstādīju tranzistorus KT502 un KT503 (attiecīgi PNP un NPN). Šie tranzistori var viegli izturēt strāvu līdz 100 mA. ko? Vai jums vajag vairāk? Labi! Varat uzstādīt jaudīgākus tranzistorus.

Lieljaudas elektroniskie MOSFET slēdži ir plaša patēriņa un speciālās elektronikas sastāvdaļa, un tie var būt noderīgi, lai kontrolētu lielas līdzstrāvas slodzes, neizmantojot augstas strāvas slēdžus, kas laika gaitā sadedzina un nolieto kontaktus. Kā zināms, lauks MOSFET tranzistori spēj darboties ar ļoti augstu spriegumu un strāvu. Kas ir ļoti pieprasīts, lai savienotu slodzes dažādās strāvas ķēdēs.

Elektroniskā slēdža ķēde

Šī shēma ļauj viegli pārslēgt zemsprieguma impulsus (5V), lai vadītu lielas līdzstrāvas slodzes. Ķēdē norādītā MOSFET tranzistora jauda ir piemērota, lai izturētu spriegumus un strāvu līdz 100 V, 75 A (NTP6411). Šo elektronisko slēdzi var izmantot releju vietā jūsu transportlīdzekļa moduļos.

Tranzistora aktivizēšanai var izmantot parasto slēdzi vai impulsa ieeju. Ievades metodi var izvēlēties, attiecīgajā pusē uzstādot džemperi. Impulsu ievade, iespējams, būs visnoderīgākā. Ķēde bija paredzēta lietošanai ar 24V, bet to var pielāgot darbam ar citiem spriegumiem (testi bija labi pie 12V). Slēdžam jādarbojas arī ar citiem N-kanālu MOSFET. Iekļauts aizsardzības diode D1, lai novērstu sprieguma pārspriegumu no induktīvām slodzēm. Gaismas diodes nodrošina vizuālu tranzistora statusa norādi. Skrūvju spailes ļauj ierīci savienot ar dažādiem moduļiem.

Pēc montāžas slēdzis tika pārbaudīts 24 stundas kopā ar solenoīda vārstu (24 V / 0,5 A), un tranzistors bija vēss uz tausti pat bez radiatora. Kopumā šo shēmu var ieteikt visplašākajam pielietojumam - gan LED apgaismojumā, gan auto elektronikā, lai aizstātu parastos elektromagnētiskos relejus.