Транзисторски прекидачи: круг, принцип рада и карактеристике

Микроконтролери се могу користити за управљање снажним уређајима - сијалицама са жарном нити, гријачима гријања, чак и електричним погонима. У ту сврху користе се транзисторски прекидачи - уређаји за укључивање круга. То су универзални уређаји који се могу користити буквално у било којој области дјеловања - како у свакодневном животу тако иу аутомобилској техници.

Шта је електронски кључ?

Кључ је, ако је поједностављен, обичан прекидач. Уз то, електрични круг се затвара и отвара. Хаве биполар трансистор Постоје три закључка:

1. Цоллецтор.
2. Емиттер
3. Басе.

Електронски кључеви су изграђени на биполарним полупроводницима - дизајн је једноставан, не захтева велики број елемената. Користећи прекидач, круг се затвара и отвара. Ово се дешава помоћу контролног сигнала (који производи микроконтролер), који се доводи до базе транзистора.

Пребацивање оптерећења

Једноставни кругови на транзисторским прекидачима могу се користити за пребацивање струје у опсегу од 0,15 ... 14 А, напоне од 50 ... 500 В. Све зависи од специфичног типа транзистора. Кључ се може пребацити на оптерећења од 5-7 кВ помоћу контролног сигнала чија снага не прелази стотине миливата.

Уместо транзисторских прекидача, могу се користити једноставни електромагнетни релеји. Они имају достојанство - током грејања не долази до загревања. Међутим, учесталост циклуса укључивања и искључивања је ограничена, па их користите у претварачима или напајање пулсом створити синусоид од њих је немогуће. У принципу, принцип рада кључа на полупроводничком транзистору и електромагнетном релеју је исти.

Електромагнетни релеј

Реле је електромагнет који контролише групу контаката. Можете нацртати аналогију са конвенционалним прекидачем. Само у случају релеја, сила се не узима из руке, већ од магнетног поља које се налази око завојнице узбуде. Контакти могу да пребаце веома велико оптерећење - све зависи од типа електромагнетног релеја. Ови уређаји су веома популарни у аутомобилској технологији - користе се за укључивање свих моћних потрошача електричне енергије.

То вам омогућава да поделите сву електричну опрему аутомобила у погонску јединицу и контролу. Потрошња струје узбудног намота релеја је врло мала. А напојни контакти имају таложење племенитих или полудрагих метала, што елиминише вероватноћу лучног лука. Уместо релеја могу се користити 12 волтни транзисторски прекидачи. У исто вријеме, функционалност уређаја је побољшана - укључивање је тихо, контакти се не кликну.

Игле електромагнетног релеја

Обично постоји 5 пинова у електромагнетним релејима:

1. Два контакта за контролу. Уз њих је повезан узбудни намот.
2. Три контакта за пребацивање. Један заједнички контакт, који је нормално затворен и нормално отворен са осталима.

У зависности од тога који се склоп прекидача користи, користе се контактне групе. Транзисторски прекидач са ефектом поља има 3-4 контакта, али рад је исти на приближно исти начин.

Како ради електромагнетни релеј

Принцип рада електромагнетног релеја је веома једноставан:

1. Навијање кроз дугме се повезује са напајањем.
2. У јаз повер цирцуит Контакти за потрошачку енергију су укључени.
3. Када је дугме притиснуто, намота је под напоном, плоча је привучена и контактна група је затворена.
4. Струја се испоручује потрошачу.

Приближно на исти начин раде транзисторски прекидачи - не постоји само група контаката. Њихове функције обављају полуводички кристали.

Транзисторска проводљивост

Један од начина рада транзистора - кључ. Заправо, он служи као прекидач. Нема смисла додиривати склопове фаза појачала, они не припадају овом начину рада. Полупроводничке триоде се користе у свим типовима уређаја - у аутомобилској технологији, у свакодневном животу, у индустрији. Сви биполарни транзистори могу имати ову врсту проводљивости:

1. ПНП.
2. НПН.

Први тип обухвата полупроводнике направљене на бази германија. Ови елементи су раширени пре више од пола века. Мало касније, као активни елемент, почели су да користе силицијум, чија је реверзна проводљивост нпн.

Принцип рада уређаја је исти, разликују се само по поларитету напона напајања, као и по појединачним параметрима. Популарност силицијумских полупроводника у овом тренутку је већа, они су скоро потпуно замењени германијумом. Већина уређаја, укључујући транзисторске прекидаче, направљена је на биполарним силицијумским ћелијама са проводљивошћу нпн.

Начин транзисторског кључа

Транзистор у режиму кључа обавља исте функције као и електромагнетни релеј или прекидач. Контролна струја тече на следећи начин:

1. Од микроконтролера кроз транзициони "басе-емиттер".
2. У овом случају отвара се канал "колектор - емитер".
3. Кроз канал "колектор - емитер" можете прескочити струју, чија је вриједност стотина пута већа од базе.

Посебност транзисторских прекидача је да је фреквенција укључивања много већа него код релеја. Полупроводнички кристал може направити хиљаде пријелаза од отвореног до затвореног и натраг у једној секунди. Тако је брзина пребацивања најједноставнијих биполарних транзистора око 1 милион пута у секунди. Из тог разлога, транзистори се користе у инверторима за стварање синусног таласа.

Принцип рада транзистора

Елемент функционише потпуно исто као у моду појачала снаге. У ствари, мала улазна струја се примењује на улаз, који се појачава неколико стотина пута због промене отпора између емитера и колектора. Штавише, овај отпор зависи од количине струје која тече између емитера и базе.

У зависности од типа транзистора варира пиноут. Стога, ако требате одредити закључке елемента, требате се позвати на директориј или таблицу података. Ако се не можете позвати на литературу, можете користити референцу да одредите налазе. Ту је и функција са транзисторима - они можда нису потпуно отворени. Релеји, на пример, могу бити у два стања - затворени и отворени. Али на транзистору отпор канала "емитер - колектор" може да варира у широким границама.

Пример транзистора у моду кључа

Гаин - ово је једна од главних карактеристика транзистора. Овај параметар показује колико је пута струја која тече кроз канал емитер-колектор виша од основне струје. Претпоставимо да је коефицијент једнак 100 (овај параметар је означен са х _21Е ). То значи да ако је струја од 1 мА примењена на контролни круг (базна струја), онда ће на "колектор-емитер" транзицији бити 100 мА. Сходно томе, дошло је до повећања улазне струје (сигнала).

Током рада, транзистор се загрева, па је потребно пасивно или активно хлађење - радијатори и хладњаци. Али загревање се дешава само када се пролаз "колектор-емитер" не отвори у потпуности. У овом случају, више снаге се расипа - треба је негде ставити, морате “жртвовати” ефикасност и ослободити је у облику топлоте. Грејање ће бити минимално само у случајевима када је транзистор затворен или потпуно отворен.

Режим засићења

Сви транзистори имају одређени праг тренутне улазне вредности. Чим се ова вредност достигне, добит престаје да игра велику улогу. У овом случају, излазна струја се уопште не мења. Напон на контактима "база - емитер" може бити већи него између колектора и емитера. Ово је стање засићења, транзистор се потпуно отвара. Режим кључа означава да транзистор ради у два режима - или је потпуно отворен или затворен. Када је напајање контролне струје потпуно блокирано, транзистор се затвара и нема струје.

Працтицал десигнс

Постоји много практичних шема коришћења транзистора у моду кључа. Често се користе за укључивање и искључивање ЛЕД диода за креирање специјалних ефеката. Принцип рада транзисторских прекидача омогућава не само израду "играчака", већ и имплементацију сложених контролних кола. Међутим, неопходно је користити дизајнере како би се ограничила струја (они су инсталирани између извора контролног сигнала и базе транзистора). Али, извор сигнала може бити било шта - сензор, прекидач на дугме, микроконтролер, итд.

Рад са микроконтролерима

При израчунавању транзисторског прекидача морате узети у обзир све карактеристике елемента. Да би контролни систем радио на микроконтролеру, користе се појачавајуће каскаде на транзисторима. Проблем је у томе што је излазни сигнал контролера веома слаб, није довољно укључити напајање на намоту електромагнетног релеја (или отворити прелазак врло моћног прекидача напајања). Боље је користити биполарни транзисторски прекидач који контролише МОСФЕТ елемент.

Примјењују се једноставни пројекти који се састоје од таквих елемената:

1. Биполарни транзистор.
2. Отпорник за ограничавање улазне струје.
3. Семицондуцтор диоде.
4. Електромагнетни релеј.
5. Напајање 12 волти.

Диода је инсталирана паралелно са релејем, то је неопходно како би се спријечило прекидање транзистора са високим ЕМП импулсом који се појављује када је намотај искључен.

Контролни сигнал производи микроконтролер, улази у базу транзистора и појачава се. Када се то догоди, снага се примењује на намотавање електромагнетног релеја - отвара се канал "колектор-емитер". Када су струјни контакти затворени, терет се укључује. Контрола кључа транзистора одвија се у потпуно аутоматском режиму - људско учешће практично није потребно. Главно је исправно програмирати микроконтролер и повезати сензоре, дугмад, актуаторе.

Употреба транзистора у дизајну

Потребно је проучити све захтеве за полупроводнике који ће се користити у грађевинарству. Ако планирате контролисати намотавање електромагнетног релеја, онда морате обратити пажњу на његову снагу. Ако је висока, онда је мало вероватно да ће употреба минијатурних транзистора као што је КТ315 функционисати: они неће моћи да обезбеде струју потребну за напајање намотаја. Зато се у енергетици препоручује да се користи моћно транзистори са ефектом поља или склоп. Њихова улазна струја је веома мала, али је добитак велик.

Није потребно користити снажне релеје за пребацивање ниских оптерећења: то је неразумно. Обавезно користите квалитетне изворе напајања, покушајте да изаберете напон тако да релеј ради у нормалном режиму. Ако је напон пренизак, контакти неће бити привучени и укључивање се неће десити: магнетно поље ће бити мало. Али ако користите извор са великим напоном, намота ће почети да се загрева, а можда чак и пропадне.

Будите сигурни да користите транзисторе ниске и средње снаге као бафере када радите са микроконтролерима, ако желите да укључите моћна оптерећења. Као енергетске уређаје боље је користити МОСФЕТ елементе. Веза са микроконтролером је иста као и код биполарног елемента, али постоје неке мање разлике. Рад транзисторског прекидача са МОСФЕТ транзисторима је исти као код биполарних: отпор споја се може глатко променити, преносећи елемент из отвореног у затворено стање и назад.