Nasledujúci článok pojednáva o použití mosfetu ako prepínača na efektívne prepínanie záťaží vysokého prúdu. Obvod je tiež možné jednoduchými úpravami transformovať na obvod oneskoreného vypnutia. Návrh si vyžiadal pán Roderel Masibay.

Porovnávanie Mosfetu s BJT

Tranzistor alebo mosfet s efektom poľa možno porovnať s bjt alebo obyčajnými tranzistormi, okrem jedného významného rozdielu.

MOSFET je zariadenie závislé od napätia na rozdiel od BJT, ktoré sú zariadeniami závislými od prúdu, čo znamená, že MOSFET by sa úplne zapínal v reakcii na napätie nad 5 V pri prakticky nulovom prúde cez jeho bránu a zdroj, zatiaľ čo bežný tranzistor by vyžadoval relatívne vyšší prúd pre zapnutie.

Navyše táto súčasná požiadavka rastie úmerne s rastúcim prúdom pripojenej záťaže v jej kolektore. Mosfety na druhej strane by prepínali akékoľvek špecifikované zaťaženie bez ohľadu na úroveň prúdu brány, ktorá sa môže udržiavať na najnižších možných úrovniach.

Prečo je Mosfet lepší BJT

Ďalšou dobrou vecou pri prepínaní mosfetov je, že plne poskytujú veľmi nízky odpor na celej prúdovej ceste k záťaži.

MOSFET navyše nevyžaduje rezistor na spustenie brány a môže sa spínať priamo s dostupným napájacím napätím, pokiaľ to nie je príliš za značkou 12V.

Všetky tieto vlastnosti spojené s mosfetmi z neho robia jasného víťaza v porovnaní s BJT, najmä keď sa používa ako prepínač na prevádzkovanie výkonných záťaží, ako sú žiarovky s vysokým prúdom, halogénové žiarovky, motory, solenoidy atď.

Ako je tu požadované, uvidíme, ako sa dá mosfet použiť ako prepínač na prepínanie systému stierania automobilov. Motor stierača automobilu spotrebuje značné množstvo prúdu a zvyčajne sa prepína cez vyrovnávací stupeň, ako sú relé, SSR atď. Relé však môžu byť náchylné na opotrebovanie, zatiaľ čo SSR môžu byť príliš nákladné.

Používanie Mosfetu ako prepínača

Jednoduchšia možnosť môže byť vo forme spínača MOSFET. Naučme sa rovnaké podrobnosti obvodu.

Ako je zrejmé z danej schémy zapojenia, mosfet tvorí hlavné ovládacie zariadenie bez prakticky akýchkoľvek komplikácií okolo neho.

Spínač na jeho bráne, ktorý sa môže použiť na zapnutie MOSFETU a rezistor na udržanie zápornej logiky MOSFETU, keď je spínač v polohe VYPNUTÉ.

Stlačením spínača sa zabezpečí pre mosfet požadované hradlové napätie vzhľadom na jeho zdroj, ktorý je na nulovom potenciáli.

“dvojpólový diagram spínača dvojitého hodu ”

Spúšť okamžite zapne MOSFET, takže záťaž pripojená k jeho odtokovému ramenu sa stane úplne ZAPNUTÁ a funkčná.

Vďaka stieraciemu zariadeniu pripevnenému k tomuto bodu by bolo zotretie tak dlho, že prepnuté ostane stlačené.

Systém stieračov niekedy vyžaduje funkciu oneskorenia umožňujúcu niekoľko minút stierania pred zastavením.

S malou úpravou možno vyššie uvedený obvod jednoducho zmeniť na obvod oneskoreného vypnutia.

Používanie Mosfetu ako časovača oneskorenia

Ako je znázornené na nasledujúcom diagrame, kondenzátor sa pridá tesne za prepínač a cez rezistor 1M.

Keď je spínač na chvíľu zapnutý, záťaž sa zapne a tiež sa kondenzátor nabije a uloží v ňom náboj.

Video ukážka

Keď je spínač prepnutý do polohy OFF, záťaž naďalej prijíma energiu, pretože uložené napätie v kondenzátore udržuje napätie hradla a udržuje ho zapnuté.

Kondenzátor sa však postupne vybíja cez rezistor 1 M a keď poklesne napätie pod 3 V, mosfet už nie je schopný vydržať a celý systém sa vypne.

Perióda oneskorenia závisí od hodnoty kondenzátora a hodnôt odporu, čím sa zvyšuje ktorákoľvek z nich alebo obidve, úmerne sa zvyšuje doba oneskorenia.

Výpočet oneskorenia

Na výpočet oneskorenia vyvolaného RC konštantou môžeme použiť nasledujúci vzorec:

V = V0 x e^{(-t / RC)}

V je prahové napätie, pri ktorom sa má mosfet iba vypnúť alebo len začať zapínať.
V0 je napájacie napätie alebo Vcc
R je vybíjací odpor (Ω), ktorý je zapojený paralelne s kondenzátorom.
C (hodnota kondenzátora (F) v príkladných 100uF)
t (čas vybitia, ktorý chceme vypočítať)

chceme vedieť meškanie (t) = je^{(-t / RC)} = V / V0

-t / RC = Ln (V / V0)

t = -Ln (V / V0) x R x C

Príklad riešenia

Ak vyberieme prahovú kapacitu zapínania a vypínania kapacitného odporu mosfetu ako 2,1 V a napájacieho napätia 12 V, odporu 100 K a kondenzátora 100 uF, oneskorenie, po ktorom sa mosfet vypne, je možné približne vypočítať riešením rovnice ako dané nižšie:

t = -Ln (2,1 / 12) x 100000 x 0,0001

t = 17,42 s

Z výsledkov teda zistíme, že oneskorenie bude okolo 17 sekúnd

Tvorba časovača s dlhým trvaním

Relatívne dlhý časovač môže byť navrhnutý pomocou vyššie vysvetleného konceptu mosfetov na prepínanie ťažších záťaží.

Nasledujúca schéma zobrazuje postupy pri jeho implementácii.

Zahrnutie ďalšieho tranzistora PNP a niekoľkých ďalších pasívnych súčastí umožňuje obvodu produkovať vyššie trvanie doby oneskorenia. Časovanie je možné vhodne upraviť zmenou kondenzátora a odporu pripojeného cez základňu tranzistora.