Работает устройство так. При включении напряжения питания через коммутируемую нагрузку Rн, резистор R3 и диод VD3 быстро заряжаются конденсаторы С2, С3. В качестве генератора импульсов используется мигающий светодиод VD1. Прямоугольные импульсы поступают на цепочку из триггеров DD1, образующую делитель частоты на 4. Таким образом, на затвор полевого транзистора поступают прямоугольные импульсы, следующие со скважностью 2, и с амплитудой, равной напряжению питания микросхемы.
Когда на затворе транзистора VT1 присутствует лог. 1, он открыт и на нагрузку поступает почти полное напряжение питания, а когда лог. 0 - транзистор закрывается, напряжение на правом по схеме выводе резистора R3 становится равным напряжению питания. Из этого следует, что накопительные конденсаторы С2, С3 регулярно подзаряжаются в те моменты, когда нагрузка обесточена. Так как полевой транзистор в данном устройстве большую часть времени находится в статическом состоянии, то для его переключения энергия почти не расходуется. Основной потребитель тока - мигающий светодиод. Яркость вспышек в данном случае не имеет никакого значения, выбран микротоковый режим его работы. Пульсации напряжения на конденсаторах С2, С3 не превышают 1,5 В.
Элементы VD2, R3 предназначены для защиты микросхемы и полевого транзистора от повреждения при повышении напряжения питания, вызванного, например, неисправностями автомобильного реле-регулятора напряжения. Предохранитель FU1 защищает транзистор при коротком замыкании в цепи нагрузки.
Частоту коммутации тока нагрузки можно увеличить вдвое, если левый вывод резистора R2 подключить к выв. 13 или 12. Недопустимо подключение цепи затвора VT1 напрямую к мигающему светодиоду. Схема тактового генератора на мигающем светодиоде выбрана для простоты и наглядности. Ее можно заменить другим экономичным генератором, построенным, например, на КМОП версии таймера 555.
Конденсаторы С2, С3 должны быть хорошего качества, т. к. при потере их емкости может произойти повреждение полевого транзистора. Именно поэтому используется два параллельно включенных конденсатора. Стабилитрон VD2 - любой маломощный на 12...15 В. Диод VD3 - любой кремниевый из серий КД503, КД510, КД521, 1N4148. DD1 можно заменить на КР1561ТМ2, К564ТМ2 или построить соответствующий узел на других счетчиках-делителях этих серий. Мигающий светодиод подойдет любой, например, L-56BID, L-816BRSRC-B. Следует отметить, что на него не должен попадать яркий свет, иначе возможна остановка генерации.
Максимальный коммутируемый ток нагрузки зависит от выбранного типа полевого транзистора. Для надежности и снижения потерь на открытом канале сток-исток транзистора желательно выбрать экземпляр с максимальным током стока, примерно вдвое большим, чем максимальный ток нагрузки. Для нагрузки, потребляющей ток до 25 А, подойдут n-канальные полевые транзисторы КП747А, КП783A, IRFP150, IRFP450, серий КП723, КП741, КП742. Для коммутации нагрузки с током потребления до 100 А подойдет транзистор IRF1704, имеющий сопротивление открытого канала не более 0,004 Ом. Можно использовать и параллельное включение двух-трех однотипных транзисторов. Если устройство будет применяться для коммутации ламп накаливания, следует обращать внимание на максимальный импульсный ток, который может выдерживать выбранный тип транзистора, т.к. сопротивление холодной вольфрамовой нити лампы накаливания примерно в 10 раз меньше, чем разогретой до рабочей температуры. При использовании прерывателя тока совместно с узлами, содержащими большие индуктивности (электромагнитное реле, звуковые излучатели) выводы сток-исток нужно зашунтировать маломощным стабилитроном на 30.. .40 В для защиты транзистора от выбросов напряжения самоиндукции.
Полевой транзистор устанавливается на небольшой теплоотвод. Так как при увеличении температуры кристалла растет и сопротивление открытого канала, желательно, чтобы температура корпуса транзистора при длительной работе на максимальном токе не превышала 60 °С.
При монтаже микросхемы и транзистора обязательно следует принимать меры по защите от статического электричества.
Нет комментариев