MOP (v buržoáznom jazyku MOSFET) znamená Metal Oxide Semiconductor, z tejto skratky je zrejmá štruktúra tohto tranzistora.

Ak na prstoch, potom má polovodičový kanál, ktorý slúži ako jedna doska kondenzátora a druhá doska je kovová elektróda umiestnená cez tenkú vrstvu oxidu kremičitého, čo je dielektrikum. Keď sa na bránu privedie napätie, tento kondenzátor sa nabije a elektrické pole brány pritiahne náboje do kanála, v dôsledku čoho sa v kanáli objavia mobilné náboje, ktoré sa môžu vytvoriť elektriny a odpor zdroja odtoku prudko klesá. Čím vyššie je napätie, tým viac nábojov a tým nižší je odpor, v dôsledku toho môže odpor klesnúť na skromné ​​​​hodnoty - stotiny ohmu, a ak napätie ďalej zvyšujete, rozpad oxidovej vrstvy a Khan vznikne tranzistor.

Výhoda takéhoto tranzistora v porovnaní s bipolárnym je zrejmá - na bránu musí byť privedené napätie, ale keďže je tam dielektrikum, prúd bude nulový, čo znamená požadovanú výkon na pohon tohto tranzistora bude mizivý, v skutočnosti spotrebúva len v momente spínania, keď sa kondenzátor nabíja a vybíja.

Nevýhoda vyplýva z jeho kapacitnej vlastnosti – prítomnosť kapacity na bráne vyžaduje pri otváraní veľký nabíjací prúd. Teoreticky sa rovná nekonečnu v nekonečne malých časových intervaloch. A ak je prúd obmedzený odporom, kondenzátor sa bude nabíjať pomaly - z časovej konštanty RC obvodu sa nikam nedostanete.

MOS tranzistory sú P&N kanál. Majú rovnaký princíp, rozdiel je len v polarite prúdových nosičov v kanáli. V súlade s tým v inom smere riadiaceho napätia a začlenenia do obvodu. Veľmi často sa tranzistory vyrábajú vo forme komplementárnych párov. To znamená, že existujú dva modely s presne rovnakými charakteristikami, ale jeden z nich je N a druhý je P kanál. Ich označenie sa spravidla líši o jednu číslicu.

Mám najobľúbenejšie MOS tranzistory sú IRF630(n kanál) a IRF9630(p kanál) svojho času som ich urobil s tuctom a pol z každého druhu. Mať nie veľmi rozmerné telo TO-92 tento tranzistor dokáže famózne ťahať cez seba až 9A. Jeho otvorený odpor je len 0,35 Ohm.
To je však už dosť starý tranzistor, teraz sú už aj chladnejšie veci napr IRF7314, schopný utiahnuť rovnakých 9A, no zároveň sa zmestí do puzdra SO8 - veľkosti notebookovej bunky.

Jeden zo zodpovedajúcich problémov MOSFET tranzistorom a mikrokontrolérom (alebo digitálnym obvodom) je, že pre úplné otvorenie do úplného nasýtenia tento tranzistor potrebuje priviesť na bránu pomerne väčšie napätie. Zvyčajne je to asi 10 voltov a MK môže dať maximálne 5.
Tu sú tri možnosti:

Ale vo všeobecnosti je správnejšie nainštalovať ovládač, pretože okrem základných funkcií generovania riadiacich signálov poskytuje aj prúdovú ochranu, ochranu proti poruche, prepätiu, optimalizuje rýchlosť otvárania na maximum, vo všeobecnosti odoberá prúd nie nadarmo.

Výber tranzistora tiež nie je veľmi náročný, najmä ak si nelámete hlavu s obmedzovacími režimami. V prvom rade by vás mala zaujímať hodnota odtokového prúdu – I Drain resp ja D tranzistor si vyberáte podľa maximálneho prúdu pre vašu záťaž, je lepšie s rezervou 10 percent. Ďalším dôležitým parametrom pre vás je VGS- Saturačné napätie Source-Gate alebo jednoduchšie riadiace napätie. Niekedy to napíšu, ale častejšie sa musíte pozerať mimo tabuliek. Hľadá sa graf výstupnej charakteristiky Závislosť ja D od VDS pri rôzne významy VGS. A hádajte, aký režim budete mať.

Napríklad musíte napájať motor na 12 voltov s prúdom 8A. Zažmúrili ste na vodiča a máte len 5 voltový riadiaci signál. Prvá vec, ktorá ma po tomto článku napadla, je IRF630. Prúd je vhodný s rezervou 9A oproti požadovaným 8. Pozrime sa však na výstupnú charakteristiku:

Ak sa chystáte riadiť PWM na tento kľúč, musíte sa zaujímať o časy otvárania a zatvárania tranzistora, vybrať najväčší a vzhľadom na čas vypočítať maximálnu frekvenciu, na ktorú je schopný. Toto množstvo sa nazýva oneskorenie spínača alebo t na,t off, vo všeobecnosti niečo také. No, frekvencia je 1/t. Tiež nebude zbytočné pozerať sa na kapacitu uzávierky C iss Na základe neho, ako aj obmedzujúceho odporu v obvode hradla, môžete vypočítať časovú konštantu nabíjania obvodu hradla RC a odhadnúť rýchlosť. Ak je časová konštanta väčšia ako perióda PWM, potom sa tranzistor neotvorí / nezatvorí, ale bude visieť v nejakom medzistave, pretože napätie na jeho bráne bude integrované týmto RC obvodom do konštantného napätia.

Pri manipulácii s týmito tranzistormi majte na pamäti skutočnosť, že neboja sa len statickej elektriny, ale VELMI SILNE. Rozbiť uzávierku statickým nábojom je viac než reálne. Tak ako si kúpil ihneď vo fólii a nevyberajte ho, kým ho neprispájkujete. Najprv sa uzemnite pri batérii a nasaďte si alobal :).

6. januára 2017

V praxi sa často stáva nevyhnutnosťou ovládať niektoré výkonné elektrické zariadenie pomocou digitálneho obvodu (napríklad mikrokontroléra). To môže byť výkonná LED spotrebúvajúci veľký prúd alebo zariadenie napájané z elektrickej siete. Zvážte typické riešenia tohto problému.

Typy riadenia

Bežne možno rozlíšiť 3 skupiny metód:

1. Správa záťaže priamy prúd.
   • Tranzistorový kľúč na bipolárnom tranzistore.
   • Tranzistorový kľúč na MOSFET (MOSFET).
   • Tranzistorový kľúč na IGBT.
2. Správa záťaže striedavý prúd.
   • tyristorový kľúč.
   • Simistorový kľúč.
3. Univerzálna metóda.
   • Relé.

Výber spôsobu ovládania závisí od typu zaťaženia a od typu aplikovaného zaťaženia digitálna logika. Ak je obvod postavený na mikroobvodoch TTL, malo by sa pamätať na to, že sú riadené prúdom, na rozdiel od CMOS, kde sa riadenie vykonáva napätím. Niekedy na tom záleží.

Bipolárny tranzistorový kľúč

Pre aktuálny $I_(LED) = 0(,)075\,A$ musí byť riadiaci prúd $\beta = 50$ krát menší:

Zoberme si pokles napätia na prechode emitor-báza rovný $V_(EB) = 0(,)7\,V$.

Odpor bol zaokrúhlený nadol, aby sa zabezpečila aktuálna svetlá výška.

Takto sme našli hodnoty odporov R1 a R2.

Darlingtonov tranzistor

Ak je záťaž veľmi silná, prúd cez ňu môže dosiahnuť niekoľko ampérov. Pre výkonné tranzistory koeficient $\beta$ nemusí byť dostatočný. (Navyše, ako je zrejmé z tabuľky, pre výkonné tranzistory je to už malé.)

V tomto prípade môžete použiť kaskádu dvoch tranzistorov. Prvý tranzistor riadi prúd, ktorý zapína druhý tranzistor. Takýto spínací obvod sa nazýva Darlingtonov obvod.

V tomto obvode sa násobia koeficienty $\beta$ dvoch tranzistorov, čo umožňuje získať veľmi veľký koeficient prenosu prúdu.

Ak chcete zvýšiť rýchlosť vypínania tranzistorov, môžete pripojiť emitor a základňu s odporom pre každý z nich.

Odpory musia byť dostatočne veľké, aby neovplyvňovali prúd báza-emitor. Typické hodnoty sú 5…10 kΩ pre napätie 5…12 V.

Darlington tranzistory sú dostupné ako samostatné zariadenie. Príklady takýchto tranzistorov sú uvedené v tabuľke.

V opačnom prípade zostane funkcia kľúča rovnaká.

kľúč FET

Tranzistor s efektom poľa budeme v budúcnosti nazývať špecificky MOSFET, teda izolované hradlové tranzistory s efektom poľa (tiež sú MOS, sú tiež MIS). Sú vhodné v tom, že sú riadené výlučne napätím: ak je napätie na bráne väčšie ako prahová hodnota, potom sa tranzistor otvorí. V tomto prípade riadiaci prúd nepreteká tranzistorom, keď je otvorený alebo zatvorený. To je významná výhoda oproti bipolárnym tranzistorom, v ktorých prúdi prúd po celú dobu, keď je tranzistor zapnutý.

V budúcnosti budeme tiež používať iba n-kanálové MOSFETy (aj pre push-pull obvody). Je to preto, že n-kanálové tranzistory sú lacnejšie a majú lepší výkon.

Najjednoduchší spínací obvod MOSFET je uvedený nižšie.

Záťaž je opäť pripojená "zhora", k odtoku. Ak ho pripojíte "zospodu", obvod nebude fungovať. Faktom je, že tranzistor sa otvorí, ak napätie medzi bránou a zdrojom prekročí prah. Pri pripojení „zospodu“ spôsobí záťaž dodatočný pokles napätia a tranzistor sa nemusí otvárať alebo otvárať neúplne.

Pri ovládaní push-pull vytvára obvod vybíjania kondenzátora v skutočnosti obvod RC, v ktorom sa maximálny vybíjací prúd bude rovnať

kde $V$ je napätie, ktoré riadi tranzistor.

Bude teda stačiť vložiť 100 ohmový odpor, aby sa obmedzil nabíjací a vybíjací prúd na 10 mA. Ale čím väčší je odpor odporu, tým pomalšie sa bude otvárať a zatvárať, pretože časová konštanta $\tau = RC$ sa zvýši. To je dôležité, ak tranzistor často spína. Napríklad v regulátore PWM.

Hlavné parametre, ktorým by ste mali venovať pozornosť, sú prahové napätie $V_(th)$, maximálny prúd cez kolektor $I_D$ a odpor zdroja kolektora $R_(DS)$ otvoreného tranzistora.

Nižšie je uvedená tabuľka s príkladmi charakteristík MOSFETov.

Model	$V_(th)$	$\max\ I_D$	$\max\ R_(DS)$
2N7000	3 V	200 mA	5 ohmov
IRFZ44N	4 V	35 A	0,0175 ohmu
IRF630	4 V	9 A	0,4 ohmu
IRL2505	2 V	74 A	0,008 ohm

Pre $V_(th)$ sú uvedené maximálne hodnoty. Faktom je, že pre rôzne tranzistory, dokonca aj z rovnakej šarže, sa tento parameter môže značne líšiť. Ale ak maximálna hodnota je povedzme 3 V, potom je tento tranzistor zaručene použiteľný v digitálnych obvodov s napájacím napätím 3,3 V alebo 5 V.

Odpor odtokového zdroja vyššie uvedených modelov tranzistorov je pomerne malý, ale treba si uvedomiť, že pri vysokých napätiach riadenej záťaže môže aj to viesť k uvoľneniu značného výkonu vo forme tepla.

Okruh rýchleho štartu

Ako už bolo spomenuté, ak napätie brány vzhľadom na zdroj prekročí prahové napätie, potom sa tranzistor otvorí a odpor zdroja kolektora je malý. Napätie pri zapnutí však nemôže prudko skočiť na prahovú hodnotu. A pri nižších hodnotách tranzistor funguje ako odpor, odvádza teplo. Ak sa záťaž musí často zapínať (napríklad v regulátore PWM), potom je žiaduce čo najskôr preniesť tranzistor z uzavretého stavu do otvoreného stavu a naopak.

Opäť venujte pozornosť umiestneniu záťaže pre n-kanálový tranzistor - je umiestnený "navrchu". Ak ho umiestnite medzi tranzistor a zem, v dôsledku poklesu napätia na záťaži môže byť napätie zdroja brány nižšie ako prahová hodnota, tranzistor sa úplne neotvorí a môže sa prehriať a zlyhať.

Ovládač FET

Ak stále potrebujete pripojiť záťaž k n-kanálovému tranzistoru medzi odtok a zem, potom existuje riešenie. Môžete použiť hotový mikroobvod - vodič horného ramena. Hore - pretože tranzistor je na vrchu.

Ovládače horných a dolných ramien sa tiež vyrábajú naraz (napríklad IR2151) na stavbu push-pull obvod, ale nie je potrebné jednoducho zapnúť záťaž. Je to potrebné, ak náklad nemožno nechať „visieť vo vzduchu“, ale je potrebné ho stiahnuť k zemi.

Uvažujme o vysokom obvode budiča s použitím IR2117 ako príkladu.

Obvod nie je príliš zložitý a použitie budiča umožňuje najefektívnejšie využitie tranzistora.

IGBT

Ďalšou zaujímavou triedou polovodičových zariadení, ktoré možno použiť ako spínač, je bipolárny tranzistor s izolovaným hradlom (IGBT).

Spájajú výhody MOS aj bipolárnych tranzistorov: sú riadené napätím, majú veľké hodnoty maximálnych prípustných napätí a prúdov.

Kľúč na IGBT môžete ovládať rovnakým spôsobom ako kľúč na MOSFET. Vzhľadom na to, že IGBT sa používajú viac v výkonovej elektroniky, zvyčajne sa používajú v spojení s ovládačmi.

Napríklad podľa údajového listu možno IR2117 použiť na pohon IGBT.

Príkladom IGBT je IRG4BC30F.

Ovládanie AC záťaže

Všetky predchádzajúce schémy sa vyznačovali skutočnosťou, že záťaž, hoci bola silná, pracovala na jednosmerný prúd. Obvody mali jasne definovanú zem a elektrické vedenie (alebo dve vedenia - pre ovládač a záťaž).

Pre striedavé obvody sa musia použiť iné prístupy. Najbežnejšie sú použitie tyristorov, triakov a relé. O štafete budeme uvažovať o niečo neskôr, ale teraz si povedzme o prvých dvoch.

Tyristory a triaky

Tyristor je polovodičové zariadenie, ktoré môže byť v dvoch stavoch:

• otvorený - prechádza prúdom, ale iba v jednom smere,
• uzavretý - neprechádza prúdom.

Keďže tyristorom prechádza prúd iba jedným smerom, nie je veľmi vhodný na zapínanie a vypínanie záťaže. Polovičný čas pre každý cyklus striedavého prúdu je nečinný. V stmievači je však možné použiť tyristor. Tam sa dá použiť na ovládanie výkonu, pričom sa odpojí časť potrebného výkonu z výkonovej vlny.

Triak je vlastne obojsmerný tyristor. To znamená, že vám umožňuje prejsť nie polovičnými vlnami, ale plnou vlnou napájacieho napätia záťaže.

Existujú dva spôsoby, ako otvoriť triak (alebo tyristor):

• aplikujte (aspoň krátko) odblokovací prúd na riadiacu elektródu;
• aplikujte dostatočne vysoké napätie na jeho „pracovné“ elektródy.

Druhá metóda nám nevyhovuje, pretože budeme mať konštantnú amplitúdu napájacieho napätia.

Po otvorení triaku je možné ho uzavrieť prepólovaním alebo znížením prúdu cez neho na hodnotu menšiu ako je takzvaný prídržný prúd. Ale keďže je napájanie organizované striedavým prúdom, stane sa to automaticky na konci polcyklu.

Pri výbere triaku je dôležité zvážiť veľkosť prídržného prúdu ($I_H$). Ak vezmete výkonný triak s veľkým prídržným prúdom, prúd cez záťaž môže byť príliš malý a triak sa jednoducho neotvorí.

Triakový kľúč

Pre galvanické oddelenie riadiacich a silových obvodov je lepšie použiť optočlen alebo špeciálny triakový budič. Napríklad MOC3023M alebo MOC3052.

Tieto optočleny pozostávajú z infračervenej LED a fototriaku. Tento fototriak sa dá použiť na ovládanie výkonného triakového spínača.

V MOC3052 je pokles napätia na LED 3V a prúd je 60mA, takže pri pripojení k mikrokontroléru možno budete musieť použiť ďalší tranzistorový spínač.

Zabudovaný triak je určený pre napätie do 600 V a prúd do 1 A. To stačí na ovládanie výkonných domáce prístroje cez druhý mocenský triak.

Zvážte obvod na ovládanie odporovej záťaže (napríklad žiarovka).

Tento optočlen teda funguje ako triakový ovládač.

Existujú aj ovládače s nulovým detektorom - napríklad MOC3061. Spínajú sa len na začiatku periódy, čo znižuje rušenie v sieti.

Rezistory R1 a R2 sú vypočítané ako zvyčajne. Odpor odporu R3 je určený na základe špičkového napätia v napájacej sieti a odblokovacieho prúdu výkonového triaku. Ak vezmete príliš veľa - triak sa neotvorí, príliš malý - prúd bude tiecť márne. Rezistor môže potrebovať výkonný.

Bolo by užitočné pripomenúť, že 230 V v sieti (súčasný štandard pre Rusko, Ukrajinu a mnohé ďalšie krajiny) je hodnota efektívneho napätia. Špičkové napätie je $\sqrt2 \cdot 230 \cca 325\,V$.

Indukčné riadenie záťaže

Pri poháňaní indukčnej záťaže, ako je motor, alebo pri rušení v sieti môže byť napätie dostatočne veľké na to, aby sa triak spontánne otvoril. Na boj proti tomuto javu je potrebné do obvodu pridať tlmič - ide o vyhladzovací kondenzátor a odpor paralelne s triakom.

Snubber emisie moc nezlepšuje, ale je to s ním lepšie ako bez neho.

Keramický kondenzátor musí byť dimenzovaný na napätie vyššie ako je špičkové napätie v napájacom zdroji. Ešte raz si pamätajte, že pre 230 V je to 325 V. Je lepšie to brať s rezervou.

Typické hodnoty: $C_1 = 0(,)01\,uF$, $R_4 = 33\,Ohm$.

Existujú aj triakové modely, ktoré nevyžadujú snubber. Napríklad BTA06-600C.

Triakové príklady

Príklady triakov sú uvedené v tabuľke nižšie. Tu $I_H$ je prídržný prúd, $\max\ I_(T(RMS))$ je maximálny prúd, $\max\ V_(DRM)$ je maximálne napätie, $I_(GT)$ je spúšťací prúd .

Model	$I_H$	$\max\ I_(T(RMS))$	$\max\ V_(DRM)$	$I_(GT)$
BT134-600D	10 mA	4 A	600 V	5 mA
MAC97A8	10 mA	0,6 A	600 V	5 mA
Z0607	5 mA	0,8 A	600 V	5 mA
BTA06-600C	25 mA	6 A	600 V	50 mA

Relé

Elektromagnetické relé

Z pohľadu mikrokontroléra je samotné relé výkonná záťaž, navyše induktívna. Preto na zapnutie alebo vypnutie relé musíte použiť napríklad tranzistorový spínač. Schéma zapojenia a tiež zlepšenie tohto obvodu bolo diskutované skôr.

Relé presvedčia svojou jednoduchosťou a účinnosťou. Napríklad relé HLS8-22F-5VDC je riadené napätím 5 V a je schopné spínať záťaž, ktorá spotrebuje prúd až 15 A.

Polovodičové relé

Hlavná výhoda relé - jednoduchosť použitia - je zatienená niekoľkými nevýhodami:

• ide o mechanické zariadenie a kontakty sa môžu znečistiť alebo dokonca navzájom zvariť,
• pomalšia rýchlosť prepínania
• pomerne veľké spínacie prúdy,
• kontakty kliknú.

Niektoré z týchto nedostatkov sú odstránené v takzvaných polovodičových relé. Toto je v skutočnosti polovodičové zariadenia s galvanickou izoláciou, obsahujúci vo vnútri plnohodnotný výkonný kľúčový obvod.

Záver

V arzenáli máme teda dostatok spôsobov, ako ovládať záťaž, aby sme vyriešili takmer akýkoľvek problém, ktorý môže pred rádioamatérom nastať.

Kľúč na rameno! – vlastnosti použitia vysokonapäťových budičov vyrobených IR

Schematický editor

Všetky diagramy sú nakreslené v KiCADe. V poslednej dobe ho používam na svoje projekty, je veľmi pohodlný, odporúčam. S ním môžete nielen kresliť obvody, ale aj navrhovať dosky plošných spojov.

Použitie optotyristorov

Optosimistory MOS301x, MOS302x, MOS303x, MOS304x, MOS306x, MOS308x
Optotriaky patria do triedy optočlenov a poskytujú veľmi dobrú galvanickú izoláciu (asi 7500 V) medzi riadiaci obvod a zaťaženie. Tieto rádiové prvky pozostávajú z infračervenej LED pripojenej cez optický kanál k obojsmernému kremíkovému triaku. Ten môže byť doplnený o odblokovací obvod, ktorý sa spustí pri prechode napájacieho napätia cez nulu.
Tieto rádiové prvky sú obzvlášť nevyhnutné pri ovládaní výkonnejších triakov, napríklad pri implementácii relé vysoké napätie alebo veľká sila. Takéto optočleny boli koncipované na komunikáciu medzi nimi logické obvody s nízkymi napäťovými úrovňami a záťažou napájanou sieťovým napätím 220 V. Optomistor je možné umiestniť do malého DIP puzdra so šiestimi pinmi, jeho pinout a vnútorná štruktúra znázornené na obr.

Tabuľka ukazuje klasifikáciu optotriakov podľa množstva prúdu vpred cez IFT LED, ktorá otvára zariadenie, a maximálneho dopredného opakovaného napätia, ktoré triak vydrží na výstupe (VDRM). Tabuľka tiež uvádza vlastnosť triaku otvárať sa, keď napájacie napätie prechádza nulou. Na zníženie rušenia je vhodnejšie použiť triaky, ktoré sa otvoria pri prechode napájacieho napätia cez nulu.

Pokiaľ ide o prvky s detekciou nulového napájacieho napätia, ich koncový stupeň sa spustí, keď napájacie napätie prekročí určitú hranicu, zvyčajne 5 V (maximálne 20 V). Séria MOC301x a MOC302x sa častejšie používa s odporovými záťažami alebo tam, kde je potrebné vypnúť napájacie napätie záťaže. Keď je triak vo vodivom stave, maximálny pokles napätia na jeho svorkách je zvyčajne 1,8 V (maximálne 3 V) pri prúdoch do 100 mA. Prídržný prúd (IH), ktorý udržuje vodivosť výstupného stupňa opto-triaku, je 100 µA, nech je akýkoľvek (záporný alebo kladný) počas polcyklu napájacieho napätia.
Výstupný zvodový prúd vo vypnutom stave (ID) sa líši v závislosti od modelu opto-triaku. Pre optotriaky s detekciou nuly môže byť zvodový prúd vysoký až 0,5 mA, ak je LED pod napätím (tečie IF prúd).
Pri infračervenej LED spätný prúdúnik je 0,05 µA (maximálne 100 µA) a maximálny pokles napätia v smere dopredu je 1,5 V pre všetky modely opto-triaku. Maximálne povolené spätné napätie LED je 3 volty pre modely MOS301x, MOS302x a MOS303x a 6 voltov pre modely MOC304x. MOS3O6x a MOS3O8x.
Maximálne prípustné charakteristiky
Maximálny povolený prúd cez LED v nepretržitom režime nie je väčší ako 60 mA.
Maximálne impulzný prúd vo vodivom stave spínača koncového stupňa - nie viac ako 1 A.
Celkový stratový výkon optosimistora nesmie presiahnuť 250mW (maximálne 120mW pre LED a 150mW pre koncový stupeň pri T - 25°C).

Použitie optomistorov

Obrázok 2 a-d ukazuje rôzne schémy typické aplikácie optomistorov, líšiacich sa od seba charakterom záťaže a spôsobmi pripojenia záťaže a výkonu.
Rd odpor
Výpočet odporu tohto rezistora závisí od minimálneho dopredného prúdu infračervenej LED, čo zaručuje spustenie triaku. Preto Rd = (+V - 1,5) / IF.
Napríklad pre tranzistorový riadiaci obvod s optotriakom s napájacím napätím +5 V (obr. 3) a napätím otvoreného tranzistora (Uke us) rovným 0,3 V bude +V 4,7 V a IF by malo byť v rozsah medzi 15 a 50 ma pre MOS3041. IF - 20 mA by sa malo brať do úvahy, berúc do úvahy pokles účinnosti LED počas jej životnosti (5 mA rezerva), plne zabezpečujúce prevádzku optočlena s postupným zoslabovaním prúdovej sily. Máme teda:
Rv \u003d (4,7 - 1,5) / 0,02 \u003d 160 ohmov.
Treba vyzdvihnúť štandardná hodnota odpor, t.j. 150 ohmov pre MOS3041 a 100 ohmov pre MOS3020.
odpor R
Rezistor R nemusí byť zapnutý, keď je záťaž čisto odporová. Ak je však triak chránený obvodom RP - CP, najčastejšie nazývaným obvod na zhášanie iskier, odpor R umožňuje obmedziť prúd cez riadiacu elektródu optotriaku. V prípade indukčnej záťaže sú prúd prechádzajúci cez triak a napätie aplikované na obvod v protifáze. Pretože triak prestáva byť vodičom, keď prúd prechádza nulou, kondenzátor ochranného obvodu CP môže byť vybitý cez opto-triak. Potom odpor R obmedzí tento vybíjací prúd. Minimálna hodnota jeho odpor závisí od maximálneho napätia kondenzátora a maximálneho prúdu povoleného pre optotriak, preto pri napájacom napätí 220 V:
Rmin \u003d 220 V x 1,41 / 1A - 311 Ohm.
Na druhej strane príliš veľká hodnota R môže viesť k poruche. Preto berú R - 330 alebo 390 ohmov.
R.G. odpor
Rezistor RG je potrebný len vtedy, keď je vstupný odpor riadiacej elektródy veľmi vysoký, teda v prípade citlivého triaku. Hodnota odporu RG môže byť v rozsahu od 100 do 500 ohmov.
Rezistory RG a R zavádzajú triakové oneskorenie zapaľovania, ktoré bude tým väčšie, čím vyšší bude odpor týchto odporov. Reťaz Ra - Ca
Na obmedzenie rýchlosti zmeny napätia dV / dt na výstupe optotriaku je potrebný tlmiaci reťazec (obr. 2d).
Voľba hodnoty odporu odporu Ra závisí od citlivosti triaku a napätia Va, od ktorého by mal triak fungovať. Máme teda:
R + Ra = Va/IG.
Pre triak s riadiacim prúdom IG = 25mA a spúšťacím napätím Va = 20V dostaneme: R + Ra = 20 / 0,025 - 800 Ohm
alebo: Ra = 800 - 330 = 470 ohmov.
Aby sa triak rýchlo prepol, musí byť splnená nasledujúca podmienka: dV / dt \u003d 311 / Ra x Ca.
Pre MOS3020 je maximálna hodnota dV/dt 10 V/µs.
Teda: Ca = 311/(470 x 107) = 66 nF.
Zvoľte: Ca = 68 nF.
Komentujte.
Pokiaľ ide o tlmiaci reťazec, experimentálne hodnoty sú vo všeobecnosti vhodnejšie ako teoretické výpočty.
Ochrana
Pri prevádzke sa dôrazne odporúča chrániť triak a opto-triak indukčné zaťaženie alebo keď je v sieti časté rušenie.
Pre triak je iskrový RC obvod nutnosťou. Pre opto-triak s nulovou detekciou, ako je MOC3041, je to žiaduce. Odpor odporu R by sa mal zvýšiť z 27 ohmov na 330 ohmov (okrem prípadov, keď je riadený triak necitlivý).
Ak je použitý model bez detekcie nuly, potom je potrebný tlmiaci reťaz Ra - Ca.

Dnes sa podelím o výsledky mojich experimentov v oblasti riadenia záťaží pripojených k 220 voltovej domácej sieti.Totiž, urobme stmievanie - pomocou mikrokontroléra plynule rozsvietime a zhasneme žiarovku.

Na prvý pohľad nie je nič zložité -a upravte podľa seba. Ale nezabudnite, že napätie v zásuvke je premenlivé, čo znamená, že to bude trochu ťažšie. Ďalej tu bude malá teória, schéma a metóda kontroly.

Pri práci s vysokým sieťovým napätím buďte opatrní a pozorní! V žiadnom prípade sa nedotýkajte holých častí obvodu.

Tak prečo nie tento prípad použiť jednoduchý shim signál?

Ako viete, v našej predajni striedavé napätie sínusový priebeh, ako je znázornené nižšie.

Ak použijete PWM ovládanie, kláves, ktorým nastavujeme signál (napríklad triak), sa otvorí a pustí kúsky sínusoidy inú silu. V dôsledku toho nebude fungovať plynulá regulácia, ale výstupný signál bude neusporiadaný:

Aby sme sa tomu vyhli, musíme vedieť, kedy triak zapnúť a vypnúť, teda naviazať riadiaci signál na riadený. Ako? Je to jednoduché, stačí vedieť, kedy signál prechádza cez 0. Keď vieme, kde začína každá ďalšia polvlna, môžeme kľúč otvoriť v správnych okamihoch, čím dáme záťaži rovnaký výkon. A zmenou času, kedy je ovládací kľúč v otvorenom stave, môžeme plynulo meniť výstupný výkon.

Okamih prechodu sieťové napätie až 0, možno určiť pomocou optočlena. Aby sme zistili začiatok každej polvlny (negatívnej aj pozitívnej), pripojíme optočlen cez diódový mostík. Na výstupe nulového detektora teda získame krátky kladné impulzy v okamihu, keď napätie v sieti prechádza cez 0.

Pre názornosť uvediem obrázok z virtuálneho osciloskopu simulovaného obvodu v proteuse. Modrá farba zobrazuje pôvodný signál (~ 220V), červená - signál po usmernení diódový mostík. v zelenej farbe sú zobrazené impulzy na výstupe optočlena U3.

Signál z nulového detektora je možné pripojiť na vstup externého prerušenia, aby sa zachytil začiatok novej polvlny, a následne rozopnúť triak U4 (použil som BT16-600) na požadovaný čas. Na optoizoláciu som použil optotriak MOC3022 (U2).

Zostáva len vypočítať čas, na ktorý musíte triak otvoriť. Pri frekvencii sieťového napätia 50 Hz bude čas polovice cyklu (trvanie jednej polvlny) 0,01 s. To znamená, že ak otvoríme triak na 0,005 sekundy, vynecháme polovicu polvlny, výkon bude 50%, ak triak otvoríme na 0,01 sekundy (alebo viac), preskočíme celú polvlnu a výstupný výkon bude 100%. Tu je podľa mňa všetko jasné.

kód v Bascom-AVR

$regfile = "attiny2313.dat"
$kryštál = 8000000

Dim N AkoTrocha„1 – pomaly zapni žiarovku, 0 – zhasni

Konfig Int0 = Padá
Zapnuté Int0 Imp

Konfig Časovač0= časovač, Predmernica = 1024 "pretečenie za 0,032 s
Dim hmotn Akobajtov
Zapnuté Časovač0 Preplnenie

Konfig portd. 0 = Výkon
OptoAlias portd. 0
Opto= 0

povoliť Prerušenia
povoliť Časovač0
Štart Časovač0
povoliť Int0

hmotn= 195 „minimálne teplo
N= 1

počkaj 2

Do „nekonečný kolobeh

slučka

koniec

imp: "nulové prerušenie detektora."
Časovač0= hmotn „Čím väčšiu hodnotu sem zadáme, tým rýchlejšie bude časovač pretekať
ŠtartČasovač0

Ak N=1 Potom“ pomaly zapáľte lampu
Incr hmotn "zvýšiť na maximálnu hodnotu
Ak Hmotn.=255 Potom
N= 0
koniecAk
Inak"hladko uhasiť
vyhl hmotn "znížiť na minimálnu hodnotu
Ak Hmotn.=195 Potom
N= 1
koniecAk
koniecAk
vrátiť

Preplnenie: „pretečenie časovača
StopČasovač0"zastavte časovač
Opto= 1 "zapnem triak
Waitus 100
Opto= 0 "optosimistor vypnutý
vrátiť

Niekedy potrebujete slabý signál zapnite výkonnú záťaž z mikrokontroléra, napríklad lampu v miestnosti. Tento problém je obzvlášť dôležitý pre vývojárov. inteligentný dom . Prvá vec, ktorá príde na myseľ, je relé. Ale neponáhľajte sa, existuje aj lepší spôsob :)

V skutočnosti je relé úplné svinstvo. Po prvé, sú drahé a po druhé, na napájanie reléového vinutia je potrebný zosilňovací tranzistor, pretože slabá noha mikrokontroléra nie je schopná takého výkonu. No a po tretie, akékoľvek relé je veľmi ťažkopádny dizajn, najmä ak ide o výkonové relé určené pre vysoký prúd.

Ak rozprávame sa o striedavom prúde, je lepšie použiť triaky alebo tyristory. Čo to je? A teraz vám to poviem.

Ak na prstoch tyristor vyzerať ako dióda, dokonca aj zápis je podobný. V jednom smere prúd prepúšťa a v druhom ho neprepúšťa. Má však jednu vlastnosť, ktorá ho výrazne odlišuje od diódy - riadiaci vstup.
Ak nie je aplikovaný riadiaci vstup otvárací prúd, potom tyristor neprejde prúd ani v smere dopredu. Ale stojí za to dať aspoň krátky impulz, pretože sa okamžite otvorí a zostane otvorený, pokiaľ je tam priame napätie. Ak odstráňte napätie alebo otočte polaritu, potom sa tyristor uzavrie. Polarita riadiaceho napätia by mala prednostne zodpovedať anódovému napätiu.

Ak pripojiť opačná rovnobežka dva tyristory, potom to bude fungovať triak- skvelá vec na spínanie záťaže na striedavý prúd.

Na kladnej polvlne sínusoidy prechádza jedna, na zápornej druhá. A prejsť len za prítomnosti riadiaceho signálu. Ak dôjde k odstráneniu riadiaceho signálu, v ďalšom období sa oba tyristory zatvoria a obvod sa preruší. Krása a nič viac. Tu by sa mal použiť aj na riadenie zaťaženia domácnosti.

Ale je tu jedna jemnosť - prepíname napájací vysokonapäťový obvod, 220 voltov. A máme ovládač nízke napätie, pracuje pri piatich voltoch. Preto, aby sa predišlo excesom, je potrebné urobiť potenciálne rozuzlenie. To znamená, že sa uistite, že neexistuje priame spojenie medzi vysokonapäťovou a nízkonapäťovou časťou. elektrické pripojenie. Napríklad urobte optická separácia. Na to existuje špeciálna zostava - triakový optodriver MOC3041. Úžasná vec!
Pozrite si schému zapojenia – stačí pár ďalších detailov a máte napájaciu a riadiacu časť od seba oddelené. Hlavná vec je, že napätie, pre ktoré je kondenzátor navrhnutý, by malo byť jeden a pol dvakrát vyššie ako napätie vo výstupe. Pri zapínaní a vypínaní triaku sa nemôžete báť rušenia napájania. V samotnom optodrive je signál dodávaný LED diódou, čo znamená, že ho môžete bezpečne rozsvietiť z nohy mikrokontroléra bez akýchkoľvek ďalších trikov.

Vo všeobecnosti je to možné bez oddelenia a bude tiež fungovať, ale považuje sa to za dobrý tón vždy urobte potenciálne oddelenie medzi mocou a kontrolou. To je spoľahlivosť a bezpečnosť celého systému. Priemyselné riešenia sú tak jednoducho preplnené optočlenmi alebo všemožnými izolačnými zosilňovačmi.