MOP (burjuva olarak MOSFET), bu kısaltmadan Metal-Oksit-Yarı İletken anlamına gelir, bu transistörün yapısı netleşir.

Parmaklarda ise, içinde bir kapasitörün bir tür plakası görevi gören bir yarı iletken kanal vardır ve ikinci plaka, bir dielektrik olan ince bir silikon oksit tabakası boyunca yerleştirilmiş metal bir elektrottur. Kapıya bir voltaj uygulandığında, bu kondansatör şarj edilir ve kapının elektrik alanı, kanalda bir elektrik akımı oluşturabilen mobil yüklerin ortaya çıkması ve tahliye kanalının bir sonucu olarak kanala yükler çeker. kaynak direnci keskin bir şekilde düşer. Voltaj ne kadar yüksekse, o kadar fazla yük ve daha düşük direnç, sonuç olarak direnç yetersiz değerlere düşebilir - bir ohm'un yüzde biri ve voltajı daha da yükseltirseniz, oksit tabakası bozulur ve han transistörü .

Böyle bir transistörün bipolar olana kıyasla avantajı açıktır - geçide voltaj uygulanmalıdır, ancak bir dielektrik olduğu için akım sıfır olacaktır, bu da gerekli olduğu anlamına gelir. bu transistörü kontrol etme gücü yetersiz olacakaslında, kapasitör şarj edildiğinde ve deşarj edildiğinde, yalnızca anahtarlama anında tüketir.

Dezavantaj, kapasitif özelliklerinden kaynaklanmaktadır - kapıda kapasitans varlığı, açıldığında büyük bir şarj akımı gerektirir. Teoride, sonsuz küçük zaman aralıklarında sonsuza eşittir. Akım bir dirençle sınırlıysa, kapasitör yavaş şarj olur - RC devresi zaman sabitinden uzaklaşamazsınız.

MOS Transistörleri P ve N kanal. Prensipleri aynıdır, tek fark kanaldaki mevcut taşıyıcıların polaritesindedir. Buna göre, kontrol voltajının farklı bir yönünde ve devreye dahil edilir. Çoğu zaman, transistörler tamamlayıcı çiftler şeklinde yapılır. Yani tamamen aynı özelliklere sahip iki model var ama bunlardan biri N, diğeri P kanalıdır. Kural olarak, işaretlemeleri bir basamakla farklılık gösterir.

En popüler bende MNP transistörler IRF630(n kanal) ve IRF9630 (p kanal) bir seferde onları her türden bir buçuk düzine ile karıştırdım. Çok büyük olmayan bir vücuda sahip olmak IÇIN-92 bu transistör kendini 9A'ya kadar çekebilir. Açık direnci sadece 0,35 Ohm'dur.
Bununla birlikte, bu oldukça eski bir transistör, şimdi daha ani şeyler var, örneğin IRF7314, aynı 9A'yı çekebilir, ancak aynı zamanda SO8 kasasına sığar - bir dizüstü bilgisayar hücresi boyutunda.

Yanaşma sorunlarından biri MOSFET transistör ve mikrodenetleyici (veya dijital devre), tam doygunluğa kadar tam teşekküllü bir açılma için, bu transistörün çok daha fazla voltajla kapıya yuvarlanması gerektiğidir. Genellikle bu yaklaşık 10 volttur ve MK maksimum 5 verebilir.
Üç seçenek vardır:

Ancak genel olarak, sürücüyü kurmak yine de daha doğrudur, çünkü kontrol sinyalleri oluşturmanın temel işlevlerine ek olarak, aynı zamanda akım koruması, bozulmaya karşı koruma, ek bir önemsiz şey olarak aşırı gerilim sağlar, açılma hızını maksimuma optimize eder, genel olarak akımını boşuna yemiyor.

Transistör seçimi de çok zor değil, özellikle de sınırlayıcı modlarla uğraşmıyorsanız. Her şeyden önce, boşaltma akımının değeri hakkında endişelenmelisiniz - I Boşaltma veya Ben D Yükünüz için maksimum akım için yüzde 10'luk bir marjla daha iyi bir transistör seçin. Sizin için bir sonraki önemli parametre V GS - Kaynak Kapısının doyma voltajı veya daha basit bir ifadeyle kontrol voltajı. Bazen yazarlar, ancak daha çok çizelgelerin dışına bakmak zorunda kalırlar. Çıktı karakteristiği Bağımlılığının grafiğini arıyor Ben D itibaren V DS farklı değerlerde V GS... Ve ne tür bir rejime sahip olacağınıza karar verirsiniz.

Örneğin, motora 8A akımla 12 voltta güç sağlamanız gerekir. Sürücü takıldı ve sadece 5 voltluk bir kontrol sinyaline sahipsin. Bu makaleden sonra akla gelen ilk şey IRF630'dur. Gerekli 8'e karşı 9A marjlı akım için uygundur. Ancak çıkış karakteristiğine bakalım:

Bu anahtara bir PWM sürecekseniz, transistörün açılma ve kapanma sürelerini araştırmanız, en yüksek olanı seçmeniz ve zamana göre, yapabileceği maksimum frekansı hesaplamanız gerekir. Bu değere Anahtarlama gecikmesi veya t açık,t kapalı, genel olarak, bunun gibi bir şey. Eh, frekans 1 / t'dir. Ayrıca deklanşör kapasitesine bakmak gereksiz olmayacaktır. C iss buna dayanarak, kapı devresindeki sınırlama direncinin yanı sıra, kapı RC devresinin şarj süresi sabitini hesaplayabilir ve hızı tahmin edebilirsiniz. Zaman sabiti PWM süresinden daha büyükse, transistör açılmaz / kapanmaz, ancak kapısındaki voltaj bu RC devresi tarafından sabit bir voltaja entegre edileceği için bazı ara durumlarda asılı kalır.

Bu transistörleri tutarken, şu gerçeği göz önünde bulundurun: statik elektrikten sadece çok korkmazlar, aynı zamanda ÇOK GÜÇLÜ... Deklanşörü statik bir şarjla delmek gerçekçi olmaktan çok daha fazlasıdır. Peki nasıl satın aldım hemen folyo içinde ve onu lehimleyene kadar çıkarmayın. Pilin arkasına önceden topraklanmış ve bir folyo şapka takınız :).

06 Ocak 2017

Pratikte, bazı güçlü elektrikli cihazları dijital bir devre (örneğin, bir mikro denetleyici) kullanarak kontrol etmek genellikle gereklidir. Bu, çok fazla akım tüketen yüksek güçlü bir LED veya elektrik şebekesinden güç alan bir cihaz olabilir. Bu soruna tipik çözümleri düşünelim.

Kontrol türleri

Geleneksel olarak, 3 grup yöntem ayırt edilebilir:

1. DC yük kontrolü.
   • Bipolar bir transistörde transistör anahtarı.
   • MOSFET transistör anahtarı.
   • IGBT transistör anahtarı.
2. AC yük kontrolü.
   • Tristör anahtarı.
   • Triyak anahtarı.
3. Evrensel bir yöntem.
   • Röle.

Kontrol yönteminin seçimi hem yük tipine hem de kullanılan dijital mantık tipine bağlıdır. Devre TTL mikro devreleri üzerine inşa edilmişse, voltajın kontrol edildiği CMOS'un aksine akım tarafından kontrol edildiği unutulmamalıdır. Bazen bu önemlidir.

Bipolar transistör anahtarı

Geçerli $ I_ (LED) \u003d 0 (,) 075 \\, A $ için kontrol akımı $ \\ beta \u003d 50 $ kat daha az olmalıdır:

Yayıcı taban bağlantısındaki voltaj düşüşünün $ V_ (EB) \u003d 0 (,) 7 \\, V $ olduğu varsayılır.

Direniş, mevcut bir boşluk payı sağlamak için aşağı yuvarlandı.

Böylece, R1 ve R2 dirençlerinin değerlerini bulduk.

Darlington transistör

Yük çok güçlüyse, içinden geçen akım birkaç ampere ulaşabilir. Yüksek güçlü transistörler için $ \\ beta $ oranı yeterli olmayabilir. (Üstelik, tablodan da görülebileceği gibi, güçlü transistörler için zaten küçüktür.)

Bu durumda, iki transistörden oluşan bir basamak kullanılabilir. İlk transistör, ikinci transistörü açan akımı kontrol eder. Böyle bir anahtarlama devresine Darlington devresi denir.

Bu devrede, iki transistörün $ \\ beta $ oranları çarpılarak çok yüksek bir akım transfer oranı elde edilir.

Transistörleri kapatma hızını artırmak için, emitör ve tabanı her biri için bir dirençle bağlayabilirsiniz.

Dirençler, temel yayıcı akımı etkilemeyecek kadar büyük olmalıdır. Tipik değerler 5 ... 12 V gerilimler için 5 ... 10 kOhm'dur.

Darlington transistörleri ayrı bir cihaz olarak üretilir. Bu tür transistörlerin örnekleri tabloda gösterilmektedir.

Aksi takdirde, tuşun çalışması aynı kalır.

Alan etkili transistör anahtarı

Gelecekte, alan etkili bir transistöre özellikle bir MOSFET, yani yalıtılmış bir kapılı alan etkili transistörler (bunlar aynı zamanda MOS, onlar da MOS) adını vereceğiz. Yalnızca voltajla kontrol edilmeleri açısından kullanışlıdırlar: kapı voltajı eşikten yüksekse, transistör açılır. Bu durumda, kontrol akımı açık veya kapalıyken transistörden akmaz. Bu, transistör açık olduğu sürece akımın aktığı bipolar transistörlere göre önemli bir avantajdır.

Ayrıca gelecekte sadece n-kanallı MOSFET'leri kullanacağız (itme-çekme devreleri için bile). Bunun nedeni, n-kanallı transistörlerin daha ucuz ve daha iyi performansa sahip olmasıdır.

En basit MOSFET anahtar devresi aşağıda gösterilmiştir.

Yine yük, drenaja "yukarıdan" bağlanır. "Aşağıdan" bağlarsanız, devre çalışmayacaktır. Gerçek şu ki, kapı ile kaynak arasındaki voltaj eşiği aşarsa transistör açılır. "Aşağıdan" bağlandığında, yük ek bir voltaj düşüşü verir ve transistör tam olarak açılmayabilir veya açılmayabilir.

İtme-çekme kontrolü ile, kapasitör deşarj devresi, aslında, maksimum deşarj akımının eşit olacağı bir RC zinciri oluşturur.

$ V $, transistörü çalıştıran voltajdır.

Böylece şarj-deşarj akımını 10 mA ile sınırlandırmak için 100 Ohm'luk bir direnç koymak yeterli olacaktır. Ancak direncin direnci ne kadar yüksekse, $ \\ tau \u003d RC $ zaman sabiti artacağından o kadar yavaş açılıp kapanacaktır. Transistör sık \u200b\u200bsık geçiş yapıyorsa bu önemlidir. Örneğin, bir PWM kontrolöründe.

Dikkat etmeniz gereken ana parametreler, açık transistörde eşik voltajı $ V_ (th) $, maksimum boşaltma akımı $ I_D $ ve kaynağa boşaltma direnci $ R_ (DS) $ 'dır.

Aşağıda, MOSFET özelliklerinin örneklerini içeren bir tablo bulunmaktadır.

Modeli	$ V_ {th) $	$ \\ max \\ I_D $	$ \\ max \\ R_ (DS) $
2N7000	3 inç	200 mA	5 ohm
IRFZ44N	4 inç	35 A	0,0175 Ohm
IRF630	4 inç	9 bir	0,4 ohm
IRL2505	2 inç	74 bir	0,008 Ohm

Maksimum değerler $ V_ {th) $ için verilmiştir. Gerçek şu ki, aynı partiden bile farklı transistörler için bu parametre çok farklı olabilir. Ancak maksimum değer, diyelim ki 3 V ise, bu transistörün besleme voltajı 3,3 V veya 5 V olan dijital devrelerde kullanılması garanti edilir.

Verilen transistör modellerinin drenajdan kaynağa direnci oldukça küçüktür, ancak kontrollü yükün yüksek voltajlarında bile, ısı şeklinde önemli bir gücün salınmasına yol açabileceği unutulmamalıdır.

Hızlı anahtarlama devresi

Daha önce de belirtildiği gibi, kapıda kaynağa göre voltaj eşik voltajını aşarsa, transistör açılır ve kaynağa boşaltma direnci küçüktür. Bununla birlikte, açıldığında voltaj eşik değerine keskin bir şekilde sıçrayamaz. Ve daha düşük değerlerde, transistör ısıyı dağıtan bir direnç görevi görür. Yükün sık sık açılması gerekiyorsa (örneğin, bir PWM kontrol cihazında), transistörün kapalı durumdan açık duruma ve en kısa sürede geri aktarılması önerilir.

N-kanallı transistör için yükün konumunu tekrar not edin - "üstte" bulunur. Yük boyunca voltaj düşüşü nedeniyle transistör ile toprak arasına yerleştirirseniz, kapı kaynağı voltajı eşiğin altında olabilir, transistör tamamen açılmaz ve aşırı ısınabilir ve arızalanabilir.

Alan etkili transistör sürücüsü

Yükü yine de drenaj ve toprak arasındaki n-kanallı bir transistöre bağlamanız gerekiyorsa, o zaman bir çözüm var. Üst omuz sürücüsü olan hazır bir mikro devre kullanabilirsiniz. En iyisi, transistörün üstte olması.

Bir itme-çekme devresi oluşturmak için üst ve alt kollar (örneğin IR2151) için sürücüler de mevcuttur, ancak bu, yükün basit bir şekilde açılması için gerekli değildir. Bu, yük "havada asılı" bırakılamıyorsa, ancak yere çekilmesi gerekiyorsa gereklidir.

Örnek olarak IR2117'yi kullanarak üst kol sürücü devresine bakalım.

Devre çok karmaşık değildir ve bir sürücü kullanmak, transistörün en verimli şekilde kullanılmasını sağlar.

IGBT

Anahtar olarak kullanılabilen bir başka ilginç yarı iletken cihaz sınıfı, yalıtılmış geçit bipolar transistörleridir (IGBT'ler).

Hem MOS hem de bipolar transistörlerin avantajlarını birleştirirler: voltaj kontrollüdürler, izin verilen maksimum voltaj ve akımlara sahiptirler.

IGBT anahtarı, MOSFET anahtarı ile aynı şekilde kontrol edilebilir. IGBT'ler daha çok güç elektroniğinde kullanıldıkları için genellikle sürücülerle birlikte kullanılırlar.

Örneğin, veri sayfasına göre, IR2117 bir IGBT'yi sürmek için kullanılabilir.

Bir IGBT örneği IRG4BC30F'dir.

AC yük kontrolü

Önceki tüm devreler, yükün güçlü olmasına rağmen doğru akımla çalıştırılmasıyla ayırt edildi. Devrelerin iyi tanımlanmış bir toprak ve güç hattı (veya kontrolör ve yük için iki hat) vardı.

AC devreleri için başka yaklaşımlar kullanmanız gerekir. En yaygın olanı tristör, triyak ve rölelerin kullanılmasıdır. Röleyi biraz sonra ele alacağız, ancak şimdilik ilk ikisinden bahsedelim.

Tristörler ve triyaklar

Bir tristör, iki durumda olabilen yarı iletken bir cihazdır:

• açık - akımı geçirir, ancak yalnızca bir yönde,
• kapalı - akımı geçmez.

Tristör akımı sadece bir yönde geçirdiği için yükün açılıp kapanması için pek uygun değildir. Cihaz, her alternatif akım dönemi için yarı zamana kadar boşta kalır. Bununla birlikte, bir dimmerde bir tristör kullanılabilir. Orada, besleme dalgasından gerekli gücün bir parçasını keserek gücü kontrol etmek için kullanılabilir.

Bir triyak aslında iki yönlü bir tristördür. Bu, yarım dalgaları değil, yük besleme voltajının tam dalgasını geçmenize izin verdiği anlamına gelir.

Bir triyak (veya tristör) açmanın iki yolu vardır:

• (en azından kısa bir süre için) kilit açma akımını kontrol elektroduna uygulayın;
• "çalışan" elektrotlarına yeterince yüksek voltaj uygulayın.

İkinci yöntem bize uymuyor, çünkü besleme voltajı sabit genlikte olacak.

Triyak açıldıktan sonra, polariteyi değiştirerek veya içinden geçen akımı, sözde tutma akımından daha düşük bir değere düşürerek kapatılabilir. Ancak güç kaynağı alternatif akımla düzenlendiğinden, bu otomatik olarak yarım döngünün sonunda gerçekleşecektir.

Bir triyak seçerken, tutma akımını ($ I_H $) dikkate almak önemlidir. Büyük bir tutma akımına sahip güçlü bir TRIAC alırsanız, yükten geçen akım çok küçük olabilir ve TRIAC açılmayabilir.

Triyak anahtarı

Kontrol ve güç devrelerinin galvanik izolasyonu için, bir optokuplör veya özel bir triyak sürücü kullanmak daha iyidir. Örneğin, MOC3023M veya MOC3052.

Bu optokuplörler bir kızılötesi LED ve bir fotosimistörden oluşur. Bu fotosimistör, güçlü bir triyak anahtarı kontrol etmek için kullanılabilir.

MOC3052'de, LED boyunca voltaj düşüşü 3 V ve akım 60 mA'dır, bu nedenle mikrodenetleyiciye bağlanırken ek bir transistör anahtarı kullanmanız gerekebilir.

Dahili triyak, 600 V'a kadar voltaj ve 1 A'ya kadar akım için tasarlanmıştır. Bu, güçlü ev aletlerini ikinci bir güç triyak aracılığıyla kontrol etmek için yeterlidir.

Dirençli bir yük için bir kontrol devresi düşünün (örneğin, bir akkor lamba).

Böylece, bu optocoupler bir triyak sürücüsü olarak işlev görür.

Sıfır dedektörlü sürücüler de vardır - örneğin, MOC3061. Sadece periyodun başında devreye girerler, bu da şebekedeki paraziti azaltır.

Dirençler R1 ve R2 her zamanki gibi hesaplanır. Direnç R3'ün direnci, besleme ağındaki tepe voltajına ve güç triyakının kilit açma akımına göre belirlenir. Çok fazla alırsanız - triyak açılmayacak, çok küçük - akım boşuna akacaktır. Direnç, güçlü bir direnç gerektirebilir.

Elektrik şebekesindeki 230 V'un (Rusya, Ukrayna ve diğer birçok ülke için mevcut standart) etkin voltajın değeri olduğunu hatırlamak faydalı olacaktır. Tepe voltajı $ \\ sqrt2 \\ cdot 230 \\ yaklaşık 325 \\, V $ şeklindedir.

Endüktif yük kontrolü

Elektrik motoru gibi endüktif bir yük sürerken veya şebekede parazit olduğunda, voltaj triyakın kendiliğinden açılmasına yetecek kadar yüksek olabilir. Bu fenomenle mücadele etmek için, devreye bir snubber eklemek gerekir - bu, triyakla paralel bir yumuşatıcı kapasitör ve bir dirençtir.

Snubber, durumu emisyonlarla büyük ölçüde iyileştirmez, ancak onunla, onsuz olmaktan daha iyidir.

Seramik kondansatör, en yüksek besleme voltajından daha yüksek bir voltaj için derecelendirilmelidir. Bir kez daha, 230 V için 325 V olduğunu unutmayın. Bir marjla almak daha iyidir.

Tipik değerler: $ C_1 \u003d 0 (,) 01 \\, μF $, $ R_4 \u003d 33 \\, Ohm $.

Ayrıca söndürücü gerektirmeyen triyak modelleri de vardır. Örneğin, BTA06-600C.

Triyak örnekleri

Triyak örnekleri aşağıdaki tabloda gösterilmektedir. Burada $ I_H $ tutma akımı, $ \\ max \\ I_ (T (RMS)) $ maksimum akım, $ \\ max \\ V_ (DRM) $ maksimum gerilim, $ I_ (GT) $ ateşleme akımıdır .

Modeli	$ I_H $	$ \\ max \\ I_ (T (RMS)) $	$ \\ max \\ V_ (DRM) $	$ I_ (GT) $
BT134-600D	10 mA	4 bir	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 bir	600 V	50 mA

Röle

Elektromanyetik röleler

Mikrodenetleyicinin bakış açısından, rölenin kendisi güçlü bir yüktür ve bunda endüktiftir. Bu nedenle, röleyi açmak veya kapatmak için, örneğin bir transistör anahtarı kullanmanız gerekir. Bağlantı şeması ve ayrıca bu devrenin iyileştirilmesi daha önce tartışılmıştı.

Röleler, basitlikleri ve verimlilikleri ile etkileyicidir. Örneğin, HLS8-22F-5VDC rölesi 5 V'luk bir voltajla kontrol edilir ve 15 A'ya kadar akım tüketen bir yükü anahtarlama yeteneğine sahiptir.

Katı Hal Röleleri

Rölenin temel avantajı - kullanım kolaylığı - birkaç dezavantajın gölgesinde kalmıştır:

• mekanik bir cihazdır ve kontaklar kirlenebilir veya birbirine kaynaklanabilir,
• düşük anahtarlama hızı,
• nispeten yüksek anahtarlama akımları,
• kişiler tıklayın.

Bu eksikliklerin bir kısmı sözde katı hal röleleri ile giderilmektedir. Aslında bunlar, içinde güçlü bir anahtarın tam bir devresini içeren galvanik izolasyonlu yarı iletken cihazlardır.

Sonuç

Böylece cephaneliğimizde, bir radyo amatörünün karşılaşabileceği hemen hemen her sorunu çözmek için yeterli yük kontrol yöntemine sahibiz.

Anahtar omuzda! - IR tarafından üretilen yüksek voltajlı sürücülerin kullanım özellikleri

Şematik düzenleyici

Tüm diyagramlar KiCAD'de çizilir. Son zamanlarda projelerim için kullanıyorum, çok uygun, tavsiye ederim. Yardımı ile sadece diyagramlar çizemez, aynı zamanda baskılı devre kartları da tasarlayabilirsiniz.

Optotistörleri kullanma

Optosimistörler MOS301x, MOS302x, MOS303x, MOS304x, MOS306x, MOS308x
Optosimistörler, optokuplör sınıfına aittir ve kontrol devresi ile yük arasında çok iyi galvanik izolasyon (yaklaşık 7500 V) sağlar. Bu radyoelementler, bir optik kanal aracılığıyla iki yönlü bir silikon triyak'a bağlanan bir kızılötesi LED'den oluşur. İkincisi, besleme voltajı sıfırdan geçtiğinde tetiklenen bir kilit açma devresi ile desteklenebilir.
Bu radyo elemanları, daha güçlü triyakları kontrol ederken, örneğin yüksek voltaj veya yüksek güç röleleri uygularken özellikle vazgeçilmezdir. Bu tür optokuplörler, düşük voltaj seviyeli mantık devreleri ve 220 V şebeke voltajı ile çalışan bir yük arasındaki iletişim için tasarlanmıştır. Bir opto-simistör, altı pimli küçük boyutlu bir DIP paketine yerleştirilebilir; Şekil 1'de gösterilmiştir.

Tablo, optosimistörlerin, cihazı açan IFT LED üzerinden ileri akım ve triyakın çıkışta (VDRM) dayanabileceği maksimum ileri tekrarlayan voltaj açısından sınıflandırılmasını göstermektedir. Tablo ayrıca triyakın besleme gerilimi sıfırdan geçtiğinde açılma özelliğini de not eder. Paraziti azaltmak için, besleme voltajının sıfır geçişinde açılan triyakların kullanılması tercih edilir.

Sıfır besleme voltajı algılayan elemanlara gelince, bunların çıkış aşaması, besleme voltajı genellikle 5 V (maksimum 20 V) olan belirli bir eşiği aştığında tetiklenir. MOS301x ve MOS302x serileri daha çok dirençli yüklerle veya yük besleme voltajının bağlantısının kesilmesi gereken durumlarda kullanılır. Triyak iletken bir durumda olduğunda, terminalleri boyunca maksimum voltaj düşüşü, 100mA'ya kadar bir akımda genellikle 1.8V'dur (maksimum 3V). Optosimistör çıkış aşamasının iletkenliğini koruyan tutma akımı (IH), besleme voltajının yarı döngüsü sırasında ne olursa olsun (negatif veya pozitif) 100μA'dır.
Çıkış aşamasının (ID) kapalı durum kaçak akımı, optozimistör modeline bağlı olarak değişir. Sıfır algılamalı opto-simistörler için, LED enerjili ise (IF akımı akarsa) kaçak akım 0,5 mA kadar yüksek olabilir.
Bir kızılötesi LED, tüm opto-simistör modelleri için 0,05 µA (maksimum 100 µA) ters kaçak akıma ve 1,5 V maksimum ileri voltaj düşüşüne sahiptir. LED'in izin verilen maksimum ters voltajı MOS301x, MOS302x ve MOS303x modelleri için 3 volt ve MOS304x modelleri için 6 volttur. MOSZO6x ve MOSZO8x.
İzin verilen maksimum özellikler
Sürekli modda LED üzerinden izin verilen maksimum akım 60mA'dan fazla değildir.
Çıkış aşaması anahtarının iletken durumundaki maksimum darbe akımı 1 A'dan fazla değildir.
Optosimistörün toplam güç dağılımı 250 mW'ı geçmemelidir (T - 25 ° C'de LED için maksimum 120 mW ve çıkış aşaması için 150 mW).

Optosimistörlerin kullanımı

Şekil 2 a-e, yükün doğası ve yük ile güç kaynağını bağlama yöntemlerinde birbirinden farklı olan tipik optosimistör uygulamalarının çeşitli şemalarını gösterir.
Direnç Rd
Bu direncin direncinin hesaplanması, triyak ateşlemeyi garanti eden kızılötesi LED'in minimum ileri akımına bağlıdır. Bu nedenle, Rd \u003d (+ V - 1.5) / IF.
Örneğin, besleme voltajı +5 V olan bir optozimistör için bir transistör kontrol devresi (Şekil 3) ve 0,3 V'a eşit bir açık transistör voltajı (Uke us) için, + V 4,7 V olacak ve IF içinde olmalıdır. MOS3041 için 15 ve 50 ma aralığı. Kullanım ömrü boyunca LED'in verimliliğindeki düşüş (5 mA marjı) dikkate alınarak IF - 20 mA benimsenmeli ve optocoupler'ın akım gücünün kademeli olarak zayıflamasıyla çalışmasını tamamen garanti altına almalıdır. Bu nedenle, elimizde:
Rv \u003d (4,7 - 1,5) / 0,02 \u003d 160 Ohm.
Standart bir direnç değeri seçilmelidir, yani MOS3041 için 150 ohm ve MOS3020 için 100 ohm.
Direnç R
Yük tamamen dirençli olduğunda direnç R'nin açılmasına gerek yoktur. Bununla birlikte, triyak, çoğunlukla kıvılcım bastırma olarak adlandırılan bir RP - CP devresi ile korunuyorsa, R direnci, akımı optosimistörün kontrol elektrodu aracılığıyla sınırlamanıza izin verir. Nitekim, endüktif bir yük durumunda, triyaktan geçen akım ve devreye uygulanan voltaj, zıt fazdadır. Akım sıfırdan geçtiğinde triyak iletken olmaktan çıktığı için, CP koruyucu devresinin kondansatörü optozimistör aracılığıyla deşarj edilebilir. Direnç R daha sonra bu deşarj akımını sınırlar. Direncinin minimum değeri, kapasitörün maksimum voltajına ve optosimistör için izin verilen maksimum akıma bağlıdır, bu nedenle, 220 V'luk bir besleme voltajı için:
Rmin \u003d 220 V x 1,41 / 1A - 311 Ohm.
Öte yandan, çok yüksek bir R değeri arızaya neden olabilir. Bu nedenle, R - 330 veya 390 ohm kabul ederler.
Direnç RG
Direnç RG, yalnızca kapının giriş direnci çok yüksek olduğunda, yani hassas bir triyak durumunda gereklidir. RG direnç değeri 100 ila 500 ohm arasında değişebilir.
Dirençler RG ve R, bu dirençlerin direnci ne kadar yüksek olursa o kadar önemli olacak bir triyak açma gecikmesi sağlar. Zincir Ra - Ca
Optosimistörün çıkışındaki voltaj dV / dt değişim oranını sınırlamak için, bir söndürücü zinciri gereklidir (Şekil 2 d).
Direnç Ra'nın direncinin değerinin seçimi, triyakın hassasiyetine ve triyakın çalışması gereken Va voltajına bağlıdır. Bu nedenle, elimizde:
R + Ra \u003d Va / IG.
Kontrol akımı IG \u003d 25mA ve ateşleme voltajı Va \u003d 20V olan bir triyak için şunu elde ederiz: R + Ra \u003d 20 / 0.025 - 800 Ohm
veya: Ra \u003d 800 - 330 \u003d 470 Ohm.
Triyakın hızlı bir şekilde değişmesi için, aşağıdaki koşulun karşılanması gerekir: dV / dt \u003d 311 / Ra x Ca.
MOS3020 için maksimum dV / dt değeri 10 V / μs'dir.
Böylece: Ca \u003d 311 / (470 x 107) \u003d 66 nF.
Seçiyoruz: Ca \u003d 68 nF.
Yorum Yap.
Snubber zincirine gelince, deneysel değerler genellikle teorik hesaplamalara tercih edilir.
Koruma
Endüktif bir yükte çalışırken veya sık ağ kesintileri durumunda triyak ve optosimistörün korunması şiddetle tavsiye edilir.
Bir triyak için, bir RC kıvılcım önleyici devresi gereklidir. MOS3041 gibi sıfır algılamalı bir opto-simistör için arzu edilir. Direnç R'nin direnci 27 ohm'dan 330 ohm'a çıkarılmalıdır (kontrollü triyak duyarsız olmadığı sürece).
Sıfır tespiti olmayan bir model kullanılıyorsa, Ra - Ca söndürücü zinciri gereklidir.

Bugün 220 voltluk bir ev ağına bağlı yüklerin yönetimi alanındaki deneylerimin sonuçlarını paylaşacağım.Yani, karartmaya başlayacağız - akkor ampulü bir mikrodenetleyici kullanarak sorunsuz bir şekilde yakıp söndüreceğiz.

İlk bakışta burada karmaşık bir şey yok - ve zevkinize göre ayarlayın. Ancak çıkıştaki voltajın değişken olduğunu unutmayın, bu da bunu yapmanın biraz daha zor olacağı anlamına gelir. Ayrıca küçük bir teori, şema ve yönetim yöntemi olacaktır.

Yüksek şebeke gerilimiyle çalışırken dikkatli ve dikkatli olun! Devrenin çıplak kısımlarına asla dokunmayın.

Öyleyse neden bu durumda basit bir PWM sinyali kullanamıyorsunuz?

Bildiğiniz gibi, çıkışta, aşağıdaki şekilde olduğu gibi, sinüzoidal bir şekle sahip alternatif bir voltajımız var.

PWM kontrolünü kullanırsanız, sinyalin kontrol edildiği anahtar (örneğin bir triak) açılacak ve farklı güçteki bir sinüzoidin parçalarını yüke geçirecektir. Sonuç olarak, sorunsuz bir düzenleme işe yaramayacak, ancak çıkışta düzensiz bir sinyal olacaktır:

Bundan kaçınmak için, triyağı ne zaman açıp kapatacağımızı bilmeliyiz, yani kontrol sinyalini kontrollü olana bağlamalıyız. Nasıl? Her şey basit, sinyalin 0'dan ne zaman geçtiğini bilmek yeterli. Bir sonraki yarım dalganın nerede başladığını bilerek, anahtarı doğru anlarda açıp yüke aynı gücü verebileceğiz. Ve kontrol anahtarının açık durumda olduğu zamanı değiştirerek, çıkış gücünü sorunsuz bir şekilde değiştirebiliriz.

Şebeke voltajının 0'dan geçtiği an bir optocoupler kullanılarak belirlenebilir. Her bir yarım dalganın (hem negatif hem de pozitif) başlangıcını tespit etmek için, optokuplör bir diyot köprüsü üzerinden bağlanır. Böylece sıfır dedektörünün çıkışında elde ederiz.kısa ağdaki voltaj 0'dan geçtiği anda pozitif darbeler.

Netlik sağlamak için, proteusta modellenmiş bir devrenin sanal bir osiloskopundan bir resim vereceğim. Orijinal sinyal (~ 220V) mavi renkte gösterilir, diyot köprüsü tarafından düzeltildikten sonra sinyal kırmızıyla gösterilir. Optokuplör U3'ün çıkışındaki darbeler yeşil renkte gösterilmiştir.

Sıfır dedektöründen gelen sinyal, yeni bir yarım dalganın başlangıcını yakalamak için harici kesme girişine uygulanabilir ve ardından gerekli süre boyunca U4 triyakını (BT16-600 kullandım) açabilir. Opto-dekuplaj için MOC3022 (U2) optocoupler'ı kullandım.

Sadece triyakı açmanız gereken zamanı hesaplamak için kalır. 50 Hz şebeke voltajı frekansı ile, yarı döngü süresi (bir yarım dalganın süresi) 0,01 saniye olacaktır. Yani, triyakı 0.005 saniye açarsak, yarım dalganın yarısını atlayacağız, güç% 50 olacak, triyakı 0.01 saniye (veya daha fazla) açarsak, tüm yarım dalgayı atlayacağız. ve verilen güç% 100 olacaktır. Burada her şeyin açık olduğunu düşünüyorum.

bascom-AVR'deki kod

$ regfile \u003d "attiny2313.dat"
$ kristal = 8000000

Karart N GibiBit"Ampulü 1-akıcı bir şekilde yak, 0-söndür

Yapılandırma Int0 \u003d Düşen
Açık Int0 Imp

Yapılandırma Zamanlayıcı0= Zamanlayıcı, Ön Ölçek \u003d 1024 "0,032 saniyede taşma
Karart Wt GibiBayt
Açık Zamanlayıcı0 Perepolnenie

Yapılandırma Portd. 0 \u003d Çıktı
OptoTakma adPortd. 0
Opto= 0

etkinleştirme Kesmeler
etkinleştirme Zamanlayıcı0
Başlat Zamanlayıcı0
etkinleştirme Int0

Wt= 195 "minimum parlaklık
N= 1

Bekle 2

Yapmak "sonsuz döngü

Döngü

Son

İmp: "sıfır detektör kesintisi
Zamanlayıcı0\u003d Wt "Buraya koyduğumuz değer ne kadar yüksekse, zamanlayıcı o kadar hızlı taşar
BaşlatZamanlayıcı0

Eğer N \u003d 1 Sonra"lambayı yumuşak bir şekilde yak
Incr Wt "maksimum değere yükselt
Eğer Ağırlık \u003d 255 Sonra
N= 0
SonEğer
Başka"yavaşça söndür
Aralık Wt "minimum değere düşür
Eğer Ağırlık \u003d 195 Sonra
N= 1
SonEğer
SonEğer
Dönüş

Perepolnenie: "zamanlayıcı taşması
DurZamanlayıcı0"zamanlayıcıyı durdur
Opto= 1 "triyak açmak
Bizi bekle 100
Opto= 0 "optosimistör kapalı
Dönüş

Bazen, mikrodenetleyiciden zayıf bir sinyalle, örneğin bir odadaki bir lambayla güçlü bir yük açmanız gerekir. Bu sorun özellikle geliştiriciler için önemlidir. akıllı ev... Akla gelen ilk şey şudur: röle... Ama acele etmeyin, daha iyi bir yol var :)

Aslında, röle tam bir saçmalık. Birincisi, pahalıdırlar ve ikincisi, röle bobinine güç sağlamak için, mikrodenetleyicinin zayıf ayağı böyle bir başarıya sahip olmadığından, yükseltici bir transistöre ihtiyaç vardır. Üçüncüsü, herhangi bir röle, özellikle yüksek akım için tasarlanmış bir güç rölesi ise, çok külfetli bir tasarımdır.

Alternatif akım söz konusu olduğunda, kullanmak daha iyidir triyaklar veya tristörler... Ne olduğunu? Ve şimdi sana söyleyeceğim.

Eğer parmaklarınızdaysa, o zaman tristör gibi görünüyor diyot, atama bile benzer. Akımı bir yönde geçirirken diğerine gitmesine izin vermez. Ama onu temelde bir diyottan ayıran bir özelliği var - kontrol girişi.
Kontrol girişine uygulamazsanız açılış akımısonra tristör İleri yönde bile akımı geçmez. Ancak, doğrudan bir voltaj olduğu sürece hemen açıldığı ve açık kaldığı için en azından kısa bir dürtü vermeye değer. Eğer bir gerilimi kaldırın veya polariteyi değiştirin, ardından tristör kapanacaktır... Kontrol voltajının polaritesi tercihen anot voltajının polaritesine uymalıdır.

Eğer bir bağlanmak ters paralel iki tristörsen anladın triyak - alternatif akımda yükleri değiştirmek için harika bir şey.

Sinüzoidin pozitif yarı dalga boyunda biri, negatif yarısından diğerine geçer. Ayrıca, yalnızca bir kontrol sinyali varsa geçilirler. Kontrol sinyali kaldırılırsa, sonraki dönemde her iki tristör de kapanacak ve devre kesilecektir. Güzellik ve başka hiçbir şey. Bu nedenle evdeki yükü kontrol etmek için kullanılmalıdır.

Ancak bir incelik var - 220 voltluk yüksek voltajlı güç devresini değiştiriyoruz. Ve bir denetleyicimiz var alçak gerilim, beş voltta çalışıyor. Bu nedenle, aşırılıklardan kaçınmak için yapmanız gereken potansiyel tazminat... Yani, yüksek voltajlı ve alçak voltajlı parçalar arasında doğrudan elektrik bağlantısı olmadığından emin olmak için. Örneğin, yapın optik ayırma... Bunun için özel bir montaj var - triyak opto sürücüsü MOC3041... Harika bir şey!
Bağlantı şemasına bakın - yalnızca birkaç ek parça vardır ve güç ve kontrol parçalarınız birbirinden ayrılmıştır. Önemli olan, kapasitörün tasarlandığı voltajın, çıkıştaki voltajdan bir buçuk kat daha yüksek olmasıdır. Triyak'ı açıp kapattığınızda elektrik kesintisinden korkamazsınız. Opto sürücünün kendisinde, sinyal bir LED tarafından sağlanır, bu da onu herhangi bir ek ayar yapmadan mikrodenetleyici ayağından güvenli bir şekilde yakabileceğiniz anlamına gelir.

Genel olarak, bir dekuplaj olmadan mümkündür ve aynı zamanda işe yarayacaktır, ancak iyi bir ton olarak kabul edilir her zaman potansiyel bir sonuç çıkar güç ve kontrol parçaları arasında. Bu, tüm sistemin hem güvenilirliği hem de güvenliğidir. Endüstriyel çözümler çok basit bir şekilde optokuplörlerle veya her tür izolasyon kuvvetlendiriciyle paketlenmiştir.