تتناول المقالة التالية استخدام mosfet كمفتاح لتبديل أحمال التيار العالي بكفاءة. يمكن أيضًا تحويل الدائرة إلى دائرة تأخير إيقاف التشغيل مع تعديلات بسيطة. طلب التصميم السيد رودريل ماسيباي.

مقارنة Mosfet مع BJT

يمكن مقارنة ترانزستور التأثير الميداني أو mosfet مع bjt أو الترانزستورات العادية ، باستثناء اختلاف واحد مهم.

يعد mosfet جهازًا يعتمد على الجهد على عكس BJTs التي هي أجهزة تعتمد على التيار ، مما يعني أن mosfet سيتحول إلى وضع التشغيل بالكامل استجابةً لجهد أعلى من 5 فولت عند صفر تيار تقريبًا عبر بوابته ومصدره ، في حين أن الترانزستور العادي يطلب تيارًا أعلى نسبيًا من أجل التبديل على.

علاوة على ذلك ، يزداد هذا المطلب الحالي بشكل متناسب مع زيادة الحمل المتصل عبر جامعه. من ناحية أخرى ، ستقوم Mosfets بتبديل أي حمل محدد بغض النظر عن مستوى البوابة الحالية والتي يمكن الحفاظ عليها عند أدنى مستويات ممكنة.

لماذا Mosfet أفضل BJT

شيء جيد آخر حول تحويل mosfet هو أنها تقدم مقاومة منخفضة للغاية عبر المسار الحالي للحمل.

بالإضافة إلى ذلك ، لا يتطلب mosfet المقاوم لتشغيل البوابة ويمكن تبديله مباشرة بجهد الإمداد المتاح بشرط ألا يتجاوز بكثير علامة 12V

كل هذه الخصائص المرتبطة بـ mosfets تجعله فائزًا واضحًا عند مقارنته بـ BJTs ، خاصةً عندما يتم استخدامه كمفتاح لتشغيل الأحمال القوية مثل المصابيح المتوهجة عالية التيار ومصابيح الهالوجين والمحركات والملفات اللولبية وما إلى ذلك.

كما هو مطلوب هنا ، سنرى كيف يمكن استخدام mosfet كمفتاح لتبديل نظام ممسحة السيارة. يستهلك محرك ممسحة السيارة قدرًا كبيرًا من التيار ويتم تحويله عادةً من خلال مرحلة عازلة مثل المرحلات ومنافذ SSR وما إلى ذلك. ومع ذلك ، يمكن أن تكون المرحلات عرضة للتآكل والتمزق بينما قد تكون أجهزة SSR مكلفة للغاية.

استخدام Mosfet كمفتاح

يمكن أن يكون الخيار الأبسط في شكل مفتاح mosfet ، دعنا نتعلم تفاصيل الدائرة نفسها.

كما هو موضح في الرسم البياني للدائرة ، فإن mosfet يشكل جهاز التحكم الرئيسي دون أي مضاعفات عمليا حوله.

مفتاح عند بوابته يمكن استخدامه لتشغيل mosfet ومقاوم لإبقاء بوابة mosfet إلى منطق سلبي عندما يكون المفتاح في وضع OFF.

يؤدي الضغط على المفتاح إلى تزويد mosfet بجهد البوابة المطلوب بالنسبة لمصدره الذي يكون عند احتمال الصفر.

“تحكم متغير السرعة لمحرك التيار المستمر ”

يعمل المشغل على الفور على تشغيل mosfet بحيث يصبح الحمل المتصل بذراع التصريف في وضع التشغيل الكامل وتشغيله.

مع وجود جهاز ممسحة متصل بهذه النقطة ، فإنه يجعله يمسح لفترة طويلة يظل المحول مضغوطًا.

يتطلب نظام المساحات أحيانًا ميزة تأخير لتمكين بضع دقائق من إجراء المسح قبل التوقف.

مع تعديل بسيط ، يمكن ببساطة تحويل الدائرة المذكورة أعلاه إلى دائرة تأخير إيقاف.

استخدام Mosfet كمؤقت تأخير

كما هو موضح في الرسم البياني أدناه ، تتم إضافة مكثف بعد التبديل مباشرة وعبر المقاوم 1M.

عندما يتم تشغيل المفتاح مؤقتًا ، يتم تبديل الحمل إلى وضع التشغيل وكذلك يقوم المكثف بشحن الشحن وتخزينه فيه.

عرض فيديو

عند إيقاف تشغيل المفتاح ، يستمر الحمل في تلقي الطاقة نظرًا لأن الجهد المخزن في المكثف يحافظ على جهد البوابة ويبقيه في وضع التشغيل.

ومع ذلك ، يتم تفريغ المكثف تدريجيًا عبر المقاوم 1M وعندما ينخفض الجهد أقل من 3 فولت ، لم يعد mosfet قادرًا على الصمود ، ويتم إيقاف تشغيل النظام بالكامل.

تعتمد فترة التأخير على قيمة المكثف وقيم المقاوم ، وزيادة أي منهما أو كليهما يزيد من فترة التأخير بشكل متناسب.

حساب التأخير

لحساب التأخير الناتج عن ثابت RC ، يمكننا استخدام الصيغة التالية:

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

V هو عتبة الجهد الذي من المفترض أن يتم إيقاف تشغيل mosfet أو يبدأ فقط في التشغيل.
V0 هو جهد الإمداد أو Vcc
R هي مقاومة التفريغ (Ω) المتصلة بالتوازي مع المكثف.
C (قيمة المكثف (F) في مثال 100 فائق التوهج)
ر (وقت التفريغ الذي نريد حساب (ق))

نريد أن نعرف التأخير (ر) = يكون^{(-t / RC)} = V / V0.1

-t / RC = Ln (V / V0)

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

مثال على الحل

إذا حددنا عتبة السعة ، فقم بتشغيل / إيقاف قيمة mosfet على أنها 2.1 فولت ، والجهد الكهربائي مثل 12 فولت ، والمقاومة 100 كيلو ، والمكثف كـ 100 فائق التوهج ، يمكن حساب التأخير الذي سيتم بعده إيقاف تشغيل mosfet تقريبًا عن طريق حل المعادلة مثل المعطى أدناه:

ر = -Ln (2.1 / 12) × 100000 × 0.0001

ر = 17.42 ثانية

وبالتالي من النتائج وجدنا أن التأخير سيكون حوالي 17 ثانية

عمل مؤقت طويل المدة

يمكن تصميم مؤقت طويل نسبيًا باستخدام مفهوم mosfet الموضح أعلاه لتبديل الأحمال الثقيلة.

يوضح الرسم البياني التالي إجراءات تنفيذه.

إن تضمين ترانزستور PNP إضافي وبعض المكونات السلبية الأخرى يمكّن الدائرة من إنتاج فترة تأخير أعلى. يمكن تعديل التوقيتات بشكل مناسب عن طريق تغيير المكثف والمقاوم المتصلين عبر قاعدة الترانزستور.