Një triac ("triac" në terminologjinë amerikane) është një tiristor simetrik me dy drejtime. Triacët janë shumë të përshtatshëm për sistemet e kontrollit kyç në qarqet AC. Si rezultat, ata praktikisht hoqën tiristorët nga pajisjet shtëpiake (makinat larëse, fshesat me korrent, etj.).

Triaku nuk ka anodë dhe katodë. Tre daljet e tij quhen: UE (elektroda e kontrollit), SEU (elektroda e fuqisë e vendosur më afër UE), SE (elektroda e fuqisë në bazën e pajisjes). Ekzistojnë gjithashtu emra të ngjashëm të huaj të adoptuar në triac, përkatësisht, "G" (Gate), "T1" (Terminali kryesor 1) dhe "T2" (Terminali kryesor 2).

Triac, në varësi të dizajnit, mund të hapet me impulse pozitive dhe negative në terminalin RE. Degët karakteristike I - V janë simetrike, prandaj, rryma përmes elektrodave të fuqisë mund të jetë si hyrëse ashtu edhe dalëse. Në total, ekzistojnë katër mënyra funksionimi në kuadratet 1 ... 4 (Fig. 2.105).

Oriz. 2.105. Mënyrat e funksionimit të triacs (triacs).

Të parët që u zhvilluan ishin triacët me katër kuadrat ose, me fjalë të tjera, 4Q-TpnaKM. Për funksionimin normal, ata kërkojnë futjen e zinxhirëve LS fiksues (100 Ohm, 0.1 MK F) në qark, të cilat janë instaluar paralelisht me elektrodat e fuqisë së SEM dhe SES. Në një mënyrë kaq të thjeshtë, shkalla e rritjes së tensionit përmes triac zvogëlohet dhe alarmet e rreme eliminohen në temperatura të ngritura dhe ngarkesë të konsiderueshme induktive ose kapacitore.

Përparimet e fundit teknologjike kanë bërë të mundur krijimin e triacave me tre kuadrantë ose, me fjalë të tjera, triacs 3Q. Ata, në ndryshim nga triacët "4Q", funksionojnë në tre nga katër kuadratet dhe nuk kërkojnë zinxhirë JAS. Parametrat tipikë të 3Q-TpnaKOB Hi-Com BTA208… 225 nga Philips: tensioni maksimal i ndërrimit 600… 800 V, rryma e seksionit të fuqisë 8… 25 A, rryma e hapjes së portës (SE) 2… 50 mA, kuti SMD me madhësi të vogël.

Qarqet për lidhjen e triacëve me MK mund të ndahen me kusht në dy grupe: pa izolim nga rrjeti 220 V (Fig. 2.106, a… r) dhe me izolim galvanik (Fig. 2.107, a… l).

Disa vërejtje. Llojet e triacave të treguara në diagrame janë monotone, kryesisht KU208x, BTxxx, MACxxx. Kjo është bërë me qëllim për të tërhequr vëmendjen te qarku i pjesës së kontrollit të tensionit të ulët, pasi është më afër MK. Në praktikë, ju mund të përdorni lloje të tjera të triacëve, duke monitoruar fuqinë e tyre të daljes dhe amplituda e rrymës së kontrollit.

Si rregull, nuk ka zinxhirë amortizues në seksionin e fuqisë në diagrame. Ky është një thjeshtim për të mos rrëmuar shifrat, pasi supozohet se rezistenca e ngarkesës RH është thjesht aktive në natyrë. Në jetën reale, amortizimi është i nevojshëm për triacët 4Q nëse ngarkesa ka një komponent të rëndësishëm induktiv ose kapacitiv.

a) Një nivel i LARTË në daljen MK hap transistorin VT1, përmes të cilit ndizet triaku VS1. Varistor RU1 mbron triakun nga rritjet e tensionit, duke filluar nga një prag prej 470 V (varg 423 ... 517 V). Kjo është e rëndësishme për natyrën induktive të ngarkesës jR H;

b) të ngjashme me Fig. 2.106, por me një polaritet të ndryshëm të sinjalit në daljen MK dhe me një transistor VT1 të një strukture të ndryshme, i cili shërben si një inverter i tensionit. Për shkak të rezistencës së ulët të rezistencës R2, imuniteti ndaj zhurmës rritet. Rezistenca e rezistencës R2 zgjidhet sipas të njëjtave kritere si për qarqet e bazuara në tiristor;

Oriz. 2.106. Diagramet e lidhjes së triacëve në MK pa izolim galvanik.

c) transistori i tensionit të lartë GU2 mbyll urën diagonale të diodës VD1 në një nivel të ulët në linjën MK. Transistori VT1 në momentin e rifillimit të MK është në gjendje të hapur për shkak të rezistencës R1, ndërsa triac VS1 mbyllet dhe rryma nuk rrjedh përmes ngarkesës R H;

d) kontroll i drejtpërdrejtë i triakut VS1 nga një ose më shumë dalje MK. Linjat paralelizuese përdoren kur ka rrymë kontrolli të pamjaftueshme (treguar me një vijë me pika). Rryma përmes ngarkesës R H nuk është më shumë se 150 mA. Zëvendësimet e mundshme: VS1 - MAC97A8, VD2 - KC147A.

a) Triac VS1 ndizet / fiket në prani / mungesë të impulseve 50 ... 100 kHz të krijuara nga dalja MK. Transformatori izolues T1 është i mbështjellë në një unazë prej ferriti N30 dhe përmban 15 rrotullime në mbështjelljen I dhe 45 rrotullime teli PEV-0.2 në mbështjelljen II;

b) një qark të thjeshtë shkëputjeje transformatori. Triac VS1 ndizet me impulse të shkurtra nga dalja MK. Rryma e kontrollit varet nga raporti i transformimit 77;

Oriz. 2.107. Skemat për izolimin galvanik të MK nga triakët.

c) një transformator izolues T1 është mbështjellë në një unazë ferriti M1000HM me dimensione K20xl2x6 dhe përmban 60 rrotullime në mbështjelljen I dhe 120 rrotullime teli PEV-0.2 në mbështjelljen II. Zinxhiri R3, C1 ruan energjinë për ndërrimin e pulsit të transistorit K77;

d) nëse ndezja/fikja e shpeshtë e ngarkesës nuk kërkohet, atëherë rele K1 mund të përdoret për izolim galvanik. Kontaktet e tij duhet t'i rezistojnë tensionit të alternuar 220 V pa prishje. Në disa qarqe, rezistenca kufizuese e rrymës R3 është me qark të shkurtër;

e) kontaktet e çelësit të kallamit SF1 mbyllen kur rryma kalon nëpër induktorin L1, i cili është i mbështjellë në trupin e tij. Avantazhi - rezistencë jashtëzakonisht e lartë izolimi;

f) izolimi galvanik në optobashkuesin e tranzitorit VU1. Rezistenca R3 rrit imunitetin ndaj zhurmës, por mund të mungojë. Rezistenca R2 përcakton pragun e hapjes së transistorit VT1. Kur përdorni triacs KU208, TC106-10, rezistenca e rezistencës Y2 zvogëlohet në 30 ... 75 kOhm;

g) triac VS1 kontrollohet nga drejtuesi DA1 (në mënyrën e vjetër, KR1182PM1), i cili siguron një ndryshim të qetë të rrymës në ngarkesën R H, në varësi të tensionit në të gjithë kondensatorin C1. Nëse transistori i optobashkuesit W / është i mbyllur, atëherë kondensatori C1 ngarkohet nga referenca e brendshme e mikroqarkut DA1 dhe voltazhi maksimal vendoset në ngarkesë. Rezistenca R4 mund të mos jetë e pranishme nëse rezistenca R3 është e pranishme. Rezistenca R3 mund të lidhet me një qark të shkurtër me rezistencën R4 \

h) izolimi galvanik në optorezistorin VU1. Rezistenca R1 zgjedh rrymën përmes emetuesit të saj VU1 dhe, në përputhje me rrethanat, rrymën e kontrollit të triac VS1;

i) përdorimi i dy optotiristorëve VU1, UU2shch \ I komutimi i triakut VS1 në çdo periudhë të tensionit të rrjetit. Rezistenca L2 kufizon rrymën e kontrollit triac;

j) furnizimi me energji elektrike i hyrjes UE triac VS1 kryhet nga një dredha-dredha e veçantë me tension të ulët të transformatorit industrial T1TPP235-220 / 110-50;

k) përdorimi i optotiristorit VU1 për të kontrolluar triakun VS1 (zëvendësimi i KU208D1). Nga dy rezistorët kufizues të rrymës R2, R3, njëra zakonisht lihet, e dyta mbyllet me një kërcyes. Zëvendësimi i urës VD1 - KTs407A ose katër diodave të veçanta KD226.

Një burim:
Ryumik, S. M., 1000 dhe një qark mikrokontrollues. Çështje 2,: LR Dodeka-XX1, 2011 .-- 400 f.: ill. + CD. - (Seria "Sistemet e programueshme").

Në artikujt e mëposhtëm, do të ketë pajisje që duhet të menaxhojnë ngarkesën e jashtme. Me ngarkesë të jashtme, nënkuptoj gjithçka që është ngjitur në këmbët e mikrokontrolluesit - LED, llamba, reletë, motorë, aktivizues ... mirë, e kuptoni idenë. Dhe sado e çuditshme të jetë kjo temë, por për të shmangur përsëritjet në artikujt e mëposhtëm, unë ende guxoj të mos jem origjinal - do të më falni :). Unë do të tregoj shkurtimisht, në një formë rekomanduese, mënyrat më të zakonshme të lidhjes së ngarkesës (nëse doni të shtoni diçka, do të jem vetëm i kënaqur).
Le të pajtohemi menjëherë që po flasim për një sinjal dixhital (mikrokontrolluesi është ende një pajisje dixhitale) dhe nuk do të devijojmë nga logjika e përgjithshme: 1 -përfshirë, 0 - fikur. Le të fillojmë.

Ngarkesat DC janë: LED, llamba, rele, motorë DC, servo, aktuatorë të ndryshëm etj. Një ngarkesë e tillë lidhet më lehtë (dhe më shpesh) me një mikrokontrollues.

1.1 Lidhja ngarkesës përmes një rezistence.
Metoda më e thjeshtë dhe ndoshta më e përdorura kur bëhet fjalë për LED.

Rezistenca është e nevojshme për të kufizuar rrymën që rrjedh nëpër këmbën e mikrokontrolluesit në nivelin e lejuar. 20 mA... Quhet çakëll ose shuarje. Ju mund të llogaritni përafërsisht vlerën e rezistencës duke ditur rezistencën e ngarkesës Rн.

R shuarje =(5v / 0.02A) - Rn = 250 - Rn

Siç mund ta shihni, edhe në rastin më të keq, kur rezistenca e ngarkesës është zero, mjaftojnë 250 Ohm që rryma të mos kalojë 20 mA. Pra, nëse nuk doni të numëroni diçka atje, vendosni 300 Ohm dhe ju do të mbroni portin nga mbingarkesa. Avantazhi i kësaj metode është i dukshëm - thjeshtësia.

1.2 Lidhja ngarkesës duke përdorur një transistor bipolar.
Nëse ka ndodhur që ngarkesa juaj të konsumojë më shumë se 20 mA, atëherë, natyrisht, rezistenca nuk do të ndihmojë këtu. Është e nevojshme të rritet disi (lexoni për të rritur) rrymën. Çfarë përdoret për të përforcuar sinjalin? E drejta. Transistor!

Për forcimin është më i përshtatshëm për t'u përdorur n-p-n tranzistor qarku OE... Me këtë metodë, ju mund të lidhni një ngarkesë me një tension furnizimi më të lartë se furnizimi me energji i mikrokontrolluesit. Rezistenca në bazë është një rezistencë kufizuese. Mund të ndryshojë në një gamë të gjerë (1-10 kOhm), në çdo rast transistori do të funksionojë në modalitetin e ngopjes. Transistori mund të jetë çdo n-p-n tranzistor. Fitimi është praktikisht i parëndësishëm. Transistori zgjidhet nga rryma e kolektorit (rryma që na nevojitet) dhe voltazhi i kolektorit-emiter (tensioni që fuqizon ngarkesën). Shpërndarja e energjisë gjithashtu ka rëndësi - në mënyrë që të mos mbinxehet.

Nga ato të zakonshmet dhe lehtësisht të disponueshme, mund të përdorni BC546, BC547, BC548, BC549 me çdo germë (100 mA) dhe të njëjtën gjë do të bëjë edhe KT315 (kush ka mbetur nga stoqet e vjetra).
- Fleta e të dhënave për tranzistorin bipolar BC547

1.3 Lidhja ngarkesës duke përdorur një transistor me efekt në terren.
Por, çka nëse rryma e ngarkesës sonë është brenda dhjetë amperëve? Është e pamundur të aplikohet një transistor bipolar, pasi rrymat e kontrollit të një transistori të tillë janë të mëdha dhe ka shumë të ngjarë të kalojnë 20 mA. Dalja mund të jetë ose një transistor i përbërë (lexo më poshtë) ose një transistor me efekt në terren (aka MOS, i njohur ndryshe si MOSFET). Transistori me efekt në terren është thjesht një gjë e mrekullueshme, pasi nuk kontrollohet nga rryma, por nga potenciali në portë. Kjo bën të mundur drejtimin e rrymave të mëdha të ngarkesës me një rrymë porta mikroskopike.

Çdo transistor me efekt në terren me kanal n është i përshtatshëm për ne. Ne zgjedhim, si bipolar, për sa i përket rrymës, tensionit dhe shpërndarjes së fuqisë.

Kur ndizni transistorin me efekt në terren, duhet të merrni parasysh një numër pikash:
- meqenëse porta, në fakt, është një kondensator, atëherë në momentet e ndërrimit të tranzistorit, rryma të mëdha rrjedhin nëpër të (për një kohë të shkurtër). Për të kufizuar këto rryma, një rezistencë kufizuese vendoset në portë.
- transistori kontrollohet nga rryma të ulëta dhe nëse dalja e mikrokontrolluesit me të cilin është lidhur porta rezulton të jetë në një gjendje Z me rezistencë të lartë, punonjësi në terren do të fillojë të hapet-mbyllet në mënyrë të paparashikueshme, duke kapur ndërhyrje. Për të eliminuar këtë sjellje, këmba e mikrokontrolluesit duhet të "shtypet" në tokë me një rezistencë të rendit prej 10 kOhm.
Transistori me efekt në terren ka një pengesë në sfondin e të gjitha cilësive të tij pozitive. Çmimi që duhet paguar për kontrollin e ulët të rrymës është ngadalësia e tranzistorit. PWM, natyrisht, do të tërhiqet, por nëse tejkaloni frekuencën e lejuar, do t'ju përgjigjet me mbinxehje.

1.4 Lidhja ngarkesës duke përdorur një tranzistor të përbërë Darlington.
Një alternativë për përdorimin e një transistori me efekt në terren me një ngarkesë të lartë rryme është përdorimi i një tranzitori të përbërë Darlington. Nga pamja e jashtme, ky është i njëjti transistor, si, të themi, një bipolar, por nga brenda, një qark paraprak amplifikues përdoret për të kontrolluar një tranzistor të fuqishëm dalës. Kjo lejon që rrymat e vogla të kontrollojnë ngarkesa të fuqishme. Përdorimi i një tranzitori Darlington nuk është aq interesant sa përdorimi i një montimi të transistorëve të tillë. Ekziston një mikroqark kaq i mrekullueshëm si ULN2003. Ai përfshin deri në 7 tranzistorë Darlington, dhe secili mund të ngarkohet me një rrymë deri në 500 mA, dhe ato mund të lidhen paralelisht për të rritur rrymën.

Mikroqarku është shumë i lehtë për t'u lidhur me mikrokontrolluesin (vetëm nga këmbët në këmbë) ka një tela të përshtatshme (hyrje përballë daljes) dhe nuk kërkon rrip shtesë. Si rezultat i këtij dizajni të suksesshëm, ULN2003 përdoret gjerësisht në praktikën radio amatore. Prandaj, nuk do të jetë e vështirë për ta marrë atë.
- Fleta e të dhënave për montimin e Darlington ULN2003

Nëse keni nevojë të kontrolloni pajisjet AC (më shpesh 220v), atëherë gjithçka është më e ndërlikuar, por jo shumë.

2.1 Lidhja ngarkesës duke përdorur një stafetë.
Më e thjeshta dhe ndoshta më e besueshme është lidhja duke përdorur një stafetë. Spiralja e stafetës, në vetvete, është një ngarkesë me rrymë të lartë, kështu që nuk mund ta ndizni drejtpërdrejt te mikrokontrolluesi. Rele mund të lidhet përmes një transistori me efekt në terren ose bipolar ose përmes të njëjtit ULN2003, nëse nevojiten disa kanale.

Përparësitë e kësaj metode janë rryma e lartë e kalimit (në varësi të stafetës së zgjedhur), izolimi galvanik. Disavantazhet: shpejtësia / frekuenca e kufizuar e ndërrimit dhe veshja mekanike e pjesëve.
Nuk ka kuptim të rekomandoni diçka për përdorim - ka shumë stafetë, zgjidhni sipas parametrave dhe çmimit të nevojshëm.

2.2 Lidhja ngarkesës duke përdorur një triac (triac).
Nëse keni nevojë të kontrolloni një ngarkesë të fuqishme AC, dhe veçanërisht nëse keni nevojë të kontrolloni energjinë e furnizuar me ngarkesën (dimerët), atëherë thjesht nuk mund të bëni pa përdorimin e një triac (ose triac). Triaku hapet me një puls të shkurtër të rrymës përmes elektrodës së kontrollit (si për gjysmëvalët e tensionit negativ ashtu edhe për atë pozitiv). Triac mbyllet vetë, kur nuk ka tension në të (kur tensioni kalon zero). Këtu fillojnë vështirësitë. Mikrokontrolluesi duhet të kontrollojë momentin e kalimit të tensionit zero dhe në një moment të përcaktuar saktësisht të japë një puls për të hapur triac - ky është punësimi i vazhdueshëm i kontrolluesit. Një vështirësi tjetër është mungesa e izolimit galvanik të triakut. Duhet ta bëjmë në elementë të veçantë, duke e komplikuar skemën.

Megjithëse triacët modernë drejtohen nga një rrymë mjaft e ulët dhe mund të lidhen drejtpërdrejt (nëpërmjet një rezistence kufizuese) me mikrokontrolluesin, për arsye sigurie ato duhet të ndizen përmes pajisjeve të izolimit optik. Dhe kjo vlen jo vetëm për qarqet e kontrollit triac, por edhe për qarqet e kontrollit zero.

Një mënyrë mjaft e paqartë për të lidhur ngarkesën. Meqenëse, nga njëra anë, kërkon pjesëmarrjen aktive të mikrokontrolluesit dhe një zgjidhje relativisht komplekse qarkore. Nga ana tjetër, lejon manipulim shumë fleksibël të ngarkesës. Një tjetër disavantazh i përdorimit të triacs është një sasi e madhe e zhurmës dixhitale e krijuar gjatë funksionimit të tyre - nevojiten qarqe shtypëse.

Triacët përdoren mjaft gjerësisht, dhe në disa zona ato janë thjesht të pazëvendësueshme, kështu që marrja e tyre nuk është problem. Shumë shpesh në radio amatorët përdoren triac të llojit BT138.

06 janar 2017

Në praktikë, shpesh është e nevojshme të kontrolloni disa pajisje elektrike të fuqishme duke përdorur një qark dixhital (për shembull, një mikrokontrollues). Mund të jetë një LED i fuqishëm që tërheq shumë rrymë, ose një pajisje e mundësuar nga një rrjet elektrik. Le të shqyrtojmë zgjidhjet tipike për këtë problem.

Llojet e kontrollit

Në mënyrë konvencionale, mund të dallohen 3 grupe metodash:

1. Kontrolli i ngarkesës DC.
   • Ndërprerësi i tranzistorit në një transistor bipolar.
   • Ndërprerësi i tranzistorit MOSFET.
   • Ndërprerës i tranzistorit IGBT.
2. Kontrolli i ngarkesës AC.
   • Çelësi i tiristorit.
   • Çelësi Triac.
3. Një metodë universale.
   • Stafetë.

Zgjedhja e metodës së kontrollit varet si nga lloji i ngarkesës ashtu edhe nga lloji i logjikës dixhitale të përdorur. Nëse qarku është ndërtuar në mikroqarqe TTL, atëherë duhet të mbahet mend se ato kontrollohen nga rryma, ndryshe nga CMOS, ku kontrollohet tensioni. Ndonjëherë kjo është e rëndësishme.

Ndërprerësi i tranzistorit bipolar

Për rrymën $ I_ (LED) = 0 (,) 075 \, A $, rryma e kontrollit duhet të jetë $ \ beta = 50 $ herë më pak:

Rënia e tensionit në kryqëzimin e emetuesit-bazë supozohet të jetë $ V_ (EB) = 0 (,) 7 \, V $.

Rezistenca u rrumbullakos për të siguruar një hapësirë ​​​​për kokën aktuale.

Kështu, ne kemi gjetur vlerat e rezistencave R1 dhe R2.

Tranzistor Darlington

Nëse ngarkesa është shumë e fuqishme, atëherë rryma përmes saj mund të arrijë disa amper. Për transistorët me fuqi të lartë, raporti $ \ beta $ mund të mos jetë i mjaftueshëm. (Për më tepër, siç shihet nga tabela, për transistorët e fuqishëm është tashmë i vogël.)

Në këtë rast, mund të përdoret një kaskadë me dy transistorë. Transistori i parë kontrollon rrymën që ndez tranzitorin e dytë. Një qark i tillë komutues quhet qark Darlington.

Në këtë qark, raportet $ \ beta $ të dy transistorëve shumëzohen, duke rezultuar në një raport shumë të lartë të transferimit të rrymës.

Për të rritur shpejtësinë e fikjes së transistorëve, mund të lidhni emetuesin dhe bazën me një rezistencë për secilën.

Rezistenca duhet të jetë mjaft e madhe për të mos ndikuar në rrymën e emetuesit bazë. Vlerat tipike janë 5 ... 10 kOhm për tensionet prej 5 ... 12 V.

Transistorët Darlington prodhohen si një pajisje e veçantë. Shembuj të transistorëve të tillë janë paraqitur në tabelë.

Përndryshe, funksionimi i çelësit mbetet i njëjtë.

Çelësi i transistorit me efekt në terren

Në të ardhmen, ne do të quajmë një transistor me efekt në terren, veçanërisht një MOSFET, domethënë, transistorë me efekt në terren me një portë të izoluar (ata janë gjithashtu MOS, ata janë gjithashtu MOS). Ata janë të përshtatshëm në atë që kontrollohen ekskluzivisht nga voltazhi: nëse tensioni i portës është më i lartë se pragu, atëherë hapet transistori. Në këtë rast, rryma e kontrollit nuk rrjedh nëpër tranzistor ndërsa është i hapur ose i mbyllur. Ky është një avantazh i rëndësishëm ndaj transistorëve bipolarë, në të cilët rryma rrjedh për aq kohë sa transistori është i ndezur.

Gjithashtu në të ardhmen do të përdorim vetëm MOSFET me n kanal (madje edhe për qarqet push-tërheqëse). Kjo është për shkak se transistorët me kanal n janë më të lirë dhe kanë performancë më të mirë.

Qarku më i thjeshtë i ndërprerës MOSFET është paraqitur më poshtë.

Përsëri, ngarkesa është e lidhur "nga lart" me kullimin. Nëse e lidhni "nga poshtë", atëherë qarku nuk do të funksionojë. Fakti është se transistori hapet nëse voltazhi midis portës dhe burimit tejkalon pragun. Kur lidhet "nga poshtë", ngarkesa do të japë një rënie shtesë të tensionit dhe transistori mund të mos hapet ose të hapet jo plotësisht.

Me kontrollin push-tërheqës, qarku i shkarkimit të kondensatorit formon, në fakt, një zinxhir RC, në të cilin rryma maksimale e shkarkimit do të jetë e barabartë me

ku $ V $ është voltazhi që drejton transistorin.

Kështu, do të jetë e mjaftueshme të vendosni një rezistencë 100 Ohm në mënyrë që të kufizoni rrymën e shkarkimit në 10 mA. Por sa më e lartë të jetë rezistenca e rezistencës, aq më ngadalë do të hapet dhe mbyllet, pasi konstanta e kohës $ \ tau = RC $ do të rritet. Kjo është e rëndësishme nëse transistori ndërron shpesh. Për shembull, në një kontrollues PWM.

Parametrat kryesorë që duhet t'i kushtoni vëmendje janë tensioni i pragut $ V_ (th) $, rryma maksimale e shkarkimit $ I_D $ dhe rezistenca nga kullimi në burim $ R_ (DS) $ në transistorin e hapur.

Më poshtë është një tabelë me shembuj të karakteristikave të MOSFET.

Model	$ V_ (th) $	$ \ max \ I_D $	$ \ max \ R_ (DS) $
2N7000	3 in	200 mA	5 ohm
IRFZ44N	4 in	35 A	0,0175 Ohm
IRF630	4 in	9 A	0.4 ohm
IRL2505	2 in	74 A	0,008 Ohm

Vlerat maksimale janë dhënë për $ V_ (th) $. Fakti është se për transistorë të ndryshëm, madje edhe nga e njëjta grumbull, ky parametër mund të jetë shumë i ndryshëm. Por nëse vlera maksimale është, të themi, 3 V, atëherë ky transistor garantohet të përdoret në qarqet dixhitale me një tension furnizimi prej 3.3 V ose 5 V.

Rezistenca e kullimit në burim të modeleve të dhëna të transistorëve është mjaft e vogël, por duhet mbajtur mend se në tensione të larta të ngarkesës së kontrolluar, madje mund të çojë në lëshimin e një fuqie të konsiderueshme në formën e nxehtësisë.

Qarku i nisjes së shpejtë

Siç është përmendur tashmë, nëse voltazhi në portë në lidhje me burimin tejkalon tensionin e pragut, atëherë transistori hapet dhe rezistenca e kullimit në burim është e vogël. Sidoqoftë, voltazhi kur ndizet nuk mund të kërcejë ndjeshëm në prag. Dhe në vlera më të ulëta, transistori vepron si një rezistencë, duke shpërndarë nxehtësinë. Nëse ngarkesa duhet të ndizet shpesh (për shembull, në një kontrollues PWM), atëherë këshillohet që transistori të transferohet nga gjendja e mbyllur në gjendjen e hapur dhe të kthehet sa më shpejt të jetë e mundur.

Vini re përsëri vendndodhjen e ngarkesës për transistorin n-kanal - ai ndodhet "në krye". Nëse e vendosni midis tranzistorit dhe tokës, për shkak të një rënie të tensionit në të gjithë ngarkesën, voltazhi i burimit të portës mund të jetë më i vogël se pragu, transistori nuk do të hapet plotësisht dhe mund të mbinxehet dhe të dështojë.

Drejtues i tranzistorit me efekt në terren

Nëse ende duhet të lidhni ngarkesën me një transistor n-kanal midis kullimit dhe tokës, atëherë ekziston një zgjidhje. Ju mund të përdorni një mikroqark të gatshëm - drejtuesin e sipërm të shpatullave. E para është sepse transistori është në krye.

Drejtuesit janë gjithashtu të disponueshëm për krahët e sipërm dhe të poshtëm (për shembull, IR2151) për ndërtimin e një qarku shtytës-tërheqës, por kjo nuk kërkohet për ndezjen e thjeshtë të ngarkesës. Kjo është e nevojshme nëse ngarkesa nuk mund të lihet "e varur në ajër", por duhet të tërhiqet në tokë.

Le të shohim qarkun e drejtuesit të krahut të sipërm duke përdorur IR2117 si shembull.

Qarku nuk është shumë i komplikuar, dhe përdorimi i një drejtuesi lejon përdorimin më efikas të transistorit.

IGBT

Një tjetër klasë interesante e pajisjeve gjysmëpërçuese që mund të përdoren si ndërprerës janë transistorët bipolarë të portës së izoluar (IGBT).

Ato kombinojnë avantazhet e transistorëve MOS dhe bipolarë: ato janë të kontrolluara nga tensioni, kanë tensione dhe rryma maksimale të larta të lejueshme.

Çelësi IGBT mund të kontrollohet në të njëjtën mënyrë si çelësi MOSFET. Për shkak të faktit se IGBT-të përdoren më shumë në elektronikën e energjisë, ato zakonisht përdoren së bashku me drejtuesit.

Për shembull, sipas fletës së të dhënave, IR2117 mund të përdoret për të drejtuar një IGBT.

Një shembull i një IGBT është IRG4BC30F.

Kontrolli i ngarkesës AC

Të gjitha qarqet e mëparshme dalloheshin nga fakti se ngarkesa, megjithëse ishte e fuqishme, mundësohej nga rryma e drejtpërdrejtë. Qarqet kishin një linjë toke dhe energjie të përcaktuar mirë (ose dy linja për kontrolluesin dhe ngarkesën).

Për qarqet AC, duhet të përdorni qasje të tjera. Më të zakonshmet janë përdorimi i tiristorëve, triakëve dhe releve. Ne do ta konsiderojmë stafetën pak më vonë, por tani për tani le të flasim për dy të parat.

Tiristorët dhe triakët

Një tiristor është një pajisje gjysmëpërçuese që mund të jetë në dy gjendje:

• i hapur - kalon rrymë, por vetëm në një drejtim,
• i mbyllur - nuk kalon rrymë.

Meqenëse tiristori kalon rrymën vetëm në një drejtim, nuk është shumë i përshtatshëm për ndezjen dhe fikjen e ngarkesës. Pajisja është në punë për gjysmën e kohës për çdo periudhë të rrymës alternative. Sidoqoftë, një tiristor mund të përdoret në një dimmer. Atje mund të përdoret për të kontrolluar energjinë, duke shkëputur një pjesë të fuqisë së kërkuar nga vala e furnizimit.

Një triac është në fakt një tiristor me dy drejtime. Kjo do të thotë që ju lejon të kaloni jo gjysmë-valë, por një valë të plotë të tensionit të furnizimit të ngarkesës.

Ka dy mënyra për të hapur një triac (ose tiristor):

• aplikoni (të paktën për një kohë të shkurtër) rrymën e zhbllokimit në elektrodën e kontrollit;
• aplikoni një tension mjaft të lartë në elektrodat e tij "punuese".

Metoda e dytë nuk na përshtatet, pasi voltazhi i furnizimit do të jetë me amplitudë konstante.

Pasi të jetë hapur triaku, ai mund të mbyllet duke ndryshuar polaritetin ose duke reduktuar rrymën përmes tij në një vlerë më të vogël se e ashtuquajtura rryma mbajtëse. Por meqenëse furnizimi me energji elektrike organizohet nga rryma alternative, kjo do të ndodhë automatikisht në fund të gjysmë ciklit.

Kur zgjidhni një triac, është e rëndësishme të merrni parasysh rrymën e mbajtjes ($ I_H $). Nëse merrni një TRIAC të fuqishëm me një rrymë të madhe mbajtëse, rryma përmes ngarkesës mund të jetë shumë e vogël dhe TRIAC thjesht nuk do të hapet.

Çelësi Triac

Për izolimin galvanik të qarqeve të kontrollit dhe fuqisë, është më mirë të përdorni një optobashkues ose një drejtues të veçantë triac. Për shembull, MOC3023M ose MOC3052.

Këta optobashkues përbëhen nga një LED infra të kuqe dhe një fotosimistor. Ky fotosimistor mund të përdoret për të kontrolluar një ndërprerës të fuqishëm triac.

Në MOC3052, rënia e tensionit në LED është 3 V dhe rryma është 60 mA, kështu që kur lidheni me mikrokontrolluesin, mund t'ju duhet të përdorni një ndërprerës shtesë tranzistor.

Triac i integruar është projektuar për tension deri në 600 V dhe rrymë deri në 1 A. Kjo është e mjaftueshme për të kontrolluar pajisjet e fuqishme shtëpiake përmes një triac të dytë me fuqi.

Konsideroni një qark kontrolli për një ngarkesë rezistente (për shembull, një llambë inkandeshente).

Kështu, ky optobashkues vepron si një drejtues triac.

Ka edhe drejtues me një detektor zero - për shembull, MOC3061. Ata ndërrohen vetëm në fillim të periudhës, gjë që redukton ndërhyrjen në rrjet.

Rezistorët R1 dhe R2 llogariten si zakonisht. Rezistenca e rezistencës R3 përcaktohet në bazë të tensionit të pikut në rrjetin e furnizimit dhe rrymës së zhbllokimit të triakut të fuqisë. Nëse merrni shumë të mëdha - triaku nuk do të hapet, shumë i vogël - rryma do të rrjedhë kot. Rezistenca mund të kërkojë një të fuqishme.

Do të jetë e dobishme të kujtojmë se 230 V në rrjetin elektrik (standardi aktual për Rusinë, Ukrainën dhe shumë vende të tjera) është vlera e tensionit efektiv. Tensioni maksimal është $ \ sqrt2 \ cdot 230 \ përafërsisht 325 \, V $.

Kontroll induktiv i ngarkesës

Kur ngasni një ngarkesë induktive si një motor elektrik, ose kur ka ndërhyrje në rrjet, voltazhi mund të bëhet mjaft i lartë që triaku të hapet spontanisht. Për të luftuar këtë fenomen, është e nevojshme të shtoni një snubber në qark - ky është një kondensator zbutës dhe një rezistencë paralelisht me triac.

Snubber nuk e përmirëson shumë situatën me emetimet, por me të është më mirë se pa të.

Kondensatori qeramik duhet të vlerësohet për një tension më të lartë se tensioni i pikut të furnizimit. Edhe një herë, mbani mend se për 230 V është 325 V. Është më mirë të merret me një diferencë.

Vlerat tipike: $ C_1 = 0 (,) 01 \, μF $, $ R_4 = 33 \, Ohm $.

Ka edhe modele triac që nuk kërkojnë snubber. Për shembull, BTA06-600C.

Shembuj të triacëve

Shembuj të triacëve janë paraqitur në tabelën më poshtë. Këtu $ I_H $ është rryma mbajtëse, $ \ max \ I_ (T (RMS)) $ është rryma maksimale, $ \ max \ V_ (DRM) $ është voltazhi maksimal, $ I_ (GT) $ është rryma e ndezjes .

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

Stafetë

Reletë elektromagnetike

Nga pikëpamja e mikrokontrolluesit, vetë stafeta është një ngarkesë e fuqishme, dhe për këtë arsye induktive. Prandaj, për të ndezur ose fikur stafetën, duhet të përdorni, për shembull, një ndërprerës tranzistor. Diagrami i lidhjes dhe gjithashtu përmirësimi i këtij qarku u diskutua më herët.

Reletë bëjnë përshtypje me thjeshtësinë dhe efikasitetin e tyre. Për shembull, rele HLS8-22F-5VDC kontrollohet nga një tension prej 5 V dhe është i aftë të ndërrojë një ngarkesë që konsumon një rrymë deri në 15 A.

Reletë e gjendjes së ngurtë

Avantazhi kryesor i stafetës - lehtësia e përdorimit - është në hije nga disa disavantazhe:

• është një pajisje mekanike dhe kontaktet mund të ndoten apo edhe të bashkohen me njëri-tjetrin,
• shpejtësi më e ulët e ndërrimit,
• rryma komutuese relativisht të larta,
• klikoni kontaktet.

Disa nga këto disavantazhe eliminohen në të ashtuquajturat reletë në gjendje të ngurtë. Këto janë, në fakt, pajisje gjysmëpërçuese me izolim galvanik, që përmbajnë një qark të plotë të një ndërprerës të fuqishëm brenda.

konkluzioni

Kështu, ne kemi mjaft metoda të kontrollit të ngarkesës në arsenalin tonë për të zgjidhur pothuajse çdo problem me të cilin mund të përballet një radio amator.

Çelësi është mbi supe! - veçoritë e përdorimit të drejtuesve të tensionit të lartë të prodhuar nga IR

Redaktori skematik

Të gjitha diagramet vizatohen në KiCAD. Kohët e fundit e kam përdorur për projektet e mia, është shumë i përshtatshëm, e rekomandoj. Me ndihmën e tij, jo vetëm që mund të vizatoni diagrame, por edhe të dizajnoni bordet e qarkut të shtypur.

Ndonjëherë ju duhet të ndizni një ngarkesë të fuqishme me një sinjal të dobët nga mikrokontrolluesi, për shembull, një llambë në një dhomë. Ky problem është veçanërisht i rëndësishëm për zhvilluesit. shtëpi e zgjuar... Gjëja e parë që të vjen në mendje është stafetë... Por mos nxitoni, ka një mënyrë më të mirë :)

Në fakt, stafeta është një katrahurë e plotë. Së pari, ato janë të shtrenjta, dhe së dyti, për të fuqizuar spiralen e stafetës, nevojitet një transistor përforcues, pasi këmba e dobët e mikrokontrolluesit nuk është e aftë për një veprim të tillë. Epo, së treti, çdo stafetë është një dizajn shumë i rëndë, veçanërisht nëse është një stafetë fuqie e krijuar për rrymë të lartë.

Kur bëhet fjalë për rrymë alternative, është më mirë të përdoret triacs ose tiristorët... Cfare eshte? Dhe tani do t'ju them.

Triac BT139
Diagrami i lidhjes nga fleta e të dhënave në MOC3041

Nëse në gishta, atëherë tiristor duket si diodë, edhe emërtimi është i ngjashëm. Ai kalon rrymën në një drejtim dhe nuk e lë të shkojë në tjetrin. Por ajo ka një veçori që e dallon rrënjësisht nga një diodë - hyrjen e kontrollit.
Nëse nuk aplikoni për hyrjen e kontrollit rryma e hapjes, pastaj tiristor nuk do të kalojë rrymë as në drejtimin përpara. Por ia vlen të jepet të paktën një impuls i shkurtër, pasi hapet menjëherë dhe mbetet i hapur për sa kohë që ka një tension të drejtpërdrejtë. Nëse hiqni tensionin ose ndryshoni polaritetin, atëherë tiristori do të mbyllet... Polariteti i tensionit të kontrollit preferohet të përputhet me polaritetin e tensionit të anodës.

Nëse lidh paralele të kundërta dy tiristorë atëherë do të rezultojë triac- një gjë e shkëlqyer për ndërrimin e ngarkesave në rrymë alternative.

Në gjysmën e gjatësisë valore pozitive të sinusoidit, kalon njëra, në gjysmën negative, tjetra. Për më tepër, ato kalohen vetëm nëse ka një sinjal kontrolli. Nëse sinjali i kontrollit hiqet, atëherë në periudhën tjetër të dy tiristorët do të mbyllen dhe qarku do të prishet. Bukuria dhe asgjë tjetër. Pra, duhet të përdoret për të kontrolluar ngarkesën e shtëpisë.

Por ka një hollësi - ne kalojmë qarkun e energjisë me tension të lartë, 220 volt. Dhe ne kemi një kontrollues tension i ulët, punon në pesë volt. Prandaj, për të shmangur teprimet, duhet të bëni përfundim i mundshëm... Kjo do të thotë, për t'u siguruar që nuk ka lidhje të drejtpërdrejtë elektrike midis pjesëve të tensionit të lartë dhe të tensionit të ulët. Për shembull, bëni ndarje optike... Për këtë, ekziston një asamble e veçantë - një drejtues opto triac MOC3041... Një gjë e mrekullueshme!
Shikoni diagramin e instalimeve elektrike - ka vetëm disa pjesë shtesë dhe pjesët tuaja të fuqisë dhe kontrollit janë të ndara nga njëra-tjetra. Gjëja kryesore është që voltazhi për të cilin është projektuar kondensatori është një herë e gjysmë më i lartë se voltazhi në prizë. Ju nuk mund të keni frikë nga ndërhyrja e energjisë kur ndizni dhe fikni triac. Në vetë drejtuesin opto, sinjali furnizohet nga një LED, që do të thotë se mund ta ndizni në mënyrë të sigurt nga këmba e mikrokontrolluesit pa ndonjë ndryshim shtesë.

Në përgjithësi, është e mundur pa shkëputje dhe gjithashtu do të funksionojë, por konsiderohet një ton i mirë gjithmonë bëni një përfundim të mundshëm ndërmjet pjesës së fuqisë dhe kontrollit. Kjo është edhe besueshmëria dhe siguria e të gjithë sistemit. Zgjidhjet industriale janë të mbushura kaq thjesht me optoçiftues ose të gjitha llojet e amplifikatorëve izolues.

MOP (borgjeze MOSFET) do të thotë Metal-Oxide-Semiconductor nga kjo shkurtim, struktura e këtij transistori bëhet e qartë.

Nëse në gishta, atëherë ai ka një kanal gjysmëpërçues që shërben si një lloj pllake e një kondensatori dhe pllaka e dytë është një elektrodë metalike e vendosur përmes një shtrese të hollë oksidi silikoni, i cili është një dielektrik. Kur një tension aplikohet në portë, ky kondensator ngarkohet dhe fusha elektrike e portës tërheq ngarkesa në kanal, si rezultat i së cilës në kanal shfaqen ngarkesa të lëvizshme që mund të formojnë një rrymë elektrike dhe rezistencën e burimit të kullimit. bie ndjeshëm. Sa më i lartë të jetë tensioni, aq më shumë ngarkesa dhe aq më e ulët rezistenca, si rezultat, rezistenca mund të bjerë në vlera të pakta - të qindtat e ohmit, dhe nëse e rritni tensionin më tej, shtresa e oksidit do të prishet dhe Khan tranzistor.

Avantazhi i një transistori të tillë, në krahasim me një bipolar, është i dukshëm - duhet të aplikohet tension në portë, por meqenëse ka një dielektrik, rryma do të jetë zero, që do të thotë se kërkohet fuqia për të kontrolluar këtë tranzistor do të jetë e pakët, në fakt konsumon vetëm në momentin e ndërrimit, kur kondensatori ngarkohet dhe shkarkohet.

Disavantazhi rrjedh nga vetia e tij kondensative - prania e një kapaciteti në portë kërkon një rrymë të madhe ngarkimi kur hapet. Në teori, e barabartë me pafundësinë në intervale të pafundme kohore. Dhe nëse rryma është e kufizuar nga një rezistencë, atëherë kondensatori do të ngarkohet ngadalë - nuk mund të largoheni nga konstanta e kohës së qarkut RC.

Transistorët MOS janë P dhe N kanal. Parimi i tyre është i njëjtë, ndryshimi i vetëm është në polaritetin e transportuesve aktualë në kanal. Prandaj, në një drejtim të ndryshëm të tensionit të kontrollit dhe përfshirjes në qark. Shumë shpesh, transistorët bëhen në formën e çifteve plotësuese. Kjo do të thotë, ekzistojnë dy modele me karakteristika plotësisht identike, por njëri prej tyre është N, dhe tjetri është kanali P. Shënimi i tyre, si rregull, ndryshon me një shifër.

Unë kam më të njohurit MNP transistorët janë IRF630(n kanal) dhe IRF9630(p kanal) në një kohë i kam përzier me një duzinë e gjysmë të secilit lloj. Posedon një trup jo shumë të madh TO-92 ky tranzistor mund të tërheqë në mënyrë fantastike deri në 9A. Rezistenca e tij e hapur është vetëm 0.35 Ohm.
Sidoqoftë, ky është një tranzistor mjaft i vjetër, tani ka gjëra më të papritura, për shembull IRF7314, i aftë për të tërhequr të njëjtën 9A, por në të njëjtën kohë përshtatet në kutinë SO8 - madhësia e një qelize fletoreje.

Një nga problemet e docking MOSFET transistor dhe mikrokontrollues (ose qark dixhital) është se në mënyrë që të hapet plotësisht deri në ngopje të plotë, ky tranzistor duhet të mbështillet në portë më shumë tension. Zakonisht kjo është rreth 10 volt, dhe MK mund të japë një maksimum prej 5.
Ka tre opsione:

Por në përgjithësi, është akoma më e saktë të instaloni drejtuesin, sepse përveç funksioneve themelore të gjenerimit të sinjaleve të kontrollit, si një unazë shtesë, ai gjithashtu siguron mbrojtje aktuale, mbrojtje kundër prishjes, mbitensionit, optimizon shpejtësinë e hapjes në maksimum. , ne pergjithesi nuk e ha rrymen kot.

Zgjedhja e një transistori gjithashtu nuk është shumë e vështirë, veçanërisht nëse nuk shqetësoheni me mënyrat kufizuese. Para së gjithash, duhet të shqetësoheni për vlerën e rrymës së kullimit - I Drain ose Unë D zgjidhni një transistor për rrymën maksimale për ngarkesën tuaj, më mirë me një diferencë prej 10 përqind. Parametri tjetër i rëndësishëm për ju është V GS- tensioni i ngopjes së Source-Gate, ose, më thjesht, tensioni i kontrollit. Ndonjëherë ata e shkruajnë atë, por më shpesh ata duhet të shikojnë nga tabelat. Duke kërkuar për një grafik të varësisë së karakteristikës së daljes Unë D nga V DS në vlera të ndryshme V GS... Dhe kuptoni se çfarë regjimi do të keni.

Për shembull, ju duhet të fuqizoni motorin në 12 volt, me një rrymë prej 8A. Shoferi u bllokua dhe ju keni vetëm një sinjal kontrolli 5 volt. Gjëja e parë që më erdhi në mendje pas këtij artikulli është IRF630. I përshtatshëm për rrymë me një diferencë prej 9A kundrejt 8-it të kërkuar. Por le të shohim karakteristikën e daljes:

Nëse do të drejtoni një PWM në këtë çelës, atëherë duhet të pyesni për kohën e hapjes dhe mbylljes së tranzistorit, të zgjidhni atë më të lartë dhe, në lidhje me kohën, të llogarisni frekuencën maksimale në të cilën është e aftë. Kjo vlerë quhet Vonesa e ndërrimit ose t mbi,t fikur, në përgjithësi, diçka e tillë. Epo, frekuenca është 1 / t. Gjithashtu, nuk do të jetë e tepërt të shikoni kapacitetin e grilave. C iss bazuar në të, si dhe rezistencën kufizuese në qarkun e portës, mund të llogarisni konstantën e kohës së ngarkimit të qarkut RC të portës dhe të vlerësoni shpejtësinë. Nëse konstanta e kohës është më e madhe se periudha PWM, atëherë transistori nuk do të hapet / mbyllet, por do të varet në një gjendje të ndërmjetme, pasi voltazhi në portën e tij do të integrohet nga ky qark RC në një tension konstant.

Kur trajtoni këta transistorë, merrni parasysh faktin se ata kanë frikë nga elektriciteti statik jo vetëm fort, por SHUMË FORTË... Është më se realiste të shposh grilat me një ngarkesë statike. Pra, si e bleva atë, menjëherë në fletë metalike dhe mos e nxirr derisa ta bashkosh. Ne u vendosëm pas baterisë dhe vendosëm një kapelë prej petë :).