При построении простейших электронных устройств часто бывает необходимым включать относительно мощных потребителей постоянного тока. На первый взгляд задачу можно решить при помощи большого выключателя, но он не всегда чисто внешне может вписаться в конструкцию и механическое участие человека непозволительная роскошь в некоторых случаях.
Рассматриваемая ниже схема в большинстве используется с слаботочными источниками сигнала, например - выходы микроконтроллера, ардуино и другие. Положительные стороны схемы :
- используются простые и доступные компоненты
- не нагружается управляющий выход
- управляющее напряжение может быть отлично от требуемого напряжения нагрузки
Схема реализована на двух транзисторах, одном NPN структуры ( Т1 ) и одном PNP структуры ( Т2 ). Входной транзистор ( Т1 ) используется как вспомогательный и может быть менее мощным чем транзистор Т2. В большинстве случаев применим импортный транзистор BC847 или отечественный КТ3102. Для правильной работы транзистора в качестве ключа необходимо приложить разность потенциалов между базой и эмиттером в 0,7 вольта. Данное условие выполняется при помощи резисторов R1 и R2, на которых собран делитель управляющего напряжения. Так же резистор R2 выполняет роль защиты от ложных срабатываний, дело в том что при его отсутствии транзистор может открыться и от наводок электричества. Выбор номиналов резисторов начинают с R2 в соответствии с простой формулой R=U/I . Напряжение нам известно - 0,7В , а вот ток выбирают в зависимости от того на сколько можно *нагрузить* управляющий выход. В данном случае возьмем ток в 1мА, и соответственно получаем сопротивление в 700 Ом, ближайшее сопротивление из общепринятого ряда E12 - 680 Ом (смотрим рисунок ниже)
Резистор R1 вычисляем аналогично, приняв за управляющие напряжение, к примеру, значение в 5 вольт. Соответственно на резисторе R1 падение составит 5В-0,7В= 4,3В при токе в 1мА сопротивление равно 4,3кОм, ближайшее - 4,7кОм. На место транзистора Т2 можно поставить импортный транзистор BD136-10 или близкий отечественный аналог КТ639А , описания с подробными характеристиками легко находятся в интернете в свободном доступе. Предельный ток через транзистор составляет 1,5 ампера, но для долговечности использования в устройстве необходимо рассчитывать на ток в 1 ампер. При использовании данного транзистора необходимо использование радиатора во избежании перегрева. Для расчета номиналов резисторов R3 и R4 примем основной параметр транзистора Т2 - статический коэффициент передачи тока равный 100. Соответственно для полного открытия транзистора Т2 (получения выходного тока в 1 ампер) необходимо обеспечит ток базы в 10 мили ампер (1А/100= 0,01 А или 10мА). При коммутируемом напряжении в 24 вольта и полностью открытом транзисторе Т1 падение напряжения на резисторе R4 составит 23,3 вольта (24В-0,7В=23,3В). Отсюда вычисляем сопротивление : 23.3В / 0,01 А = 23 30 ом или близкое по ряду Е12 - 2,2кОм. Для резистора R3 требование лишь одно - при отсутствии сигнала - держать транзистор в закрытом состоянии , что позволяет применить резистор номиналом 4,7 кОм.
Ещё один не маловажный элемент схемы - защитный диод D1. Он ставится для защиты транзистора T2 от бросков напряжения в нагрузке. Это возможно когда в виде нагрузки подключается элемент с большой индуктивностью, например реле. Данный элемент подбирают по максимальному току в схеме - в данном случае 1 ампер, и напряжению - 24 вольта. Вполне возможно использование диода 1N4001. Компонент достаточно распространенный и имеет запас по электрическим характеристикам.
Ниже приведена схема с полученными значениями