Применение транзисторных выключателей
Транзисторные выключатели применяют как оконечные устройства электронных систем управления. С их помощью дистанционно подключают силовую сеть постоянного тока к различным электромагнитным механизмам.
В этих механизмах возможны неисправности в виде замыкания или перегрузки, что приводит к увеличению тока нагрузки сверх нормы и может быть причиной выхода из строя транзисторного выключателя. Поэтому транзисторный выключатель должен сочетать в себе функции коммутации и защиты.
Существует множество подобных устройств. Для некоторых электронных систем, например, автомобильных, преимущество отдаётся транзисторным выключателям с защитой «защёлкой». Такая защита исключает возможность перегрева элементов транзисторного выключателя при превышении тока нагрузки.
Схема выключателя
Параметры выключателя:
Напряжение питания – +12 В;
Номинальный коммутируемый ток – 2,5* А;
Падение напряжения на выключателе – 0,5 В;
Ток отключения – 2,8* А
В схеме отсутствует дополнительное сопротивление в цепи коллектора оконечного транзистора, как это имеет место в некоторых схемах, благодаря чему напряжение на нагрузке при включённом устройстве приближается к напряжению источника питания.
Транзисторный выключатель состоит из узла запуска-выключения на транзисторах VT1, VT2, резисторах R1...R4 и конденсаторе С1, предварительного каскада на транзисторе VT3 и резисторе R6, силового ключа на транзисторе VT4 и резисторе R5 и цепи защиты на стабилитроне VD1 и резисторе R7.
Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения питания на устройство транзисторы VT1, VT3 и VT4 закрыты, транзистор VT2 открыт положительным потенциалом, поступающим через резистор R3 на его базу, и шунтирует база-эмиттерный переход транзистора VT3.
Когда на входе устройства появляется управляющий сигнал (при замыкании выключателя SA1), то открывается транзистор VT1, шунтирует база-эмиттерный переход транзистора VT2, последний закрывается, и конденсатор С1 заряжается по цепи: вход управления - резистор R4 - переход б-э VT3.
При этом напряжение на базе транзистора VT4 достаточно, чтобы открыть его до насыщения. При отсутствии короткого замыкания напряжение на коллекторе VT4 становится максимальным, и его коллекторный ток поступает в нагрузку.
Стабилитрон VD1 пробивается, этого достаточно, чтобы поддерживать транзистор VT3 в открытом состоянии.
Если в цепи нагрузки имеется короткое замыкание или перегрузка, напряжение на коллекторе VT4 становится меньше напряжения пробоя стабилитрона VD1, и транзисторы VT3, VT4 закрываются, отключая нагрузку.
Для возобновления работы устройства после устранения причины перегрузки необходимо отключить и вновь включить SA1.
Изменение порога срабатывания защиты достигается подбором типа стабилитрона, как указано в таблице.
Устройство собрано на односторонней печатной плате, чертёж которой показан ниже.