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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 MIS 트랜지스터의 강력한 스위치. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 시계, 타이머, 릴레이, 부하 스위치 그림에서. 그림 1은 20...5V의 전압에서 최대 20A의 부하 전류를 스위칭하도록 설계된 강력한 전자 계전기의 변형 중 하나에 대한 다이어그램을 보여줍니다. 이 장치는 강력한 n채널 MIS 트랜지스터를 기반으로 조립됩니다. APM2556NU는 전압 게이트 소스 5,7V에서 채널 저항이 10mOhm 이하이거나 10V에서 4,5mOhm 이하입니다. 개방 채널의 이러한 낮은 저항으로 인해 이 장치를 사용하여 큰 전류를 전환할 수 있으며, 일반적으로 낮은 스위칭 주파수(단위 - 수십 킬로헤르츠)에서 방열판에 트랜지스터를 설치할 필요가 없습니다. 이 장치는 예를 들어 고전력 전원 공급 장치의 전자 출력 전압 스위치, 배터리 구동 손전등의 고전력 광원, 저전압 전기 모터, 견인 전자석 및 기타 여러 응용 분야에 사용할 수 있습니다. 전자기 계전기와 비교하여 강력한 MIS 트랜지스터를 주 스위칭 요소로 사용하면 "폐쇄 접점"의 저항이 더 낮고 번아웃 및 스파크 간섭이 없으며 전자 제어를 통해 더 높은 성능을 얻을 수 있습니다. 또한 이러한 전자 스위치는 전류가 10~20A인 전자기 계전기보다 크기와 무게가 더 작을 뿐만 아니라 제어 회로에서 소비하는 전류도 훨씬 적습니다. 전자 스위치는 리드 스위치, 멤브레인 또는 전도성 코팅이 있는 고무와 같이 고정되지 않은 두 개의 작은 크기 버튼으로 제어할 수 있습니다.
그림에서. 치수 비교를 위해 그림 2는 접점이 7A의 전류를 전환하도록 설계된 Omron의 전자기 계전기 G2L-20A-P와 MIS 트랜지스터를 기반으로 한 전자 계전기의 프로토타입을 보여줍니다. 상대적으로 넓은 설치 공간에도 불구하고 전자 장치는 부피를 XNUMX배나 적게 차지하고(버튼과 LED는 보드 외부에 장착됨) 훨씬 가볍습니다.
장치의 입력에 전압이 가해지면 전계 효과 트랜지스터 VT2는 닫힌 상태로 유지되고 출력에 연결된 부하는 전원이 차단된 상태로 유지되며 LED HL1은 꺼진 상태로 유지됩니다. 부하에 전압을 가하려면 SB1 버튼을 짧게 눌러야 합니다. 이로 인해 트랜지스터 VT1이 열리고 그 다음에는 트랜지스터 VT2가 열립니다. 켜진 LED HL1은 부하에 공급되는 전압을 알려줍니다. 커패시터 C3 및 C4와 C1, C2, C5, C6은 트랜지스터 상태에 대한 다양한 노이즈의 영향을 제거합니다. 다이오드 VD2-VD5는 입력 전압이 약 3V로 떨어지면 장치가 강제로 꺼지도록 설계되어 전계 효과 트랜지스터 VT2가 과열되는 것을 방지합니다. 사실 트랜지스터 VT2의 게이트-소스 전압이 크게 감소하면 채널 저항이 급격히 증가하고 결과적으로 특히 높은 부하 전류에서 방출되는 열량이 증가합니다. 전계 효과 트랜지스터가 과열되는 것을 방지하기 위해 두 트랜지스터를 모두 닫는 회로 R5VD2-VD5가 제공됩니다. 배리스터 RU1 및 제너 다이오드 VD1은 예를 들어 장치의 입력 또는 출력에 연결된 전기 모터의 자체 유도 EMF 또는 우발적인 전압 서지로부터 상대적으로 낮은 전압 전계 효과 트랜지스터를 보호합니다. 드라이버(또는 기타 금속 물체)로 트랜지스터 VT2의 게이트를 만지면 정전기로 인한 손상이 발생할 수 있습니다. 장치를 끄려면 SB2 버튼의 접점을 짧게 닫는 것으로 충분합니다. 저전력 소형 버튼뿐만 아니라 2개의 옵토커플러 또는 저전력 리드 릴레이를 사용하여 트랜지스터 VTXNUMX의 상태를 제어할 수 있습니다. 스위치가 꺼지면 스위치는 사실상 에너지를 소비하지 않습니다. 장치의 실험 샘플은 표면 장착을 통해 유리 섬유로 만들어진 46x27mm 크기의 장착 플레이트에 장착되었습니다. 고전류 회로는 단면적이 1,2mm 이상인 짧은 장착 와이어 단면으로 구성됩니다. 소형 T2556 패키지의 APM0252NU 트랜지스터는 25V의 최대 드레인-소스 전압을 허용합니다. 40A의 드레인 전류와 10V의 게이트-소스 전압 또는 20V의 게이트-소스 전압으로 4,5A의 경우 일반적인 개방 채널 저항 값은 각각 4,5mΩ과 7,5mΩ을 초과하지 않습니다. 하우징 온도 25°C에서 트랜지스터의 최대 허용 일정 드레인 전류는 60A입니다. 높은 부하 전류와 감소된 공급 전압에서 작동하는 경우 트랜지스터는 최소 7cm2의 유용한 표면적을 가진 방열판에 납땜되어야 합니다. 트랜지스터를 설치할 때에는 정전기에 의한 파손을 방지하기 위한 조치가 필요합니다. 스텝다운 스위칭 전압 조정기에 사용하도록 설계된 APM2556NU 트랜지스터는 현재 최신 고성능 비디오 카드 및 컴퓨터 마더보드에 널리 사용됩니다. 이 트랜지스터는 병렬로 연결된 2510개의 소형 APM8,5NU 트랜지스터(10MOhm 2556V)로 대체할 수 있지만 개방 채널 저항은 두 배이거나 낮은 게이트-소스 전압으로 제어되는 기타 유사한 트랜지스터가 있습니다. APMXNUMXNU보다 채널 저항이 큰 트랜지스터를 사용하는 경우 동일한 유형의 여러 전계 효과 트랜지스터를 병렬로 연결하여 스위칭 소자의 낮은 저항을 유지할 수 있습니다. 2SA733B 트랜지스터를 2SA733, 2SA992, SS9015, KT3107, KT6112 시리즈 중 하나로 교체할 수 있습니다. BZV55C15 대신 제너 다이오드 1 N4744A, TZMC-15, 2S215ZH, KS215ZHA가 적합하고 1N4148 대신 다이오드 1 N914 (또는 KD522, KD521 시리즈 중 하나)가 적합합니다. LED - KIPD40, KIPD66 시리즈와 같이 광 출력이 증가된 모든 범용. 각각의 특정 부하 전압에 대해 LED의 정격 전류를 초과하지 않도록 저항 R6을 선택해야 합니다. 산화물 커패시터 - K50-68, K53-19 또는 수입품. 나머지는 K10-17, K10-50이다. 배리스터 FNR-05K220은 FNR-18K22과 같은 저전력 05~180V로 교체할 수 있습니다. 서비스 가능한 부품으로 정확하게 조립된 장치는 조정할 필요가 없습니다. 애플리케이션의 특정 기능에 따라 반복을 위해 제안된 스위치가 단순화되거나 개선될 수 있습니다. 예를 들어 전원이나 연결된 부하의 전압 서지가 제외되면 배리스터 RU1 없이도 가능합니다. 전원 전압이 1V를 초과하지 않고 트랜지스터 VT15의 게이트 단자와의 접촉이 제외되는 경우 보호 제너 다이오드 VD2을 사용하지 않아도 됩니다. 수제 리드 릴레이의 권선이 부하 회로에 직렬로 도입되고 개방 접점이 SB2 버튼의 접점과 병렬로 연결되면 전류가 소모되면 부하에 대한 전원 공급 장치가 자동으로 꺼집니다. 지정된 것 이상으로 증가합니다. 이러한 계전기를 제조하려면 두꺼운(직경 0,7~1,2mm) 권선을 여러 번 감아 KEMZ 리드 스위치 실린더에 감아야 합니다. 예를 들어 PEV-2 0,68 와이어의 5회전 코일을 사용하면 계전기는 약 XNUMXA의 전류에서 작동합니다. 리드 스위치의 특정 인스턴스에 대해 원하는 보호 작동 전류에 필요한 회전 수는 다음과 같습니다. 실험적으로 결정됩니다. 저자: A. 부토프
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