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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 트랜지스터 스위치. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 시계, 타이머, 릴레이, 부하 스위치 독자의 관심을 끄는 회로인 트랜지스터 스위치의 주요 목적은 DC 부하를 켜고 끄는 것입니다. 또한 상태 표시, 배터리가 최대 허용 값까지 방전되거나 온도, 조도 센서 등의 신호를 기반으로 부하를 자동으로 끄는 등의 추가 기능을 수행할 수 있습니다. 여러 스위치에서. 전류 스위칭은 트랜지스터에 의해 수행되며 제어는 단락 접점이 있는 하나의 간단한 버튼으로 수행됩니다. 버튼을 누를 때마다 스위치 상태가 반대 방향으로 변경됩니다. 유사한 스위치에 대한 설명이 [1]에 나와 있지만 제어를 위해 두 개의 버튼이 사용됩니다. 제안된 스위치의 장점에는 비접촉식 부하 연결, 꺼졌을 때 사실상 전류 소비가 없음, 접근 가능한 요소 및 장치 패널에서 거의 공간을 차지하지 않는 소형 버튼 사용 가능성이 포함됩니다. 단점 - 켜진 상태에서 자체 전류 소비(수 밀리암페어), 트랜지스터 전체의 전압 강하(XNUMX볼트의 분수), 임펄스 노이즈로부터 입력 회로의 안정적인 접촉을 보호하기 위한 조치를 취해야 함(다음과 같은 경우 자발적으로 꺼질 수 있음) 잠시 연락이 끊겼습니다.) 스위치의 회로도는 그림 1에 나와 있습니다. 0,5. 작동 원리는 개방형 실리콘 트랜지스터의 트랜지스터 베이스-이미터 접합부 전압이 0,7...0,2V이고 컬렉터-이미터 포화 전압이 0,3...1Q일 수 있다는 사실에 기반합니다. 기본적으로 이 장치는 하나의 버튼으로 제어되는 다양한 구조의 트랜지스터에 대한 트리거입니다. 공급 전압을 적용한 후 두 트랜지스터가 모두 닫히고 커패시터 CXNUMX이 방전됩니다. SB1 버튼을 누르면 커패시터 C1의 충전 전류가 트랜지스터 VT1을 열고 그 후에 트랜지스터 VT2가 열립니다. 버튼을 놓으면 트랜지스터는 계속 켜져 있고 공급 전압(트랜지스터 VT1의 전압 강하 제외)이 부하에 공급되고 커패시터 C1은 계속 충전됩니다. 콜렉터-이미터 포화 전압이 베이스-이미터 전압보다 낮기 때문에 해당 트랜지스터의 기본 전압보다 약간 큰 전압으로 충전됩니다.
따라서 다음에 버튼을 누르면 트랜지스터 VT1의 베이스 이미터 전압이 열린 상태를 유지하기에 부족하여 닫힙니다. 다음으로 트랜지스터 VT2가 닫히고 부하의 전원이 차단됩니다. 커패시터 C1은 부하와 저항 R3-R5를 통해 방전되고 스위치는 원래 상태로 돌아갑니다. 트랜지스터 VT1 I의 최대 콜렉터 전류к 현재 전달 계수 h에 따라 달라집니다.21E 베이스 전류 Iб: 나к = Iб · h21E. 다이어그램에 표시된 요소의 등급 및 유형의 경우 이 전류는 100...150mA입니다. 스위치가 제대로 작동하려면 부하에 의해 소비되는 전류가 이 값보다 작아야 합니다. 이 스위치에는 두 가지 기능이 있습니다. 스위치 출력에 단락이 있는 경우 SB1 버튼을 짧게 누르면 트랜지스터가 잠시 열리고 커패시터 C1을 충전한 후 닫힙니다. 출력 전압이 약 1V로 감소하면(저항 R3 및 R4의 저항에 따라) 트랜지스터도 닫힙니다. 즉, 부하의 전원이 차단됩니다. 스위치의 두 번째 속성은 개별 Ni-Cd 또는 Ni-Mh 배터리를 배터리에 결합하고 추가로 일반 충전하기 전에 최대 1V까지 방전 장치를 구축하는 데 사용할 수 있습니다. 장치 다이어그램은 그림 2에 나와 있습니다. 1. 트랜지스터 VT2, VT6의 스위치는 방전 저항 R2을 배터리에 연결하고 전압 변환기 [3]가 병렬로 연결되어 LED HL4에 전원을 공급하는 트랜지스터 VT1, VT8에 조립됩니다. LED는 방전 과정의 상태를 나타내며 배터리에 추가 부하를 줍니다. 저항 R2은 LED의 밝기를 변경할 수 있으며 그 결과 소비되는 전류가 변경됩니다. 이렇게 하면 방전 전류를 조정할 수 있습니다. 배터리가 방전되면 스위치 입력 전압과 트랜지스터 VTXNUMX 베이스의 전압이 감소합니다. 이 트랜지스터의 기본 회로에 있는 분배기 저항은 1V의 입력 전압에서 베이스의 전압이 너무 많이 감소하여 트랜지스터 VT2가 닫히고 트랜지스터 VT1이 닫혀 방전이 중지되는 방식으로 선택됩니다. 다이어그램에 표시된 요소 정격에서 방전 전류 조정 간격은 40...90 mA입니다. 저항 R6을 제외하면 방전 전류는 10~50mA 범위에서 변경될 수 있습니다. 매우 밝은 LED를 사용하는 경우 이 장치를 사용하여 과방전으로부터 배터리를 보호하는 손전등을 만들 수 있습니다.
그림에서. 그림 3은 스위치의 또 다른 응용 프로그램인 타이머를 보여줍니다. 나는 그것을 휴대용 장치, 즉 산화물 커패시터 테스터에 사용했습니다. 회로에는 장치의 상태를 나타내는 HL1 LED도 포함되어 있습니다. 스위치를 켜면 LED가 켜지고 커패시터 C2가 다이오드 VD1의 역전류로 충전되기 시작합니다. 특정 전압에서 트랜지스터 VT3이 열리고 트랜지스터 VT2의 이미 터 접합이 단락되어 장치가 꺼집니다 (LED가 꺼짐). 커패시터 C2는 다이오드 VD1, 저항 R3, R4를 통해 빠르게 방전되고 스위치는 원래 상태로 돌아갑니다. 유지 시간은 커패시터 C2의 커패시턴스와 다이오드의 역전류에 따라 달라집니다. 다이어그램에 표시된 요소를 사용하면 약 2분 정도 소요됩니다. 커패시터 C2 대신 포토 레지스터, 서미스터 (또는 기타 센서)를 설치하고 다이오드 대신 저항을 설치하면 조명, 온도 등이 변하면 꺼지는 장치를 얻습니다.
부하에 큰 커패시터가 포함된 경우 스위치가 켜지지 않을 수 있습니다(커패시턴스에 따라 다름). 이러한 단점이 없는 장치의 다이어그램이 그림 4에 나와 있습니다. 1. 키 기능을 수행하는 또 다른 트랜지스터 VT1이 추가되었으며, 두 개의 다른 트랜지스터가 이 키를 제어하여 스위치 작동에 대한 부하의 영향을 제거합니다. 그러나 이 경우 부하 회로에 단락이 발생하면 켜지지 않는 특성이 손실됩니다. LED도 비슷한 기능을 수행합니다. 다이어그램에 표시된 구성 요소 등급을 사용하면 트랜지스터 VT3의 기본 전류는 약 XNUMXmA입니다.
여러 트랜지스터 KT209K 및 KT209V가 키로 테스트되었습니다. 그들은 140에서 170까지의 기본 전류 전달 계수를 가졌습니다. 120mA의 부하 전류에서 트랜지스터 양단의 전압 강하는 120...200mV였습니다. 전류 160mA - 0,5...2,2V. 복합 트랜지스터 KT973B를 스위치로 사용하면 허용 부하 전류가 크게 증가했지만 전압 강하는 750...850mV였습니다. 300mA의 전류에서 트랜지스터는 약하게 예열됩니다. 꺼지면 소비 전류가 너무 작아서 DT830B 멀티미터로는 측정할 수 없습니다. 이 경우 트랜지스터는 어떤 매개변수에도 미리 선택되지 않았습니다. 그림에서. 그림 5는 5채널 종속 스위치의 다이어그램을 보여줍니다. 이는 XNUMX개의 스위치를 결합하지만 필요한 경우 스위치 수를 늘릴 수 있습니다. 버튼 중 하나를 짧게 누르면 해당 스위치가 켜지고 해당 부하가 전원에 연결됩니다. 다른 버튼을 누르면 해당 스위치가 켜지고 이전 스위치는 꺼집니다. 다음 버튼을 누르면 다음 스위치가 켜지고 이전 스위치는 다시 꺼집니다. 동일한 버튼을 다시 누르면 마지막 작동 스위치가 꺼지고 장치가 원래 상태로 돌아갑니다. 즉, 모든 부하에 전원이 공급되지 않습니다. 스위칭 모드는 저항 RXNUMX에 의해 제공됩니다. 스위치가 켜지면 이 저항기의 전압이 증가하여 이전에 켜졌던 스위치가 닫힙니다. 이 저항의 저항은 스위치 자체가 소비하는 전류에 따라 달라지며, 이 경우 그 값은 약 3mA입니다. 요소 VD1, R3 및 C2는 커패시터 C3, C5 및 C7의 방전 전류 통과를 보장합니다. 저항 R3을 통해 커패시터 C2는 버튼을 누르는 사이에 잠시 동안 방전됩니다. 이 회로가 제거되면 온 모드와 스위치 모드만 남게 됩니다. 저항 R5를 와이어 점퍼로 교체하면 독립적으로 작동하는 XNUMX개의 장치를 얻을 수 있습니다.
이 스위치는 증폭기가 있는 텔레비전 안테나용 스위치에 사용하기로 되어 있었지만, 케이블 TV의 출현과 함께 그 필요성이 사라져 프로젝트가 실행되지 않았습니다. 스위치는 다양한 트랜지스터를 사용할 수 있지만 특정 요구 사항을 충족해야 합니다. 첫째, 모두 실리콘이어야 합니다. 둘째, 부하 전류를 전환하는 트랜지스터는 포화 전압 U를 가져야 합니다.우리에게 0,2...0,3 V 이하, 최대 허용 컬렉터 전류 Iк макс 전환된 전류보다 몇 배 더 커야 하며 전류 전달 계수 h21e 주어진 베이스 전류에서 트랜지스터가 포화 모드에 있을 정도로 충분합니다. 내가 가지고 있는 트랜지스터 중에서 KT209 및 KT502 시리즈의 트랜지스터는 그 자체로 잘 입증되었으며 KT3107 및 KT361 시리즈는 다소 나빴습니다. 저항 저항은 상당한 한도 내에서 다양할 수 있습니다. 더 높은 효율이 필요하고 스위치 상태를 표시할 필요가 없는 경우 LED가 설치되지 않으며 컬렉터 회로 VT3(그림 4 참조)의 저항을 100kOhm 이상으로 늘릴 수 있지만 반드시 이는 트랜지스터 VT2의 베이스 전류와 최대 부하 전류를 감소시킨다는 점을 고려하십시오. 트랜지스터 VT3(그림 3 참조)은 전류 전달 계수 h를 가져야 합니다.21e 100 이상. 커패시터 C5의 충전 회로(그림 1 참조)의 저항 R1 저항과 다른 회로의 유사한 저항은 100...470 kOhm 범위에 있을 수 있습니다. 커패시터 C1 (그림 1 참조) 및 기타 회로의 유사한 커패시터는 누설 전류가 낮아야하며 산화물 반도체 시리즈 K53을 사용하는 것이 좋지만 산화물 반도체도 사용할 수 있으며 저항 R5의 저항은 다음을 초과해서는 안됩니다. 100kΩ. 이 커패시터의 용량이 증가하면 성능(장치를 켠 후 꺼질 수 있는 시간)이 감소하고, 감소하면 작동의 명확성이 감소합니다. 커패시터 C2(그림 3 참조)는 산화물 반도체일 뿐입니다. 버튼 - 자체 복귀 기능이 있는 작은 버튼입니다. 변환기의 L1 코일(그림 2 참조)은 흑백 TV의 라인 선형성 조정기에서 사용되며 변환기는 CFL의 W형 자기 회로에 있는 초크와도 잘 작동합니다. [2]에 제공된 권장 사항을 사용할 수도 있습니다. 다이오드 VD1(그림 5 참조)은 실리콘이나 게르마늄 등의 저전력 다이오드일 수 있습니다. 다이오드 VD1(그림 3 참조)은 게르마늄이어야 합니다. 설치에는 장치가 필요하며 그 다이어그램은 그림 2에 나와 있습니다. 5 및 그림. 2, 특별한 요구 사항이 없고 모든 부품이 제대로 작동하는 경우 나머지는 조정이 필요하지 않습니다. 방전 장치를 설정하려면(그림 4 참조) 출력 전압을 조정할 수 있는 전원이 필요합니다. 우선, 저항 R4,7 대신 1,25kOhm(최대 저항에서) 저항의 가변 저항을 임시로 설치합니다. 이전에 출력 전압을 8V로 설정한 전원을 연결합니다. 버튼을 눌러 방전 장치를 켜고 저항 R1을 사용하여 필요한 방전 전류를 설정합니다. 그 후 전원 출력에 1,25V의 전압이 설정되고 추가 가변 저항을 사용하여 장치가 꺼집니다. 그런 다음 차단 전압을 여러 번 확인해야 합니다. 이렇게하려면 전원 출력의 전압을 1V로 높이고 장치를 켠 다음 꺼지는 순간을 관찰하면서 전압을 XNUMXV로 부드럽게 줄여야합니다. 그런 다음 추가 가변 저항의 도입 부분을 측정하고 동일한 저항을 갖는 상수로 교체하십시오. 다른 모든 장치도 입력 전압이 떨어지면 유사한 차단 기능을 구현할 수 있습니다. 설정도 같은 방식으로 이루어집니다. 이 경우 실제로는 턴오프 지점 근처에서 트랜지스터가 원활하게 닫히기 시작하고 부하의 전류도 점차 감소합니다. 부하로 라디오 수신기가 있는 경우 이는 볼륨 감소로 나타납니다. 아마도 [1]에 설명된 권장 사항이 이 문제를 해결하는 데 도움이 될 것입니다. 스위치 설정(그림 5 참조)은 일정 저항 R3 및 R5를 일시적으로 2~3배 더 높은 저항을 갖는 변수로 교체하는 것으로 귀결됩니다. 저항 R5를 사용하여 버튼을 연속적으로 누르면 안정적인 작동이 이루어집니다. 그런 다음 저항 R3을 사용하여 동일한 버튼을 반복적으로 누르면 안정적인 종료가 이루어집니다. 그런 다음 위에서 언급한 것처럼 가변 저항이 상수 저항으로 교체됩니다. 잡음 내성을 높이려면 수 나노패럿 용량의 세라믹 커패시터를 저항 R7, R13 및 R19와 병렬로 설치해야 합니다. 문학
저자: V. 불라토프
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