4.4 Замена реле MOSFET транзистором
Назад в коробку
4.4 Замена реле MOSFET транзистором
Для замены электромагнитных реле можно в большинстве случаев применять МОСФЕТ транзисторы.
Рассмотрим вариант применения на примере транзисторе RFD3055 фирмы Intersil (аналогом которого являются IRF3055, PHD3055 и др.).
Транзистор имеет три вывода Затвор - З, Сток-С, Исток-И
Данный транзистор явялется N-канальным о чем на его изображении указывает стрелка. Комплементарный ему H-канальный транзистор будет иметь стрелку. развернутую на 180 градусов и для него будут справедливо все сказанное, только полярности управляющих и питающих напряжений будут обратными.
Канал, по которому течет ток нагрузки расположен между выводами истока и стока. Затвор является электродом, управляющим состоянием канала.
Для N-канального транзистора при приложении на его затвор положительного напряжения относительно истока, превышающего некоторый паспортный порог произойдет резкое падение сопротивления канала - транзистор откроется. В противном случае, при напряжении на затворе относительно стока меньшем чем напряжение порога сопротивление канала резко увеличивается. На основе этих эффектови строятся схемы управления нагрузкой.
Важные для нас параметры RFD3055:
Максимально допустимое напряжение исток-сток Vdss - 60В
Максимально допустимое напряжение на затворе Vgs - от -20 до +20В
Максимально допустимый постоянный ток канала Id - 12А
Максимально допустимая рассеиваемая мощность - 53Вт
Порог затвора Vgs(th) - от +2 до +4В
Сопротивление канала в открытом состоянии Rds 0.15Ом
Рассмотрим простую схему включения:
для чего нужны все эти элементы?
Rвх носит защитную функцию - затвор и канал разделяет очень тонкая полоска диэлектрика, которая может пробится статическим напряжением, поэтому достаточно поставить резистор параллельно цепи затвор-исток сопротивлением 10-100кОм, чтобы обеспечить стекание статического заряда с затвора на землю (т.к. сопротивление затвор-исток гораздо больше нашего Rвх).
R1 необходим во-первых для того, чтобы если не дай Бог по причине неисправности транзистора на выводе затвора окажется потенциал земли или питания, мы не вывели схему, управляющую транзистором из строя.
Например, если мы управляем транзистором от логического элемента ТТЛ с максимально допустимым током 10мА по выходу, то при выходе из строя транзистора и пробое затвора на землю нам достаточно обеспечить для состояния логической единицы на выходе: R1=Uвых/Iвых=5В/10мА=500 Ом.
Т.е. если мы поставим резистор более 500Ом, то при КЗ на выходе управляющая логика из строя выведена не будет.
Во-вторых, у мощных МОСФЕТов достаточно большая емкость перехода сток-затвор и при переключении транзистора из одного состояние в другое
через эту емкость на затвор текут в принципе достаточно серьезные токи,
которые также могут вывести выходы управляющей логики из строя. такми образом R1 прикроет выходы от такой неприятной ситуации.
Rн - собственно сама полезная нагрузка.
В случае, если предполагается отключение нагрузки, например это может быть двигатель локомотива, то желательно Rн сделать постоянно включенным в цепь с номиналом 1кОм, например, а уже двигатель подключать к нему параллельно. Тем самым мы исключим возможность "висения в воздухе" вывода стока, что нежелательно.
Еще одна особенность. У некоторых МОСФЕТов между выводами стока и истока имеется диод, включенный в обратной полярности. Плюс такой штуки заключается в следующем - при работе с индуктивными нагрузками (двигатели, катушки) при снятии напряжения с них возникают т.н. токи самоиндукции, текущие в обратном направлении от направления рабочих токов. Так вот такой диод "прикроет" транзистор от пробоя, зашунтировав его. При построении схемы необходимо уточнить этот момент. Т.к. может получиться так, что транзистор не будет иметь такого диода и токи самоиндукции будут его выводить из строя.
Выбранный нами транзистор может работать с нагрузкой, обеспечивающей ток не более 12А.
Собственно работа схемы очень проста. При приложении на вход Вх напряжения выше порога +2...+4В через канал потечет ток, включая нагрузку. При снятии напряжения управления канал закроется, нагрузка будет обесточена.
E-mail:
tigerail@yandex.ru
