Einzelne Mosfet-Timer-Schaltung

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Der folgende Artikel beschreibt die Verwendung eines Mosfets als Schalter zum effizienten Umschalten von Hochstromlasten. Die Schaltung kann mit einfachen Modifikationen auch in eine Verzögerungs-AUS-Schaltung umgewandelt werden. Der Entwurf wurde von Herrn Roderel Masibay angefordert.

Mosfet mit BJT vergleichen

Ein Feldeffekttransistor oder Mosfet kann mit Ausnahme eines signifikanten Unterschieds mit einem bjt oder den gewöhnlichen Transistoren verglichen werden.



Ein Mosfet ist ein spannungsabhängiges Gerät im Gegensatz zu BJTs, bei denen es sich um stromabhängige Geräte handelt. Dies bedeutet, dass ein Mosfet als Reaktion auf eine Spannung über 5 V bei praktisch null Strom über Gate und Source vollständig eingeschaltet wird, während ein gewöhnlicher Transistor einen relativ höheren Strom für benötigt anschalten.

Darüber hinaus steigt dieser Strombedarf proportional an, wenn der angeschlossene Laststrom über seinen Kollektor ansteigt. Mosfets hingegen würden jede spezifizierte Last unabhängig vom Gate-Strompegel schalten, der auf den niedrigstmöglichen Pegeln gehalten werden kann.



Warum Mosfet besser ist BJT

Eine weitere gute Sache beim Mosfet-Schalten ist, dass sie über den Strompfad zur Last einen sehr geringen Widerstand bieten.

Zusätzlich würde ein Mosfet keinen Widerstand für die Gate-Triggerung benötigen und kann direkt mit der verfügbaren Versorgungsspannung geschaltet werden, vorausgesetzt, er liegt nicht weit über der 12-V-Marke

All diese Eigenschaften, die mit Mosfets verbunden sind, machen es im Vergleich zu BJTs zu einem klaren Gewinner, insbesondere wenn es wie ein Schalter für den Betrieb starker Lasten wie Hochstromglühlampen, Halogenlampen, Motoren, Magnetspulen usw. verwendet wird.

Wie hier angefordert, werden wir sehen, wie ein Mosfet als Schalter zum Umschalten eines Autowischersystems verwendet werden kann. Ein Autowischermotor verbraucht eine beträchtliche Menge Strom und wird normalerweise durch eine Pufferstufe wie Relais, SSRs usw. geschaltet. Relais können jedoch zu Verschleiß neigen, während SSRs zu kostspielig sein können.

Mosfet als Switch verwenden

Eine einfachere Option kann in Form eines Mosfet-Schalters sein. Lassen Sie uns die Schaltungsdetails derselben lernen.

Wie im gegebenen Schaltplan gezeigt, bildet der Mosfet das Hauptsteuergerät praktisch ohne Komplikationen.

Ein Schalter an seinem Gate, der zum Einschalten des Mosfets verwendet werden kann, und ein Widerstand, um das Mosfet-Gate auf einer negativen Logik zu halten, wenn sich der Schalter in der AUS-Position befindet.

Durch Drücken des Schalters erhält der Mosfet die erforderliche Gate-Spannung relativ zu seiner Quelle, die auf Nullpotential liegt.

Der Auslöser schaltet den Mosfet sofort ein, so dass die an seinem Abflussarm angeschlossene Last vollständig eingeschaltet und betriebsbereit ist.

Wenn eine Wischvorrichtung an diesem Punkt angebracht ist, wird sie so lange abgewischt, bis der Schalter gedrückt bleibt.

Ein Wischersystem benötigt manchmal eine Verzögerungsfunktion, um einige Minuten Wischvorgang vor dem Anhalten zu ermöglichen.

Mit einer kleinen Modifikation kann die obige Schaltung einfach in eine Verzögerungs-AUS-Schaltung umgewandelt werden.

Verwenden von Mosfet als Verzögerungstimer

Wie in der folgenden Abbildung gezeigt, wird unmittelbar nach dem Schalter und über dem 1M-Widerstand ein Kondensator hinzugefügt.

Wenn der Schalter kurz eingeschaltet wird, schaltet sich die Last ein und auch der Kondensator lädt sich auf und speichert die Ladung darin.

Videodemonstration

Wenn der Schalter ausgeschaltet wird, erhält die Last weiterhin die Leistung, da die im Kondensator gespeicherte Spannung die Gate-Spannung aufrechterhält und eingeschaltet bleibt.

Der Kondensator entlädt sich jedoch allmählich über den 1M-Widerstand. Wenn die Spannung unter 3 V abfällt, kann der Mosfet nicht mehr halten, und das gesamte System schaltet sich aus.

Die Verzögerungszeit hängt vom Wert des Kondensators und den Widerstandswerten ab. Wenn Sie einen von beiden oder beide erhöhen, wird die Verzögerungszeit proportional erhöht.

Berechnung der Verzögerung

Um die durch die RC-Konstante erzeugte Verzögerung zu berechnen, können wir die folgende Formel verwenden:

V = V0 x e(-t / RC)

  • V ist die Schwellenspannung, bei der der Mosfet einfach ausschalten oder erst einschalten soll.
  • V0 ist die Versorgungsspannung oder die Vcc
  • R ist der Entladungswiderstand (Ω), der parallel zum Kondensator geschaltet ist.
  • C (Kondensatorwert (F) im Beispiel 100 uF)
  • t (Entladezeit, die wir berechnen möchten)

Wir wollen die Verzögerung wissen (t) = ist(-t / RC) = V / V0

-t / RC = Ln (V / V0)

t = -Ln (V / V0) x R x C.

Beispiellösung

Wenn wir den Schwellenwert für das Ein- und Ausschalten der Kapazität des Mosfets als 2,1 V und die Versorgungsspannung als 12 V, den Widerstand als 100 K und den Kondensator als 100 uF auswählen, kann die Verzögerung, nach der der Mosfet ausgeschaltet wird, durch Lösen der Gleichung als ungefähr berechnet werden unten angegeben:

t = -Ln (2,1 / 12) x 100000 x 0,0001

t = 17,42 s

Aus den Ergebnissen ergibt sich, dass die Verzögerung etwa 17 Sekunden beträgt

Erstellen eines Timers für lange Dauer

Ein Zeitgeber mit relativ langer Dauer kann unter Verwendung des oben erläuterten Mosfet-Konzepts zum Schalten schwererer Lasten entworfen werden.

Das folgende Diagramm zeigt die Implementierungsverfahren.

Die Einbeziehung eines zusätzlichen PNP-Transistors und einiger anderer passiver Komponenten ermöglicht es der Schaltung, eine längere Verzögerungsdauer zu erzeugen. Die Zeitabläufe können geeignet eingestellt werden, indem der Kondensator und der Widerstand variiert werden, die über die Basis des Transistors angeschlossen sind.




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