Clés électroniques.

Lorsque vous travaillez avec circuits complexes Il est utile d'utiliser diverses astuces techniques qui vous permettent d'atteindre votre objectif avec peu d'effort. L'un d'eux est la création de commutateurs à transistors. Quels sont-ils? Pourquoi devraient-ils être créés ? Pourquoi est-on aussi appelée « clés électroniques » ? Quelles sont les caractéristiques de ce processus et à quoi devez-vous prêter attention ?

De quoi sont faits les interrupteurs à transistors ?

Ils sont effectués à l'aide de champs ou. Les premiers sont divisés en MIS et commutateurs dotés d'une jonction p-n de contrôle. Parmi les bipolaires, on distingue les non/saturés. Un interrupteur à transistor 12 Volts pourra satisfaire les besoins fondamentaux d'un radioamateur.

Mode de fonctionnement statique


Il analyse l'état fermé et ouvert de la clé. Dans le premier cas, l'entrée contient un niveau de tension faible, ce qui indique un signal zéro logique. Dans ce mode, les deux transitions se font dans le sens opposé (un cutoff est obtenu). Mais le courant du collecteur ne peut être affecté que par le courant thermique. À l'état ouvert, l'entrée clé a un niveau de tension élevé correspondant au signal logique. Il est possible de travailler selon deux modes simultanément. Une telle opération peut s'effectuer dans la région de saturation ou dans la région linéaire de la caractéristique de sortie. Nous y reviendrons plus en détail.

Saturation des touches

Dans de tels cas, les jonctions des transistors sont polarisées en direct. Par conséquent, si le courant de base change, la valeur sur le collecteur ne changera pas. Dans les transistors au silicium, environ 0,8 V est nécessaire pour obtenir une polarisation, tandis que pour les transistors au germanium, la tension oscille entre 0,2 et 0,4 V. Comment la saturation des commutateurs est-elle généralement obtenue ? Pour ce faire, le courant de base augmente. Mais tout a ses limites, tout comme l’augmentation de la saturation. Ainsi, lorsqu’une certaine valeur actuelle est atteinte, elle cesse d’augmenter. Pourquoi faut-il saturer la clé ? Il existe un coefficient spécial qui reflète la situation. À mesure qu'elle augmente, la capacité de charge des commutateurs à transistor augmente, les facteurs déstabilisants commencent à influencer avec moins de force, mais les performances se détériorent. Par conséquent, la valeur du coefficient de saturation est choisie à partir de considérations de compromis, en se concentrant sur la tâche à accomplir.

Inconvénients d'une clé insaturée

Que se passe-t-il si la valeur optimale n’a pas été atteinte ? Ensuite, les inconvénients suivants apparaîtront :

  1. Tension clé publique chutera à environ 0,5 V.
  2. L'immunité au bruit se détériorera. Cela s'explique par l'augmentation de la résistance d'entrée observée dans les commutateurs lorsqu'ils sont à l'état ouvert. Par conséquent, des interférences telles que des surtensions entraîneront également des modifications des paramètres des transistors.
  3. La clé saturée a une stabilité de température significative.

Comme vous pouvez le constater, il est encore préférable de réaliser cette démarche afin d'obtenir à terme un appareil plus avancé.

Performance

Interaction avec d'autres clés

A cet effet, des éléments de communication sont utilisés. Ainsi, si le premier interrupteur a un niveau de tension élevé en sortie, le second s'ouvre en entrée et fonctionne dans le mode spécifié. Et vice versa. Un tel circuit de communication affecte de manière significative les processus transitoires qui se produisent lors de la commutation et la vitesse des touches. C'est ainsi que fonctionne un interrupteur à transistor. Les plus courants sont les circuits dans lesquels l'interaction se produit uniquement entre deux transistors. Mais cela ne signifie pas du tout qu'il ne peut pas être transformé en un dispositif dans lequel trois, quatre éléments, voire plus, seront utilisés. Mais dans la pratique, il est difficile de trouver une application à cela, c'est pourquoi le fonctionnement d'un commutateur à transistor de ce type n'est pas utilisé.

Que choisir

Avec quoi de mieux travailler ? Imaginons que nous ayons un simple interrupteur à transistor dont la tension d'alimentation est de 0,5 V. Ensuite, à l'aide d'un oscilloscope, il sera possible d'enregistrer tous les changements. Si le courant du collecteur est réglé sur 0,5 mA, la tension chutera de 40 mV (à la base elle sera d'environ 0,8 V). Selon les normes du problème, nous pouvons dire qu'il s'agit d'un écart assez important, qui impose une limitation à l'utilisation dans toute une gamme de circuits, par exemple dans les commutateurs, ils en utilisent donc des spéciaux où il y a un contrôle p-n. jonction. Leurs avantages par rapport à leurs homologues bipolaires sont :

  1. Valeur insignifiante de la tension résiduelle sur la clé dans l'état de câblage.
  2. Résistance élevée et, par conséquent, faible courant traversant l'élément fermé.
  3. La faible consommation d'énergie signifie qu'aucune source de tension de commande significative n'est nécessaire.
  4. Peut commuter les signaux électriques niveau bas, qui sont des unités de microvolts.

Un commutateur à relais à transistors est une application idéale pour les applications sur le terrain. Bien entendu, ce message est publié ici uniquement pour donner aux lecteurs une idée de leur candidature. Avec un peu de connaissances et d'ingéniosité, de nombreuses possibilités de mise en œuvre incluant des commutateurs à transistors seront inventées.

Exemple de travail

Examinons de plus près le fonctionnement d'un simple commutateur à transistor. Le signal commuté est transmis depuis une entrée et retiré de l'autre sortie. Pour verrouiller la clé, une tension est appliquée à la grille du transistor qui dépasse les valeurs de source et de drain d'une quantité supérieure à 2-3 V. Mais il faut veiller à ne pas dépasser les limites plage admissible. Lorsque la clé est fermée, sa résistance est relativement élevée – supérieure à 10 ohms. Cette valeur est obtenue du fait que le courant inverse influence également décalages pn transition. Dans le même état, la capacité entre le circuit de signal commuté et l'électrode de commande fluctue entre 3 et 30 pF. Ouvrons maintenant l'interrupteur à transistor. Le diagramme et la pratique montreront qu'alors la tension de l'électrode de commande s'approchera de zéro et dépendra fortement de la résistance de charge et de la caractéristique de tension commutée. Ceci est dû à tout un système d'interactions entre la grille, le drain et la source du transistor. Cela crée certains problèmes pour travailler en mode hacheur.

Pour résoudre ce problème, ils ont été développés divers schémas, qui assurent la stabilisation de la tension qui circule entre le canal et la grille. Et grâce à propriétés physiques Même une diode peut être utilisée à ce titre. Pour ce faire, il convient d'inclure la tension de blocage dans le sens direct. Si la situation nécessaire est créée, la diode se fermera et la jonction pn s'ouvrira. Pour que lorsque la tension commutée change, il reste ouvert et que la résistance de son canal ne change pas, une résistance à haute résistance peut être connectée entre la source et l'entrée du commutateur. Et la présence d'un condensateur accélérera considérablement le processus de recharge des conteneurs.

Calcul du commutateur à transistor


Pour comprendre, voici un exemple de calcul, vous pouvez substituer vos données :

1) Collecteur-émetteur - 45 V. Puissance dissipée totale - 500 mw. Collecteur-émetteur - 0,2 V. Fréquence de coupure - 100 MHz. Base-émetteur - 0,9 V. Courant du collecteur - 100 mA. Coefficient de transfert de courant statistique - 200.

2) Résistance pour courant 60 mA : 5-1,35-0,2 = 3,45.

3) Résistance nominale du collecteur : 3,45\0,06=57,5 Ohm.

4) Par commodité, on prend la valeur nominale de 62 Ohms : 3,45\62=0,0556 mA.

5) On compte le courant de base : 56\200=0,28 mA (0,00028 A).

6) Combien y aura-t-il sur la résistance de base : 5 - 0,9 = 4,1 V.

7) Déterminez la résistance de la résistance de base : 4,1\0,00028 = 14,642,9 Ohms.

Conclusion

Et enfin, à propos du nom « clés électroniques ». Le fait est que l’état change sous l’influence du courant. Comment est-il ? C'est vrai, une collection de charges électroniques. C'est de là que vient le deuxième nom. C'est tout. Comme vous pouvez le constater, le principe de fonctionnement et la conception des commutateurs à transistors ne sont pas compliqués, donc comprendre cela est une tâche réalisable. Il convient de noter que même l’auteur de cet article a eu besoin d’utiliser un peu de littérature de référence pour se rafraîchir la mémoire. Par conséquent, si vous avez des questions sur la terminologie, je vous suggère de vous rappeler la disponibilité de dictionnaires techniques et d'y rechercher de nouvelles informations sur les commutateurs à transistors.

Actuellement, il y a une nette tendance à abandonner les circuits purement analogiques et à passer aux circuits numériques avec l'utilisation généralisée de la technologie des microprocesseurs. Le traitement du signal numérique offre de nombreux avantages en termes de flexibilité des solutions, de fabricabilité des conceptions et d'économies d'énergie. En termes de circuits, la technologie numérique repose, ainsi qu'un nombre important de ce qu'on appelle appareils à impulsions il y a des clés électroniques.

Implémentations techniques circuits numériques, dans lesquels les signaux sont représentés par des niveaux de tension (courant) discrètement quantifiés, sont basés sur l'utilisation de commutateurs électroniques de tension (courant) appelés commutateurs électroniques. Les diodes semi-conductrices, les transistors bipolaires et à effet de champ, les phototransistors, les thyristors, les optocoupleurs et les tubes à vide sont utilisés comme dispositifs non linéaires à résistance contrôlée dans les commutateurs électroniques.

Semblable aux interrupteurs mécaniques (interrupteurs), il est naturel de caractériser un interrupteur électronique par la résistance dans les états ouvert et fermé, les valeurs limites du courant et de la tension commutés et les paramètres temporels décrivant la vitesse de commutation d'un état à un autre. Il est à noter que les clés électroniques, contrairement aux clés mécaniques, ne sont le plus souvent pas bidirectionnelles, c'est-à-dire commuter le courant et la tension du même signe.

Il faut distinguer clés électroniques analogiques, destiné à la transmission signal analogique avec une distorsion minimale, et clés numériques, assurant la formation de signaux binaires. Les commutateurs analogiques constituent la base de tous types de commutateurs de signaux, largement utilisés dans la technologie de conversion analogique-numérique. Malgré les similitudes de fonctionnalité entre les clés numériques et analogiques, les exigences de ces dernières diffèrent considérablement de celles des clés numériques, ce qui conduit à des considérations complètement différentes pour lesquelles les clés analogiques doivent être conçues.

Par type, les clés électroniques peuvent être divisées en :

  • fonctionnel, convertissant une variable logique d'entrée en une variable logique de sortie. La conversion peut être effectuée avec atténuation - un élément passif fonctionnel (Fig. a) et avec amplification, lorsque la variable logique de sortie y tire de l'énergie de z. z – élément actif fonctionnel (Fig. b);
  • logique, convertissant (comparant) plusieurs variables logiques d'entrée en une seule, qui est fonction de ces variables logiques d'entrée (Fig. c).

Commutateurs à diodes.

Utilisé dans les commutateurs à diode dépendance de la résistance de la diode sur l'amplitude et le signe de la tension appliquée.

On sait que le courant de diode est déterminé par l'expression : , où 26 mV à 298K - le potentiel de température, m - coefficient prenant en compte l'influence des courants de fuite de surface du germanium et de génération-recombinaison dans jonction p-n x diodes au silicium (- 1.2...1.5, - 1.2...2). Le courant thermique de la diode est pratiquement indépendant de la tension appliquée à la diode et est déterminé par les propriétés électriques du semi-conducteur et sa température de chauffage., Où - constante déterminée par le matériau semi-conducteur et les concentrations en impuretés, Royaume-Uni - différence de potentiel de contact. Prise en compte des zones de résistance active p et n résistance active la diode est égale à :

A des tensions suffisamment élevées (dizaines à dizaines d'ohms), avec une jonction polarisée en inverse (dizaines à centaines de kOhms).

Le circuit équivalent de la diode est représenté sur la figure 1. L'inertie de la clé est déterminée par les processus d'accumulation de porteurs minoritaires dans zones p-n transition, capacité p-n transition, capacité entre les bornes et inductance des bornes. Le principal paramètre de référence qui détermine les performances d’une diode est le temps de récupération de la résistance inverse.


rym - résistance aux fuites ;

De 0 - capacité entre les bornes des diodes ;

L - inductance terminale ;

SD - diffusion capacité p-n transition en biais vers l'avant ;

C B - capacité de barrière de la jonction p-n en polarisation inverse

Fig.1 Circuit équivalent à diode

Sur la base de commutateurs à diodes, vous pouvez construire divers éléments logiques (Fig. 2).


Figure 2 - Exemple de circuits logiques basés sur des interrupteurs à diodes

Les commutateurs électroniques basés sur des diodes sont des structures passives, ce qui entraîne un affaiblissement du signal lors du passage à travers de tels commutateurs, ce qui est particulièrement visible lors de la construction de structures à plusieurs étages.

L'inertie des commutateurs à diode est due à l'accumulation de porteurs minoritaires dans la région de la jonction p-n, à la capacité de la jonction p-n, ainsi qu'à la capacité et à l'inductance des fils. Outre les paramètres répertoriés, l'inductance et la capacité de la charge, ainsi que les capacités de montage, sont également importantes. Les ouvrages de référence sur les diodes discrètes indiquent le plus souvent le temps de récupération inverse (récupération de la résistance inverse), dû au mouvement de diffusion des porteurs minoritaires. Pour réduire ce temps, la création de pièges favorisant la recombinaison des porteurs minoritaires ou la création d'une concentration non uniforme d'impuretés (diodes à stockage de charges) peuvent être utilisées. Les commutateurs à diodes sont le plus souvent utilisés comme unités auxiliaires dans la technologie numérique et analogique.

Commutateurs électroniques basés sur des transistors bipolaires.

Le plus souvent, on utilise des commutateurs assemblés selon un circuit avec un émetteur commun, comme le montre la Fig. 3.

En mode commutation, le transistor bipolaire fonctionne en mode saturation (interrupteur fermé) ou en mode coupure (interrupteur ouvert). Il est utile de rappeler qu'en mode saturation les deux jonctions (collecteur-base et émetteur-base) sont ouvertes, tandis qu'en mode coupure elles sont fermées. En mode saturation, le circuit de sortie du transistor peut être représenté par une source de tension équivalente dont la valeur de la FEM est donnée dans les ouvrages de référence ( Ucanas - tension de saturation). À proprement parler, il convient également de prendre en compte la résistance interne de cette source, dont la valeur est déterminée par la raideur de la pente de la ligne de mode limite, cependant, dans la plupart des cas pratiquement importants pour les calculs techniques, on peut se limiter à la valeur - Ucanas . Résistances Rb Et Rк doit assurer une coupure fiable du transistor à un niveau bas du signal de commande sur toute la plage de températures de fonctionnement et une saturation à un niveau haut du signal de commande.


Figure 3 - Schéma clé électronique sur un transistor bipolaire

Lors du calcul, il faut prendre en compte courant inverse collecteur circulant à travers une résistance Rb , et créant une chute de tension à ses bornes. La tension totale à la jonction de l'émetteur est déterminée par l'expression :

où est le courant maximum du collecteur inverse, Uo - niveau faible de tension du signal de commande. Évidemment, pour désactiver de manière fiable le transistor, il est nécessaire que Ubé< Ubéots . Il est nécessaire de prendre en compte la forte dépendance à la température du courant inverse du collecteur et de sélectionner la valeur maximale pour le calcul. Sinon, la clé pourrait « fuir » lorsque la température change.

Un transistor ouvert peut être en mode actif ou en mode saturation. Pour les clés électroniques, le mode actif n'est pas rentable, car dans ce mode une puissance importante est dissipée sur le collecteur. Le mode actif n’est donc autorisé que lors de processus transitoires (où il est à proprement parler inévitable).

Pour assurer la saturation, il faut que la relation soit satisfaite. Le courant de base peut être déterminé par la formule : . Le courant de saturation est déterminé par la résistance de la résistance dans le circuit collecteur, les propriétés amplificatrices du transistor et la résistance entre le collecteur et l'émetteur à l'état saturé : . Lors des calculs, il est conseillé d'utiliser la pire valeur. A noter que si la condition de saturation est violée, le transistor passe en mode actif, ce qui s'accompagne d'une augmentation de la tension sur le collecteur et d'une augmentation de la puissance dissipée. Dans certains cas, un critère de saturation différent est utilisé : polarisation directe des deux jonctions du transistor (base-émetteur et base-collecteur). En mode actif, la jonction base-collecteur est polarisée dans le sens opposé.

Grâce à ce critère, il est facile de comprendre qu'un transistor composite (selon le circuit Darlington) ne peut pas être complètement saturé, puisque la base du transistor de sortie, au mieux, peut avoir un potentiel égal au potentiel du collecteur.

Une partie nécessaire de la conception des clés électroniques est l'évaluation de leurs propriétés dynamiques, qui déterminent la vitesse de commutation et les pertes d'énergie à ce stade (pertes dynamiques).

Processus transitoires dans un interrupteur électronique sur un transistor bipolaire caractérisé par la durée du cycle de commutation, qui peut être divisée en plusieurs étapes distinctes :

En retard ;

Mise sous tension (augmentation du courant jusqu'à une valeur correspondant à la saturation) ;

Délai d'extinction (dû à la résorption de charge dans la base lors du passage du mode saturation au mode actif) ;

Arrêt (dû à une diminution du courant du collecteur jusqu'à la valeur correspondant à la coupure).

Il est également nécessaire de prendre en compte les processus de charge des condensateurs et des charges de l'installation, qui ne sont pas directement liés au transistor, mais peuvent affecter de manière significative la durée du processus transitoire dans son ensemble.

Considérons la caractéristique étapes du processus de transition selon des chronogrammes (Fig. 4).


Figure 4 - Processus transitoires dans un commutateur à transistor bipolaire

  1. Le transistor est verrouillé, le courant de base est déterminé par le courant du collecteur inverse, il n'y a pratiquement aucune charge dans la base et la sortie du commutateur est à un niveau haut.
  2. Le potentiel à l'entrée clé augmente brusquement et la capacité d'entrée commence à se charger. Les courants de base et de collecteur ne changent pas tant que la tension à la jonction base-émetteur ne dépasse pas la tension de coupure (délai d'activation).
  3. Lorsque la tension de coupure est dépassée, la jonction émetteur s'ouvre et le transistor passe en mode actif. Les porteurs minoritaires injectés dans la base perturbent l'état d'équilibre de la base et l'accumulation de charges commence. Le courant du collecteur augmente proportionnellement en raison de l’extraction de porteurs dans la région du collecteur. Le temps avant d'entrer en mode saturation est le temps d'activation.
  4. En mode saturation, tous les courants et tensions restent constants, tandis que la charge dans la base continue d'augmenter, bien qu'à un rythme plus lent. Une charge dépassant la valeur correspondant au passage en mode saturation est appelée excès.
  5. Lorsque le potentiel à l'entrée du commutateur change brusquement, le courant de base diminue également rapidement, l'état d'équilibre de la charge de base est perturbé et sa résorption commence. Le transistor reste saturé jusqu'à ce que la charge diminue jusqu'à une valeur limite, après quoi il passe en mode actif (délai de désactivation).
  6. En mode actif, la charge de base et le courant du collecteur diminuent jusqu'à ce que le transistor passe en mode coupure. A ce moment, la résistance d'entrée du commutateur augmente. Cette étape détermine le temps d'arrêt.
  7. Une fois que le transistor entre en mode de coupure, la tension de sortie continue d'augmenter à mesure que la capacité de charge, la capacité de montage et la capacité du collecteur sont chargées.

Évidemment, le degré (profondeur) de saturation du transistor joue un rôle clé.

Pour quantifier les paramètres de commutation, vous pouvez utiliser les expressions suivantes :

Il existe des méthodes d'ingénierie de circuit pour augmenter la vitesse du commutateur : une chaîne de forçage (Fig. 5a) et un retour non linéaire (Fig. 5b).


a) Clé avec chaîne de force


b) Clé avec retour non linéaire

Figure 5 - techniques de circuit pour augmenter les performances

Le principe de fonctionnement du circuit de forçage est évident : lorsque le transistor est déverrouillé, le courant de base est déterminé par le processus de charge de la capacité de forçage (passage rapide vers le mode saturation à l'état ouvert, le courant de base est déterminé par un) ; résistance dont la valeur est choisie de manière à assurer une faible saturation du transistor. Ainsi, le temps de résorption des porteurs mineurs dans la base est réduit.

Lors de l'utilisation d'un retour non linéaire, une diode est utilisée, connectée entre la base et le collecteur du transistor. Une diode verrouillée n'affecte pas le fonctionnement du circuit ; lorsque l'interrupteur s'ouvre, la diode est polarisée en direct et le transistor est en rétroaction négative profonde. Pour réduire le temps de coupure, il est nécessaire d'assurer un court temps de récupération de la résistance inverse de la diode, pour laquelle des diodes à barrière Schottky sont utilisées. La structure monolithique d'une diode Schottky - transistor bipolaire est appelée transistor Schottky.

Les commutateurs basés sur des transistors bipolaires présentent un certain nombre d'inconvénients qui limitent leur utilisation :

Performances limitées causées par le taux fini de résorption des porteurs minoritaires dans la base ;

Puissance importante consommée par les circuits de commande en mode statique ;

Lors de la connexion de transistors bipolaires en parallèle, il est nécessaire d'utiliser des résistances d'égalisation dans les circuits émetteurs, ce qui entraîne une diminution du rendement du circuit ;

Instabilité thermique, déterminée par une augmentation du courant du collecteur avec l'augmentation de la température du transistor.

Commutateurs électroniques basés sur des transistors à effet de champ.

DANS Actuellement, on assiste à un déplacement actif des transistors bipolaires du domaine des dispositifs clés. Dans une large mesure, les transistors à effet de champ constituent une alternative. Les transistors à effet de champ ne consomment pas d'énergie statique via le circuit de commande, ils ne contiennent pas de porteurs minoritaires, ce qui signifie qu'ils n'ont pas besoin de temps pour se dissiper, et enfin, une augmentation de la température entraîne une diminution du courant de drain, ce qui permet d'augmenter stabilité thermique.

Parmi la variété de transistors à effet de champ destinés à la construction de commutateurs électroniques, les plus largement utilisés sont MIS-transistors avec un canal induit (dans la littérature étrangère - type enrichi). Les transistors de ce type sont caractérisés par une tension seuil à laquelle se produit la conduction du canal. Dans la région des basses tensions entre drain et source (un transistor ouvert) peut être représenté par une résistance équivalente (contrairement à un transistor bipolaire saturé - une source de tension). Les données de référence pour les transistors clés de ce type incluent le paramètre Rsiopen - résistance drain-source à l'état ouvert. Pour les transistors basse tension, la valeur de cette résistance est de dixièmes à centièmes d'Ohm, ce qui détermine faible puissance, dissipé par le transistor en mode statique. Malheureusement, Rsiopen augmente sensiblement avec l'augmentation de la tension drain-source maximale autorisée.


Figure 7 - Clé sur un transistor MOS à grille induite.

Il faut tenir compte du fait que le mode de saturation d'un transistor MOS est fondamentalement différent du mode de saturation d'un transistor bipolaire. Les processus transitoires dans les commutateurs sur les transistors à effet de champ sont provoqués par le transfert de porteurs à travers le canal et la recharge des capacités interélectrodes, des condensateurs de charge et d'installation. Étant donné que les électrons ont une vitesse de fonctionnement plus élevée que les trous, les transistors à canal N ont de meilleures performances que ceux à canal P.

Dans les circuits des dispositifs clés basés sur des transistors à effet de champ, un circuit avec source commune, présenté sur la figure 7a. Lorsque le transistor est désactivé, un courant de drain (initial) incontrôlé le traverse. Lorsque le transistor est ouvert, le courant traversant le transistor doit être déterminé par la valeur de la résistance de charge et la tension d'alimentation. Pour déverrouiller de manière fiable le transistor, l'amplitude de la tension de commande est sélectionnée à partir de la condition :, Où - courant de charge, Uo - tension de seuil,Donc - pente de la caractéristique courant-tension. Actuellement, une gamme suffisante de transistors est produite, pour lesquels une tension de niveau TTL suffit à les contrôler.

Les processus transitoires dans les commutateurs sur les transistors MOS sont illustrés à la figure 8.

Figure 8. Diagrammes de tension dans l'interrupteur d'un transistor à effet de champ.

Processus transitoires dans les commutateurs sur transistors MOSça se passe comme ça :

Pour faciliter le calcul de la durée des processus transitoires dans les interrupteurs sur transistors MIS, il est conseillé d'utiliser le paramètre charge de mise en marche Qsvkl. Par exemple, un transistor avec Qsvkl = 20 nC peut être activé en 20 μs avec un courant de 1 mA et en 20 ns avec un courant de 1 A. Le paramètre spécifié est donné dans les ouvrages de référence et est déterminé expérimentalement par le fabricant.

Le commutateur à transistor est le composant principal de la technologie des convertisseurs d'impulsions. Dans les projets de chacun sources d'impulsions alimentations, qui ont presque complètement remplacé les alimentations par transformateur, des commutateurs à transistors sont utilisés. Un exemple de telles sources d'énergie est blocs informatiques nutrition, chargeurs téléphones, ordinateurs portables, tablettes, etc. Les clés à transistor ont remplacé les relais électromagnétiques car elles présentent le principal avantage de l'absence de pièces mécaniques mobiles, ce qui se traduit par une fiabilité et une durabilité accrues de la clé. De plus, la vitesse d'activation et de désactivation des commutateurs électroniques à semi-conducteurs est bien supérieure à la vitesse des relais électromagnétiques.

En outre, un commutateur à transistor est souvent utilisé pour allumer/éteindre (commuter) une charge de puissance importante en fonction d'un signal provenant du microcontrôleur.

L'essence de la clé électronique est de la gérer haute puissance sur un signal de faible puissance.

Il existe des commutateurs à semi-conducteurs basés sur des transistors, des thyristors et des triacs. Cependant, cet article traite du fonctionnement d'un interrupteur électronique basé sur un transistor bipolaire. Dans les articles suivants, d'autres types de commutateurs à semi-conducteurs seront abordés.

Selon la structure du semi-conducteur, les transistors bipolaires sont divisés en deux types : p — n — p Et n — p — n taper ( riz. 1 ).

Riz. 1 – Structures des transistors bipolaires

Dans les schémas de circuits, les transistors bipolaires sont désignés comme indiqué dans riz. 2 . La broche du milieu est appelée la base, la broche avec la « flèche » est l’émetteur et la broche restante est le collecteur.


Riz. 2 – Désignation des transistors dans les circuits

De plus, les transistors peuvent être classiquement représentés comme deux diodes connectées dos à dos ; l'endroit où ils sont connectés sera toujours la base ( Figure 3 ).

Riz. 3 – Schémas de remplacement des transistors par des diodes

Commutateur à transistors. Schémas de commutation.

Les circuits de connexion pour transistors de différentes structures semi-conductrices sont représentés dans riz. 4 . La jonction entre la base et l’émetteur est appelée jonction émetteur, et la jonction entre la base et le collecteur est appelée jonction collecteur. Pour activer (ouvrir) le transistor, il est nécessaire que la jonction du collecteur soit polarisée dans le sens opposé et l'émetteur dans le sens direct.


Riz. 4 – Interrupteur à transistors. Schémas de connexion

Tension d'alimentation U PS appliqué aux bornes du collecteur et de l’émetteur U hé via une résistance de charge R. À (cm. riz. 4 ). La tension de commande (signal de commande) est appliquée entre la base et l'émetteur U bébé via une résistance de limitation de courant R. b .

Lorsqu'un transistor fonctionne en mode commutation, il peut être dans deux états. Le premier est le mode de coupure. Dans ce mode, le transistor est complètement fermé et la tension entre le collecteur et l'émetteur est égale à la tension de la source d'alimentation. Le deuxième état est le mode de saturation. Dans ce mode, le transistor est complètement ouvert et la tension entre le collecteur et l'émetteur est égale à la chute de tension aux bornes p — n – les transitions et pour divers transistors sont de l'ordre du centième au dixième de volt.

Sur la ligne de charge de la caractéristique statique d'entrée du transistor ( riz. 5 ) la région de saturation est sur le segment 1-2 , et la zone de coupure sur le segment 3-4 . La zone intermédiaire entre ces segments est la zone 2-3 appelée région active. Il est utilisé lorsque le transistor fonctionne en mode amplificateur.


Riz. 5 – Caractéristiques statiques d’entrée du transistor

Pour faciliter la mémorisation de la polarité de la connexion d'alimentation et de la tension du signal de commande, vous devez faire attention à la flèche de l'émetteur. Il indique la direction du flux de courant ( Figure 6 ).


Riz. 6 – Chemin du courant traversant le commutateur à transistor

Calcul des paramètres du commutateur à transistor

Pour un exemple du fonctionnement d’une clé, nous utiliserons une LED comme charge. Son schéma de connexion est présenté dans riz. 7 . Faites attention à la polarité de connexion des alimentations et des LED dans les transistors de différentes structures semi-conductrices.


Riz. 7 – Schémas de connexion des LED aux interrupteurs à transistors

Calculons les principaux paramètres d'un commutateur à transistor réalisé sur un transistor n — p — n taper. Disons les données initiales suivantes :

- chute de tension aux bornes de la LED Δ UVD = 2 V;

— courant nominal DIRIGÉ jeVD= 10 mA;

— tension d'alimentation UPS(indiqué sur le schéma par Uke) = 9 V;

— tension du signal d'entrée USoleil= 1,6 V.

Examinons maintenant à nouveau le diagramme présenté dans riz. 7 . Comme on peut le voir, il reste à déterminer la résistance des résistances dans les circuits de base et collecteur. Le transistor peut être sélectionné parmi n'importe quelle structure semi-conductrice bipolaire correspondante. Prenons l'exemple du transistor soviétique. n — p — n taper MP111B.

Calcul de la résistance dans le circuit collecteur du transistor

La résistance dans le circuit collecteur est conçue pour limiter le courant qui traverse la LED VD , ainsi que pour protéger le transistor lui-même contre les surcharges. Car lorsque le transistor s'ouvre, le courant dans son circuit sera limité uniquement par la résistance de la LED VD et résistance R. À .

Déterminons la résistance R. À . Il est égal à la chute de tension à ses bornes Δ U R. À divisé par le courant dans le circuit collecteur je À :


Nous avons donc initialement réglé le collecteur - c'est le courant nominal de la LED. Il ne doit pas dépasser je k=10mA .

Trouvons maintenant la chute de tension aux bornes de la résistance R. À . Elle est égale à la tension de l'alimentation U PS (U hé ) moins la chute de tension aux bornes de la LED Δ U VD et moins la chute de tension aux bornes du transistor ΔU hé :

La chute de tension aux bornes de la LED, ainsi que la tension de l'alimentation, sont initialement réglées et égales à 0,2 V et 9 V, respectivement. Chute de tension pour le transistor MP111B, comme pour les autres transistors soviétiques, on prend égal environ 0,2 B. Pour les transistors modernes (par exemple BC547, BC549, N2222 et autres), la chute de tension est d'environ 0,05 V et moins.

La chute de tension aux bornes du transistor peut être mesurée lorsqu'il est complètement ouvert, entre les bornes du collecteur et de l'émetteur, et le calcul peut être ajusté ultérieurement. Mais, comme nous le verrons plus tard, la résistance du collecteur peut être sélectionnée selon une méthode plus simple.

La résistance dans le circuit collecteur est :

Calcul de la résistance dans le circuit de base du transistor

Il ne nous reste plus qu'à déterminer la résistance de base R. b . Elle est égale à la chute de tension aux bornes de la résistance elle-même ΔURb divisé par le courant de base je b :


La chute de tension aux bornes de la base du transistor est égale à la tension du signal d'entrée UV moins la chute de tension aux bornes de la jonction base-émetteur ΔUbé . La tension du signal d'entrée est spécifiée dans les données source et est égale à 1,6 V. La chute de tension entre la base et l'émetteur est d'environ 0,6 V.

Ensuite, nous trouvons le courant de base Ib . Il est égal au courant du collecteur Ib divisé par le gain de courant du transistor β . Le gain de chaque transistor est indiqué dans les fiches techniques ou les ouvrages de référence. C'est encore plus facile de découvrir le sens β Vous pouvez utiliser un multimètre. Même le multimètre le plus simple possède cette fonction. Pour un transistor donné β=30 . Avec des transistors modernes β égal à environ 300...600 unités.

Nous pouvons maintenant trouver la résistance de base requise.

Ainsi, en utilisant la méthode ci-dessus, vous pouvez facilement déterminer les valeurs de résistance requises dans les circuits de base et de collecteur. Cependant, vous devez vous rappeler que les données calculées ne permettent pas toujours de déterminer avec précision les valeurs des résistances. Par conséquent, il est préférable d'affiner la clé expérimentalement et les calculs ne sont nécessaires que pour l'estimation initiale, c'est-à-dire qu'ils aident à réduire la plage de choix des valeurs de résistance.

Pour déterminer les valeurs des résistances, vous devez allumer le résistance variable et en changeant sa valeur, obtenez les valeurs requises des courants de base et de collecteur ( riz. 8 ).


Riz. 8 – Schéma de connexion des résistances variables

Recommandations pour le choix des transistors pour clés électroniques

    La tension nominale entre collecteur et émetteur, spécifiée par le fabricant, doit être supérieure à la tension de l'alimentation.

    Le courant nominal du collecteur, également spécifié par le fabricant, doit être plus actuel charges.

    Il est nécessaire de s'assurer que le courant et la tension de la base du transistor ne dépassent pas les valeurs admissibles.

  1. De plus, la tension à la base en mode saturation ne doit pas être inférieure à la valeur minimale, sinon le commutateur à transistor fonctionnera de manière instable.

Le commutateur à transistor est l'élément principal des appareils électroniques numériques et de nombreux appareils électroniques de puissance. Les paramètres et caractéristiques du commutateur à transistor déterminent dans une très large mesure les propriétés des circuits correspondants.

Active les transistors bipolaires . Le commutateur le plus simple sur un transistor bipolaire, connecté dans un circuit avec un émetteur commun, et le chronogramme correspondant de la tension d'entrée sont présentés sur la Fig. 14.5.

Riz. 14.5. Commutateur à transistor bipolaire

Considérons le fonctionnement d'un interrupteur à transistor en régime permanent. Jusqu'à un moment dans le temps t 1 La jonction émetteur du transistor est verrouillée et le transistor est en mode coupure. Dans ce mode je À =– je b =je co (je co– courant collecteur inverse), je euh≈ 0. De plus toi R. b ≈toi R. À ≈ 0;toi bébé ≈ –U 2 ;toi hé ≈–E À .

En attendant t 1 …t 2 le transistor est ouvert. Pour que la tension aux bornes du transistor toi héétait minime, la tension U 1 généralement choisi pour que le transistor soit soit en mode saturation, soit dans un mode limite très proche du mode saturation.

Commutateurs à transistors à effet de champ caractérisé par une faible contrainte résiduelle. Ils peuvent commuter des signaux faibles (quelques microvolts ou moins). Ceci est une conséquence du fait que les caractéristiques de sortie des transistors à effet de champ passent par l'origine.

Par exemple, décrivons les caractéristiques de sortie d'un transistor avec une transition de commande et un canal p-tapez dans la région adjacente à l'origine des coordonnées (Fig. 14.6).

Riz. 14.6. Transistor à effet de champ avec canal de type P

Veuillez noter que les caractéristiques du troisième quadrant correspondent aux tensions spécifiées entre la grille et le drain.

Dans un état statique, le commutateur à transistor à effet de champ consomme très peu de courant de commande. Cependant, ce courant augmente à mesure que la fréquence de commutation augmente. La résistance d'entrée très élevée des interrupteurs des transistors à effet de champ assure en fait une isolation galvanique des circuits d'entrée et de sortie. Cela permet de se passer de transformateurs dans les circuits de commande.

Sur la fig. La figure 14.7 montre un schéma d'un commutateur numérique basé sur un transistor MOS avec un canal induit n-type et charge résistive et chronogrammes correspondants.


Riz. 14.7. Clé numérique sur un transistor à effet de champ

Le diagramme montre la capacité de charge AVEC n, qui modélise la capacité des appareils connectés à un interrupteur à transistor. Évidemment, lorsque le signal d'entrée est nul, le transistor est bloqué et toi si =E Avec. Si la tension est supérieure à la tension de seuil U seuil d'hiver transistor, puis il s'ouvre et la tension toi si diminue.

Éléments logiques

Un élément logique (porte logique) est un circuit électronique qui effectue des opérations simples. opération logique. Sur la fig. 14.8 montre des exemples de symboles graphiques conventionnels de certains éléments logiques.

Riz. 14.8. Éléments logiques

L'élément logique peut être mis en œuvre sous la forme d'un circuit intégré séparé. Souvent, un circuit intégré contient plusieurs éléments logiques.

Les portes logiques sont utilisées dans les appareils électroniques numériques (dispositifs logiques) pour effectuer une conversion simple des signaux logiques.

Classification des éléments logiques. On distingue les classes suivantes d'éléments logiques (appelées logiques) :

    logique résistance-transistor (TRL);

    logique diode-transistor (DTL);

    logique transistor-transistor (TTL);

    logique émetteur-transistor (ETL);

    logique transistor-transistor avec diodes Schottky (TTLS) ;

    r(r- MDP);

    logique basée sur des transistors MOS avec des canaux comme n(n- MDP);

    logique basée sur des interrupteurs complémentaires sur transistors MOS (CMOS, CMOS) ;

    logique d'injection intégrée I 2 L ;

    logique basée sur le semi-conducteur à base d'arséniure de gallium GaAs.

Actuellement, les logiques les plus utilisées sont : TTL, TTLSh, CMOS, ESL. Les éléments logiques et autres dispositifs électroniques numériques sont produits dans le cadre des séries de microcircuits suivantes : TTL – K155, KM155, K133, KM133 ; TTLSH-530, KR531, KM531, KR1531, 533, K555, KM555, 1533, KR1533 ; ESL – 100, K500, K1500 ; CMOS-564, K561, 1564, KR1554 ; GaAs-K6500.

La plupart paramètres importantséléments logiques :

    Les performances sont caractérisées par le temps de propagation du signal t sp et fréquence de fonctionnement maximale F Max.. U Le temps de retard est généralement déterminé par des différences de niveau de 0,5 saisir U et 0,5Δ dehors F Max..

    Fréquence de fonctionnement maximale – c'est la fréquence à laquelle le circuit reste opérationnel. La capacité de charge est caractérisée par le coefficient d'intégration d'entrée À – c'est la fréquence à laquelle le circuit reste opérationnel. La capacité de charge est caractérisée par le coefficient d'intégration d'entréeà propos – c'est la fréquence à laquelle le circuit reste opérationnel. (parfois le terme « coefficient de pooling de la production » est utilisé). Ampleur – c'est la fréquence à laquelle le circuit reste opérationnel. La capacité de charge est caractérisée par le coefficient d'intégration d'entrée =2…8,– c'est la fréquence à laquelle le circuit reste opérationnel. (parfois le terme « coefficient de pooling de la production » est utilisé). est le nombre d'entrées logiques, la valeur – c'est la fréquence à laquelle le circuit reste opérationnel. (parfois le terme « coefficient de pooling de la production » est utilisé). =20…30.

    une fois U – le nombre maximum d'éléments logiques similaires pouvant être connectés à la sortie d'un élément logique donné. Leurs significations typiques sont :=4...10. Pour éléments avec capacité de charge accrue L'immunité au bruit en mode statique est caractérisée par la tension

    La puissance consommée par le microcircuit à partir de l'alimentation. Si cette puissance est différente pour deux états logiques, alors la consommation électrique moyenne pour ces états est souvent indiquée.

    Tension d'alimentation.

    Tensions de seuil d'entrée haute et basse U seuil d'entrée1 Et U seuil0d'entrée, correspondant à un changement d'état de l'élément logique.

    Tensions de sortie niveaux haut et bas U sortie1 Et U sortie0 .

D'autres paramètres sont également utilisés.

Caractéristiques des éléments logiques de diverses logiques. Une série spécifique de microcircuits se caractérise par l'utilisation d'une unité électronique standard - un élément logique de base. Cet élément constitue la base de la construction d’une grande variété d’appareils électroniques numériques.

    Élément TTL de base contient un transistor multi-émetteur qui effectue une opération ET logique et un inverseur complexe (Fig. 14.9).


Riz. 14.9. Élément TTL de base

Si un niveau de tension faible est appliqué simultanément à l'une ou aux deux entrées, alors le transistor multi-émetteur est dans un état de saturation et le transistor T 2 est fermé, et donc le transistor T 4 est également fermé, c'est-à-dire la sortie aura un niveau de tension élevé . Si un niveau de tension élevé est appliqué simultanément aux deux entrées, alors le transistor T 2 s'ouvre et entre en mode saturation, ce qui conduit à l'ouverture et à la saturation du transistor T 4 et à la désactivation du transistor T 3, c'est-à-dire La fonction AND-NOT est implémentée. Pour augmenter la vitesse des éléments TTL, des transistors à diodes ou transistors Schottky sont utilisés.

    Elément logique de base TTLSH (en utilisant l'exemple de la série K555). Comme élément de base Série K555 de puces élément utilisé

ET-NON (Fig. 14.10, UN), et sur la fig. 14h10, b une représentation graphique d'un transistor Schottky est présentée.


Riz. 14.10. Elément logique TTLSH

Le transistor VT4 est un transistor bipolaire classique. Si les deux tensions d'entrée toi entrée1 Et toi vx2 sont à un niveau haut, alors les diodes VD3 et VD4 sont fermées, les transistors VT1, VT5 sont ouverts et il y a une tension de niveau bas en sortie. Si au moins une entrée a une tension de bas niveau, alors les transistors VT1 et VT5 sont fermés et les transistors VT3 et VT4 sont ouverts, et il y a une tension de bas niveau à l'entrée. Les microcircuits TTLSh de la série K555 se caractérisent par les paramètres suivants :

    tension d'alimentation +5 DANS;

    tension de sortie de bas niveau pas plus de 0,4 DANS;

    tension de sortie haut niveau pas moins de 2,5 DANS;

    immunité au bruit – pas moins de 0,3 V ;

    temps de propagation moyen du signal 20 ns;

    fréquence de fonctionnement maximale 25 MHz.

Caractéristiques d'autres logiques. La base de l'élément logique de base de l'ESL est un commutateur de courant dont le circuit est similaire à celui d'un amplificateur différentiel. Le microcircuit ESL est alimenté par une tension négative (–4 DANS pour la série K1500). Les transistors de ce microcircuit n'entrent pas en mode saturation, ce qui est l'une des raisons des hautes performances des éléments ESL.

Dans les microcircuits n-MOS et p-Les commutateurs MOS sont utilisés respectivement sur les transistors MOS avec n-canaux et charge dynamique et sur transistors MOS avec p-canal. Pour éliminer la consommation d'énergie d'un élément logique dans un état statique, des éléments logiques MIS complémentaires (logique CMDP ou CMOS) sont utilisés.

La logique basée sur le semi-conducteur en arséniure de gallium GaAs se caractérise par les performances les plus élevées, conséquence d'une mobilité électronique élevée (3...6 fois supérieure à celle du silicium). Les microcircuits à base de GaAs peuvent fonctionner à des fréquences de l'ordre de 10 GHz.

De quel type de charge parlons-nous ? Oui, à peu près n'importe quoi : relais, ampoules, solénoïdes, moteurs, plusieurs LED à la fois ou un projecteur LED puissant. Bref, tout ce qui consomme plus de 15 mA et/ou nécessite une tension d'alimentation supérieure à 5 volts.

Prenons par exemple un relais. Que ce soit BS-115C. Le courant d'enroulement est d'environ 80 mA, la tension d'enroulement est de 12 volts. Tension maximale contacts 250V et 10A.

Connecter un relais à un microcontrôleur est une tâche qui s'impose à presque tout le monde. Un problème est que le microcontrôleur ne peut pas fournir la puissance nécessaire au fonctionnement normal de la bobine. Courant maximal que la sortie du contrôleur peut traverser dépasse rarement 20 mA et cela est toujours considéré comme cool - une sortie puissante. Généralement pas plus de 10 mA. Oui, notre tension ici n'est pas supérieure à 5 volts, et le relais en nécessite jusqu'à 12. Il existe bien sûr des relais à cinq volts, mais ils consomment plus de deux fois le courant. En général, partout où tu embrasses un relais, c'est un connard. Ce qu'il faut faire?

La première chose qui me vient à l'esprit est d'installer un transistor. La bonne solution est que le transistor puisse être sélectionné pour des centaines de milliampères, voire d'ampères. S'il manque un transistor, ils peuvent être activés en cascade, lorsque le plus faible ouvre le plus fort.

Puisque nous avons accepté que 1 soit allumé et 0 éteint (c'est logique, même si cela contredit mon habitude de longue date issue de l'architecture AT89C51), alors 1 fournira l'alimentation et 0 supprimera la charge. Prenons un transistor bipolaire. Le relais nécessite 80mA, nous recherchons donc un transistor avec courant de collecteur plus de 80 mA. Dans les fiches techniques importées, ce paramètre est appelé Ic, dans les nôtres Ic, la première chose qui m'est venue à l'esprit était le KT315 - un chef-d'œuvre du transistor soviétique qui était utilisé presque partout :) Un tel orange. Cela ne coûte pas plus d'un rouble. Il louera également le KT3107 avec n'importe quel index de lettres ou le BC546 importé (ainsi que le BC547, BC548, BC549). Pour un transistor, il faut tout d'abord déterminer la fonction des bornes. Où est le collecteur, où est la base et où est l'émetteur. Il est préférable de le faire en utilisant une fiche technique ou un ouvrage de référence. Voici, par exemple, un extrait de la fiche technique :

Si tu le regardes face avant, celui avec les inscriptions, et tenir avec les jambes baissées, puis les conclusions, de gauche à droite : Émetteur, Collecteur, Base.

On prend le transistor et on le connecte selon ce schéma :

Le collecteur à la charge, l'émetteur, celui avec la flèche, au sol. Et la base vers la sortie du contrôleur.

Un transistor est un amplificateur de courant, c'est-à-dire que si nous faisons passer un courant à travers le circuit base-émetteur, alors un courant égal à l'entrée peut traverser le circuit collecteur-émetteur, multiplié par le gain h fe.
h fe pour ce transistor est de plusieurs centaines. Quelque chose comme 300, je ne me souviens plus exactement.

La tension de sortie maximale du microcontrôleur lorsqu'il est fourni au port de l'unité = 5 volts (la chute de tension de 0,7 volts à la jonction base-émetteur peut être négligée ici). La résistance du circuit de base est de 10 000 ohms. Cela signifie que le courant, selon la loi d'Ohm, sera égal à 5/10000 = 0,0005A ou 0,5mA - un courant totalement insignifiant dont le contrôleur ne transpirera même pas. Et la sortie à ce moment sera I c = I be *h fe = 0,0005 * 300 = 0,150A. 150 mA est supérieur à 100 mA, mais cela signifie simplement que le transistor s'ouvrira grand et produira le maximum possible. Cela signifie que notre Relyuha recevra une nutrition complète.

Est-ce que tout le monde est content, est-ce que tout le monde est satisfait ? Mais non, il y a une déception ici. Dans un relais, une bobine est utilisée comme actionneur. Et la bobine a une forte inductance, il est donc impossible de couper brusquement le courant qui y circule. Si vous essayez de faire cela, l'énergie potentielle accumulée dans le champ électromagnétique ressortira ailleurs. Avec un courant de coupure nul, cet endroit sera la tension - avec une interruption brutale du courant, il y aura une puissante surtension aux bornes de la bobine, des centaines de volts. Si le courant est interrompu par un contact mécanique, il y aura une panne d'air - une étincelle. Et si vous le coupez avec un transistor, il sera tout simplement détruit.

Nous devons faire quelque chose, quelque part pour mettre l'énergie de la bobine. Pas de problème, on le fermera nous-mêmes en installant une diode. En fonctionnement normal, la diode est allumée contre la tension et aucun courant ne la traverse. Et lorsqu'elle est éteinte, la tension aux bornes de l'inductance sera dans l'autre sens et traversera la diode.

Certes, ces jeux avec surtensions ont un effet néfaste sur la stabilité du réseau d'alimentation de l'appareil, il est donc logique de visser un condensateur électrolytique d'une centaine de microfarads supplémentaires à proximité des bobines entre le plus et le moins de l'alimentation. Il prendra le relais la plupart de pulsations.

Beauté! Mais vous pouvez faire encore mieux : réduire votre consommation. Le relais a un courant de coupure assez important, mais le courant de maintien de l'induit est trois fois inférieur. Cela dépend de vous, mais le crapaud me pousse à nourrir le moulinet plus qu'il ne le mérite. Cela signifie du chauffage, de la consommation d’énergie et bien plus encore. Nous prenons également et insérons dans le circuit un condensateur polaire de dix microfarads supplémentaires avec une résistance. Que se passe-t-il maintenant :

A l'ouverture du transistor, le condensateur C2 n'est pas encore chargé, ce qui signifie qu'au moment de sa charge il représente presque court-circuit et le courant circule à travers la bobine sans restrictions. Pas pour longtemps, mais cela suffit à casser l'armature du relais de sa place. Ensuite, le condensateur se chargera et se transformera en circuit ouvert. Et le relais sera alimenté via une résistance de limitation de courant. La résistance et le condensateur doivent être sélectionnés de manière à ce que le relais fonctionne clairement.
Après la fermeture du transistor, le condensateur se décharge à travers la résistance. Cela conduit au problème inverse : si vous essayez immédiatement d'allumer le relais alors que le condensateur n'est pas encore déchargé, il se peut qu'il n'y ait pas assez de courant pour une secousse. Nous devons donc ici réfléchir à quelle vitesse le relais va cliquer. Le Conder, bien sûr, se décharge en une fraction de seconde, mais parfois c'est trop.

Ajoutons une mise à niveau supplémentaire.
Lorsque le relais s'ouvre, l'énergie champ magnétique est libéré à travers la diode, mais en même temps le courant continue de circuler dans la bobine, ce qui signifie qu'il continue de maintenir l'armature. Le temps entre la suppression du signal de commande et la perte du groupe de contact augmente. Zapadlo. Il faut faire obstacle à la circulation du courant, mais de telle sorte qu'il ne tue pas le transistor. Branchons une diode Zener avec une tension d'ouverture inférieure à la tension de claquage limite du transistor.
D'après une fiche technique, on peut voir que la tension maximale du collecteur-base pour le BC549 est de 30 volts. On visse la diode Zener pour 27 volts - Profite !

En conséquence, nous fournissons une surtension sur la bobine, mais elle est contrôlée et inférieure au point de claquage critique. Ainsi, nous réduisons considérablement (de plusieurs fois !) le délai d’arrêt.

Maintenant, vous pouvez vous étirer avec contentement et commencer à gratter douloureusement vos navets pour savoir comment placer tous ces déchets dessus. circuit imprimé… Nous devons rechercher des compromis et ne conserver que ce qui est nécessaire dans un projet donné. Mais c'est un instinct d'ingénieur qui vient avec l'expérience.

Bien sûr, au lieu d'un relais, vous pouvez brancher une ampoule et un solénoïde, et même un moteur, si le courant le transporte. Le relais est pris comme exemple. Eh bien, bien sûr, l’ampoule ne nécessite pas l’ensemble du kit diode-condensateur.

C'est suffisant pour l'instant. La prochaine fois, je vous parlerai des assemblages Darlington et des commutateurs MOSFET.



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