Для практичного застосування або різних експериментів нерідко потрібно переривник постійного струму, що представляє собою двухполюсник, періодично включає і відключає харчування навантаження. Особливо часто такий переривник потрібно автомобілістам, наприклад, для заміни поламаних термоелектричних або електронних переривників струму в блоках покажчиків поворотів, аварійної сигналізації, додаткових стоп-сигналів і проблискових маячків.

Рис. 5.14

Поява потужних МОП транзисторів з індукованим каналом дозволяє створити безконтактний комутатор навантаження, падіння напруги на якому у включеному стані не перевищує одиниць-сотень мілівольт при струмі навантаження 10 МА … 25 А. Пристрій, принципова схема якого приводиться на рис. 5.14, працездатно в інтервалі напруг живлення 8 … 16 В. Максимальний струм керованої навантаження обмежений лише параметри застосування транзистора і в деяких випадках може досягати декількох сотень ампер.

Працює пристрій так. При включенні напруги живлення через комутовану навантаження RH, резистор R3 і діод VD2 швидко заряджаються конденсатори С2, СЗ. В якості генератора імпульсів використовується миготливий світлодіод HL1. Прямокутні імпульси поступають на ланцюг з тригерів DD1.1, DD1.2, що утворить дільник частоти на 4. Таким чином, на затвор польового транзистора надходять прямокутні імпульси, наступні з шпаруватістю 2, і з розмахом, рівним напрузі живлення мікросхеми.

Коли на затворі транзистора VT1 є лог. 1, він відкритий і на навантаження надходить майже повне напруга живлення, а коли лог. 0 – транзистор закривається, напруга на правому по схемі виведенні резистора R3 стає рівним напрузі харчування. З цього випливає, що накопичувальні конденсатори С2, СЗ регулярно заряджаються в ті моменти, коли навантаження знеструмлена. Так як польовий транзистор в цьому пристрої більшу частину часу на

ходиться в статичному стані, то для його перемикання енергія майже не витрачається. Основний споживач струму – миготливий світлодіод. Яскравість спалахів в даному випадку не має ніякого значення, так як обраний мікрострумова режим його роботи. Пульсації напруги на конденсаторах С2, СЗ не перевищують 1,5 В.

Елементи VD1, R3 призначені для захисту мікросхеми та польового транзистора від пошкодження при підвищенні напруги живлення, викликаного, наприклад, несправностями автомобільного реле-регулятора напруги. Запобіжник FU1 захищає транзистор при короткому замиканні в ланцюзі навантаження.

Частоту комутації струму навантаження можна збільшити вдвічі, якщо лівий висновок резистора R2 підключити до вив. 13 або 12 DD1.1. Неприпустимо підключення ланцюга затвора VT1 безпосередньо до миготливий світлодіод. Схема тактового генератора на миготливому світлодіоді обрана для простоти і наочності. Її можна замінити іншим економічним генератором, побудованим, наприклад, на КМОП версії таймера 555 – ALD1504, ALD4503. При цьому стає можливою робота генератора на звукових частотах.

Конденсатори С2, СЗ повинні бути хорошої якості, так як при втраті їх ємності може відбутися пошкодження дорогого польового транзистора. Саме тому використовуються два паралельно включених конденсатора. Можна використовувати вітчизняні танталові або ніобієві конденсатори серій К52, К53. Стабілітрон VD1 – будь-який малопотужний стабілітрон на 12 … 15 В. Діод VD2 – будь-який кремнієвий із серій КД503, КД510, Kfl521, 1N4148. Мікросхему К561ТМ2 можна замінити на КР1561ТМ2, К564ТМ2 або побудувати відповідний вузол на інших лічильниках-делителях цих серій. Миготливий світлодіод підійде будь-який, наприклад, L56BID, L816BRSRC / B. Слід зазначити, що на нього не повинен потрапляти яскраве світло, інакше можлива зупинка генерації.

Максимальний комутований струм навантаження залежить від обраного типу польового транзистора. Для надійності і зниження втрат на відкритому каналі стік-витік транзистора бажано вибрати екземпляр з максимальним струмом стоку, приблизно вдвічі більшим, ніж максимальний струм навантаження. Для навантаження, що споживає струм до 25 А, підійдуть n-канальні польові транзистори КП747А, КП783А, IRFP150, IRFP450, серій КП723, КП741, КП742. Для комутації навантаження з струмом споживання до 100 А підійде транзистор IRF1704, що має опір відкритого каналу не більше 0,004 Ом. Можна використовувати і паралельне включення двох-трьох однотипних транзисторів. Якщо пристрій буде застосовуватися для комутації ламп розжарювання, слід звертати увагу на максимальний імпульсний струм, який може витримувати обраний тип транзистора, так як опір холодної вольфрамової нитки лампи розжарювання приблизно в 10 разів менше, ніж розігрітій до робочої температури. При використанні переривника струму спільно з вузлами, що містять великі індуктивності (електромагнітне реле, звукові випромінювачі), висновки стік-витік потрібно зашунтувати малопотужним стабілітроном на 30 … 40 В для захисту транзистора від викидів напруги самоіндукції.

Польовий транзистор встановлюють на невеликій тепловідвід. Так як при збільшенні температури кристала зростає і опір відкритого каналу, бажано, щоб температура корпусу транзистора при тривалій роботі на максимальному струмі не перевищувала 60 ° С.

При монтажі мікросхеми і транзистора обов’язково слід вживати заходів щодо захисту від статичної електрики.

Література: А. П. Кашкаров, А. Л. Бутов – Радіоаматорам схеми, Москва 2008