단일 MOSFET 타이머 회로

다음 기사에서는 고전류 부하를 효율적으로 토글하기위한 스위치로 MOSFET을 사용하는 방법에 대해 설명합니다. 회로는 간단한 수정으로 지연 OFF 회로로 변환 할 수도 있습니다. 디자인은 Mr.Roderel Masibay가 요청했습니다.

Mosfet과 BJT 비교

전계 효과 트랜지스터 또는 MOSFET은 한 가지 중요한 차이점을 제외하고는 bjt 또는 일반 트랜지스터와 비교할 수 있습니다.

MOSFET은 전류 종속 장치 인 BJT와 달리 전압 종속 장치입니다. 즉, MOSFET은 게이트와 소스에 걸쳐 거의 제로 전류에서 5V 이상의 전압에 응답하여 완전히 켜지는 반면 일반 트랜지스터는 상대적으로 더 높은 전류를 요구합니다. 켜기.

또한이 전류 요구 사항은 연결된 부하 전류가 컬렉터에서 증가함에 따라 비례 적으로 더 높아집니다. 반면에 MOSFET은 가능한 가장 낮은 수준으로 유지 될 수있는 게이트 전류 수준에 관계없이 지정된 부하를 전환합니다.

Mosfet이 더 나은 이유 BJT

MOSFET 스위칭의 또 다른 좋은 점은 부하에 대한 전류 경로에서 매우 낮은 저항을 완전히 제공한다는 것입니다.

또한 MOSFET은 게이트 트리거링에 저항이 필요하지 않으며 12V 표시를 너무 넘지 않는 경우 사용 가능한 공급 전압으로 직접 전환 할 수 있습니다.

MOSFET과 관련된 이러한 모든 속성은 BJT와 비교할 때 특히 고전류 백열등, 할로겐 램프, 모터, 솔레노이드 등과 같은 강력한 부하를 작동하는 스위치처럼 사용할 때 확실한 승자입니다.

여기에서 요청한대로 MOSFET이 자동차 와이퍼 시스템을 전환하는 스위치로 사용되는 방법을 살펴 보겠습니다. 자동차 와이퍼 모터는 상당한 양의 전류를 소비하며 일반적으로 릴레이, SSR 등과 같은 버퍼 단계를 통해 전환됩니다. 그러나 릴레이는 마모되기 쉽고 SSR은 너무 비쌀 수 있습니다.

Mosfet을 스위치로 사용

더 간단한 옵션은 mosfet 스위치의 형태 일 수 있습니다. 동일한 회로 세부 사항을 배워 봅시다.

주어진 회로도에서 볼 수 있듯이 MOSFET은 주변에 거의 아무런 문제없이 주 제어 장치를 형성합니다.

MOSFET을 켜는 데 사용할 수있는 게이트의 스위치와 스위치가 OFF 위치에있을 때 MOSFET 게이트를 부 논리로 유지하기위한 저항기입니다.

스위치를 누르면 0 전위에있는 소스에 대해 필요한 게이트 전압이 MOSFET에 제공됩니다.

트리거는 즉시 MOSFET을 켜서 드레인 암에 연결된 부하가 완전히 켜지고 작동하도록합니다.

이 지점에 연결된 와이퍼 장치를 사용하면 스위치가 눌린 채로 오랫동안 닦이게됩니다.

와이퍼 시스템은 때때로 중지하기 전에 몇 분의 와이 핑 작업을 활성화하는 지연 기능이 필요합니다.

약간의 수정으로 위의 회로를 지연 OFF 회로로 간단히 전환 할 수 있습니다.

Mosfet을 지연 타이머로 사용

아래 다이어그램에 표시된 것처럼 커패시터는 스위치 바로 뒤에 1M 저항에 추가됩니다.

스위치가 순간적으로 켜지면 부하가 켜지고 커패시터도 충전되어 전하를 저장합니다.

비디오 데모

스위치가 OFF로 전환되면 커패시터에 저장된 전압이 게이트 전압을 유지하고 스위치를 ON 상태로 유지하므로 부하가 계속 전력을 수신합니다.

그러나 커패시터는 1M 저항을 통해 점진적으로 방전되고 전압이 3V 아래로 떨어지면 MOSFET이 더 이상 유지할 수 없으며 전체 시스템이 꺼집니다.

지연 기간은 커패시터 값과 저항 값에 따라 다르며 둘 중 하나 또는 둘 모두를 늘리면 비례 적으로 지연 기간이 늘어납니다.

지연 계산

RC 상수에 의해 생성 된 지연을 계산하기 위해 다음 공식을 사용할 수 있습니다.

V = V0 x e^{(-t / RC)}

• V는 MOSFET이 스위치를 끄거나 켜기 시작하는 임계 전압입니다.
• V0은 공급 전압 또는 Vcc입니다.
• R은 커패시터에 병렬로 연결된 방전 저항 (Ω)입니다.
• C (예시 100uF의 커패시터 값 (F))
• t (계산하려는 방전 시간 (s))

우리는 지연을 알고 싶습니다 (티) = 이다^{(-t / RC)} = V / V0

-t / RC = Ln (V / V0)

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

솔루션 예

임계 커패시턴스를 선택하면 MOSFET의 ON / OFF 값을 2.1V로, 공급 전압을 12V로, 저항을 100K로, 커패시터를 100uF로 선택하면 MOSFET이 꺼질 때까지의 지연은 다음 방정식을 해결하여 대략적으로 계산할 수 있습니다. 아래에 주어진 :

t = -Ln (2.1 / 12) x 100000 x 0.0001

t = 17.42 초

따라서 결과에서 지연이 약 17 초라는 것을 알 수 있습니다.

장시간 타이머 만들기

상대적으로 긴 지속 시간 타이머는 더 무거운 부하를 전환하기 위해 위에서 설명한 MOSFET 개념을 사용하여 설계 될 수 있습니다.

다음 다이어그램은이를 구현하는 절차를 보여줍니다.

추가 PNP 트랜지스터와 몇 가지 다른 수동 부품을 포함하면 회로가 더 긴 지연 기간을 생성 할 수 있습니다. 타이밍은 트랜지스터의베이스에 연결된 커패시터와 저항을 변경하여 적절하게 조정할 수 있습니다.