מעגל נהג ממסר טרנזיסטור עם פורמולה וחישובים

במאמר זה נלמד באופן מקיף מעגל מנוע ממסר טרנזיסטור ונלמד כיצד לתכנן את תצורתו על ידי חישוב הפרמטרים באמצעות נוסחאות.

החשיבות של ממסר

ממסרים הם אחד המרכיבים החשובים ביותר במעגלים אלקטרוניים. במיוחד במעגלים בהם מעורב העברת הספק גבוהה או החלפת עומס זרם זרם, ממסרים ממלאים את התפקיד העיקרי ביישום הפעולות.

כאן נלמד כיצד להפעיל נכון ממסר באמצעות טרנזיסטור ולהחיל את התכנון במערכת אלקטרונית למיתוג עומס מחובר ללא בעיות.

למחקר מעמיק לגבי אופן פעולת ממסר אנא קרא מאמר זה

ממסר, כידוע, הוא מכשיר אלקטרומכני המשמש בצורה של מתג.

היא אחראית על החלפת עומס חיצוני המחובר למגעיו בתגובה לכוח חשמלי קטן יחסית המופעל על פני סליל משויך.

ביסודו של דבר הסליל מתפתל מעל ליבת ברזל, כאשר מריחים DC קטן על הסליל, הוא ממריץ ומתנהג כמו אלקטרומגנט.

מנגנון מגע עמוס קפיץ המוצב בסמיכות לסליל מיד מגיב ונמשך אל כוח האלקטרומגנט של הסליל המופעל. במהלך הקשר הקשר מחבר אחד מהזוג שלו יחד ומנתק זוג משלים המשויך אליו.

ההפך קורה כאשר מכבה את זרם הסליל לסליל והמגעים חוזרים למצבם המקורי, מחברים את מערכת המגעים הקודמת המשלימה והמחזור עשוי לחזור על עצמו כמה שיותר פעמים.

מעגל אלקטרוני בדרך כלל יצטרך מנהל התקן ממסר המשתמש בשלב במעגל טרנזיסטור על מנת להמיר את פלט מיתוג הספק זרם הספק נמוך לפלט מיתוג זרם מתח גבוה.

עם זאת, האותות ברמה נמוכה ממכשיר אלקטרוני אשר עשויים להיגזר משלב IC או משלב טרנזיסטור זרם נמוך עשויים להיות די לא מסוגלים להניע ממסר ישירות. מכיוון שממסר דורש זרמים גבוהים יחסית, אשר בדרך כלל אינם זמינים ממקור IC או משלב טרנזיסטור זרם נמוך.

על מנת להתגבר על הנושא הנ'ל, שלב בקרת ממסר הופך להיות הכרחי לכל המעגלים האלקטרוניים הזקוקים לשירות זה.

נהג ממסר אינו אלא שלב טרנזיסטור נוסף המחובר לממסר אותו יש להפעיל. הטרנזיסטור משמש בדרך כלל ובלעדי להפעלת הממסר בתגובה לפקודות שהתקבלו משלב הבקרה הקודם.

תרשים מעגלים

בהתייחס לדיאגרמת המעגל שלעיל אנו רואים שהתצורה כוללת רק טרנזיסטור, נגד בסיס וממסר עם דיודת זבוב.

עם זאת ישנם כמה מורכבויות שיש להסדיר לפני שתוכל להשתמש בתכנון לפונקציות הנדרשות:

מכיוון שמתח הכונן הבסיסי לטרנזיסטור הוא המקור העיקרי לשליטה בפעולות הממסר, הוא צריך להיות מחושב בצורה מושלמת לקבלת תוצאות אופטימליות.

ערך הנגד הבסיסי מזהה באופן ישיר לזרם על פני מובילי הקולט / פולט של הטרנזיסטור או במילים אחרות, זרם סליל הממסר, שהוא עומס הקולט של הטרנזיסטור, הופך לאחד הגורמים העיקריים ומשפיע ישירות על הערך. של הנגד הבסיסי של הטרנזיסטור.

נוסחת חישוב

הנוסחה הבסיסית לחישוב הנגד הבסיסי של הטרנזיסטור ניתנת על ידי הביטוי:

R = (Us - 0.6) hFE / זרם סליל ממסר,

• כאשר R = נגן הבסיס של הטרנזיסטור,
• Us = מקור או מתח ההדק לנגד הבסיס,
• hFE = רווח זרם קדימה של הטרנזיסטור,

הביטוי האחרון שהוא 'זרם הממסר' עשוי להתגלות על ידי פתרון החוק של אוהם הבא:

I = Us / R, כאשר אני הוא זרם הממסר הנדרש, Us הוא מתח האספקה ​​לממסר.

יישום מעשי

ניתן לזהות את התנגדות סלילי הממסר בקלות על ידי שימוש במולטימטר.

גם אנחנו נהיה פרמטר ידוע.

נניח שההיצע Us הוא = 12 וולט, התנגדות הסליל היא 400 אוהם

ממסר זרם I = 12/400 = 0.03 או 30 mA.

כמו כן ניתן להניח כי ה- Hfe של כל טרנזיסטור רגיל עם אות נמוך הוא בסביבות 150.

החלת הערכים הנ'ל במשוואה בפועל שאנו מקבלים,

R = (Ub - 0.6) × Hfe ÷ זרם ממסר

R = (12 - 0.6) 150 / 0.03

= 57,000 אוהם או 57 K, הערך הקרוב ביותר הוא 56 K.

הדיודה המחוברת על פני סליל הממסר אמנם אינה קשורה בחישוב לעיל, אך עדיין אי אפשר להתעלם ממנה.

הדיודה מוודאת ש- EMF ההפוך שנוצר מסליל הממסר מקוצר דרכו ולא נזרק לטרנזיסטור. ללא דיודה זו, ה- EMF האחורי ינסה למצוא נתיב דרך פולט הקולט של הטרנזיסטור ובמהלך זה יפגע בטרנזיסטור לצמיתות, תוך שניות.

מעגל נהג ממסר באמצעות PNP BJT

טרנזיסטור פועל בצורה הטובה ביותר כמתג כאשר הוא מחובר עם תצורת פולט נפוצה, כלומר הפולט של ה- BJT חייב להיות מחובר תמיד ישירות עם קו 'קרקע'. כאן 'הקרקע' מתייחסת לקו השלילי עבור NPN ולקו החיובי ל- PNP BJT.

אם נעשה שימוש ב- NPN במעגל, יש לחבר את העומס עם הקולט, מה שיאפשר להפעיל / לכבות אותו על ידי הפעלת / כיבוי של הקו השלילי שלו. זה כבר מוסבר בדיונים לעיל.

אם ברצונך להפעיל / לכבות את הקו החיובי, במקרה זה תצטרך להשתמש ב- PNP BJT לצורך נהיגת הממסר. כאן ניתן לחבר את הממסר על פני הקו השלילי של האספקה ​​ואת אספן ה- PNP. אנא עיין באיור שלמטה לקבלת התצורה המדויקת.

עם זאת, PNP יזדקק להדק שלילי בבסיסו לצורך ההפעלה, כך שבמקרה שתרצה ליישם את המערכת באמצעות טריגר חיובי, ייתכן שיהיה עליך להשתמש בשילוב של NPN ו- PNP BJTs כמוצג באיור הבא:

אם יש לך שאילתות ספציפיות לגבי הרעיון הנ'ל, אל תהסס להביע אותן באמצעות ההערות לקבלת תשובות מהירות.

נהג ממסר חסכון בחשמל

בדרך כלל, מתח האספקה ​​להפעלת ממסר הוא ממדי כדי להבטיח שהממסר נמשך בצורה אופטימלית. עם זאת, מתח השמירה הנדרש הוא בדרך כלל נמוך בהרבה.

זה בדרך כלל אפילו לא חצי ממתח המשיכה. כתוצאה מכך, רוב הממסרים יכולים לעבוד ללא בעיות גם במתח מופחת זה, אך רק כאשר מוודאים כי במתח ההפעלה הראשוני גבוה במידה מספקת למשיכה.

המעגל המוצג להלן עשוי להיות אידיאלי עבור ממסרים שצוינו לעבוד עם 100 mA ומטה, ובמתח אספקה ​​הנמוך מ- 25 V. על ידי שימוש במעגל זה מובטחים שני יתרונות: קודם כל פונקציות הממסר המשתמשות בזרם נמוך משמעותית ב 50% פחות מ מתח האספקה ​​המדורג, והזרם מופחת לכדי 1/4 מהדירוג הממשי של הממסר! שנית, ניתן להשתמש בממסרים בעלי דירוג מתח גבוה יותר עם טווחי אספקה ​​נמוכים יותר. (למשל ממסר 9 וולט הנדרש לפעול עם 5 וולט מהספק TTL).

ניתן לראות את המעגל מחובר למתח אספקה ​​המסוגל להחזיק את הממסר בצורה מושלמת. בזמן ש- S1 פתוח, C1 נטען באמצעות R2 עד מתח האספקה. R1 מחובר למסוף + ו- T1 נשאר כבוי. ברגע שנקבע S1, בסיס T1 מתחבר לאספקה ​​משותפת דרך R1, כך שהוא יופעל ויפעיל את הממסר.

המסוף החיובי של C1 מתחבר לקרקע המשותפת דרך המתג S1. בהתחשב בכך שקבל זה הועלה בתחילה למתח האספקה ​​שהמסוף שלו בנקודה זו הופך לשלילי. המתח על פני סליל הממסר מגיע אפוא פי שניים ממתח האספקה, ומשיכה זו בממסר. מתג S1 יכול, בהחלט, להיות מוחלף בטרנזיסטור לכל מטרה כללית אשר ניתן להפעיל או לכבות לפי הצורך.