Alma38.ru

Электро Свет
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Обесточить борт: зачем нужен выключатель массы и можно ли его поставить на современное авто

Обесточить борт: зачем нужен выключатель массы и можно ли его поставить на современное авто

Выключатель массы АКБ Клемма автомобильного аккумулятора

Перед выключателем стояло 2 основные задачи. Это организация довольно простой, но эффективной противоугонной системы, а также защита от утечки тока во время стоянки транспортного средства.

В настоящее время задачи, стоящие перед такими устройствами, не поменялись. При этом многие автомобилисты продолжают интересоваться возможностью установки.

Что это такое

Для начала следует разобраться с сутью выключателей массы для аккумуляторных батарей и понять, что это такое.

Выключатель позволяет отключить питание бортовой сети, не скидывая клеммы с аккумуляторной батареи.

Выбирая себе размыкатель, стоит подумать над тем, какие именно функции девайс будет выполнять на машине. Если вы хотите минимизировать потери тока аккумуляторной батареи, тогда достаточно взять простейший прибор либо сделать его своими руками. Это не сложно. Если это будет часть противоугонного комплекса, рекомендуется подобрать готовое решение от проверенного производителя.

Можно выделить 3 главные задачи, которые выполняет выключатель (он же размыкатель):

  • отключает питание бортовой сети, когда машина находится длительное время на стоянке;
  • если под капотом стоит пара АКБ, одну из батарей (в основном резервную) можно отключить;
  • играет роль простого противоугонного оборудования.

Интересно, что сейчас автоугонщики, вооружённые высокотехнологичным оборудованием, начали забывать и разучились взламывать машины, на которых стоит самый простой размыкатель. Некоторые злоумышленникам может даже в голову не прийти, что на машине стоит подобная система.

Что же касается защиты от утечек тока, то эта проблема широко распространена на современных авто. Они наполнены разной электрикой и потребителями. Останавливая машину, ток продолжает и батареи перетекать к ним. Сюда можно отнести сигнализацию, мультимедийную систему, автомагнитолу, и многое другое. Это уже зависит от конкретной комплектации автомобиля.

Нормой по утечке считается 60-80 мА. Некоторые говорят, что и при утечках около 150-200 мА ничего страшного не произойдёт.

Но представьте, что за 24 часа таким образом можно терять по 5 Ач, за 10 дней уже будет 50 Ач. А у многих батарей такие рабочие параметры.

Оставляя машину на длительную стоянку, на 1-2 недели, если не разомкнуть массу АКБ, есть высокий риск того, что при попытке запустить двигатель или просто открыть машину ничего не получится.

Выключатель массы поможет решить такую проблему.

Выключатель массы аккумуляторной батареи

Обесточить борт: зачем нужен выключатель массы и можно ли его поставить на современное авто

Дисклеймер. Автор отнюдь не является ретроградом и не пытается «приделать клавиатуру печатной машинки к планшету». Однако решения прежних десятилетий, оказывается, в определённых условиях вполне имеют право на жизнь.

Электрооборудование современных автомобилей насыщено различными «умными» блоками, на которые возложены десятки функций комфорта и безопасности. Однако кое в чем электрика нынешних машин недалеко ушла от автомобилей полувековой давности – к примеру, напряжение в бортсети по-прежнему составляет 12 Вольт, «хранительницей жизни» во многих случаях остаётся свинцово-кислотная батарея (не так давно мы объясняли, почему их не меняют ли литий-ионные), «минус» располагается на корпусе, а проблема утечек тока со значительным увеличением количества потребителей стала еще более актуальной. И сегодня мы будем выяснять, что такое выключатель «массы», нужен ли он вообще в современном автомобиле и в каких случаях его использование допустимо и даже желательно.

Разновидности

Существует несколько вариантов используемых выключателей массы.

  • тиристорными;
  • ручными;
  • дистанционными электромеханическими (на основе реле).

Ручные девайсы в основном используются на грузовиках и спецтехнике. Такие системы могут работать в условиях больших токов, составляющих до 1000 А. Их же успешно применяют и на легковых авто.

Самыми удобными размыкателями считаются те, которые располагаются на аккумуляторных клеммах и предназначаются специально для легковых машин. Дистанционный тип размыкателя можно ставить на грузовики и легковые модели. Управление осуществляется из салона, используя специальную потайную кнопку.

Ещё для легковых машин неплохо подходят мощные тиристоры на 160-320 А. Управление также бывает скрытым. Но не всегда тиристоры выдерживают большие токи при запуске ДВС.

Делаем своими руками

Чтобы отключить массу от автомобильного аккумулятора, можно поступить предельно просто, подняв капот и открутив соответствующие клеммы. Но если в салоне будет находиться кнопка, через которую осуществляется отключение, с ней работать намного удобнее. Подобное решение можно сделать своими руками.

Выключатель массы своими руками

Если не планируется использовать заводской выключатель, можно сделать его своими руками. Вполне подойдёт простая схема, в которой отсутствуют механические контакты. Это повышает надёжность конструкции. Плюс такая система станет прекрасным дополнением к вашей охранной системе, если такая предусмотрена.

Для сборки размыкателя потребуется кнопка типа S1, которая будет установлена в салоне, диод и тринистор.

Тринистром называют тиристор, который имеет 3 электрических вывода. Это управляющий электрод, катод и анод.

  • Тринистор будет применяться в роли электрореле, срабатывание которого происходит при появлении импульса на управляющем электроде.
  • В скрытом месте, которое выбирает сам автомобилист, устанавливается кнопка управления. При замыкании контактов на кнопке будет возникать импульс.
  • Поступая на тринистор, импульс способствует отпиранию, сопротивление резко меняется в сторону уменьшения, по сети проходит ток высокого напряжения.
  • Тринистор позволяет току проходить только в направлении от аккумулятора до бортовой электросети.
  • Чтобы АКБ могла подзаряжаться от генератора, параллельно с тринистром подключается диод.
  • Крепление детали осуществляется с использованием уголка на основе дюрали.
  • На одной полке делаются отверстия для крепления полупроводников.
  • На второй нужно просверлить отверстия под крепежный элемент, который будет использоваться для крепления устройства к кузову.
  • В качестве проводки применяется монтажный многожильный провод.
Читайте так же:
Что такое накладной выключатель

Объединив всё в единую схему, при нажатии на кнопку, спрятанную в салоне, можно будет размыкать массу, тем самым перекрывать ток от АКБ к потребителям.

Процесс установки

Разобравшись с тем, как отключить массу автомобильного аккумулятора, следует обсудить вопрос монтажа системы.

Есть несколько последовательных шагов, позволяющих разобраться с тем, как установить систему, которая отключает массу, на свой аккумулятор.

Подобранный для сборки и установки своими руками выключатель батареи автомобиля монтируется по такому алгоритму:

  • С выводом катода тринистора соединяется накидная клемма от АКБ. Конструкция собирается и помещается в соответствующий корпус из металла.
  • Управляющий провод протягивается в салон от подкапотного пространства.
  • Чтобы поставить систему и не сверлить в кузове дополнительные отверстия, часто используют держатели от тормозных трубок. Достаточно удалить дно, чтобы получить отверстие для протяжки проводов.
  • Тумблер или кнопку, благодаря которой клемма будет размыкаться, устанавливается на рулевую колонку. Либо выбирайте другое подходящее вам место.
  • Затем к одному выводу тиристора подключается провод, идущий на массу, а с другим соединяется управляющий провод.

Если планируется использовать выключатель в качестве дополнительного противоугонного средства, выбирайте диод высокой мощности.

Монтаж выключателя массы на плюс

Возьмите омметр, чтобы сделать замеры внутреннего сопротивления диода в его открытом состоянии. Следите за тем, чтобы напряжение не опускалось ниже 0,5-0,6 В. В противном случае аккумулятор не сможет заряжаться.

В итоге АКБ при необходимости размыкается, не требуется открывать капот и скидывать массу. Простая установка кнопки и пары элементов обеспечат быстрое и удобное выключение.

Кнопка выключения массы

Устройство отключения массы аккумулятора (ОМА) — это механизм, который замыкает или размыкает минусовой провод в автомобильной электропроводке. Реализовывают выключатель с помощью кнопки или тумблера, который устанавливается в салоне, чтобы водитель мог спокойно отключать питание не открывая капот и не отсоединяя минусовую клемму от АКБ.

Прежде чем купить кнопку выключения массы автомобиля, следует определиться с назначением. Если нужен выключатель только для того, чтобы отсоединять питание, то можно купить и установить дешевую кнопку. А, если нужен выключатель, как дополнительное средство защиты от угона транспортного средства, то нужна кнопка более сложной конструкции.

Но, в основном, отключатель массы устанавливается для безопасности, а не как противоугонное средство.

О чём ещё важно знать

Если вы решились на установку подобной схемы, предварительно стоит учесть несколько важных моментов.

  • При наличии в автомобиле устройств и приборов, требующих настройки, в случае отключения массы их потребуется периодически восстанавливать. Обычно это касается настройки времени, даты и пр.
  • Размыкание массы не приводит к обнулению одометра, не сбивает настройки ЭБУ, поэтому на этот счёт переживать не стоит.
  • Если у вашей сигнализации имеется автономная сирена, в случае размыкания массы она может срабатывать.
  • При отсутствии у сигнализации автономного источника питания, отключение АКБ приводит к автоматической деактивации охранной системы. Она просто не будет работать.
  • На транспортных средствах с инжекторным типом двигателя в случае размыкания массы отключается и питание контроллера. Это ведёт к удалению всей накопившейся информации.
  • Периодически следует проверять состояние контактов и делать замеры сопротивления. Их лучше смазать литолом, а также обновлять смазку.
  • Некоторые специалисты сходятся во мнении, что для машин после 2000 года выпуска выключатель лучше не использовать. Если он случайно сработает, когда зажигание включено, иммобилайзер может отвязаться. Автомобилист потеряет возможность доступа к собственной машине. Чтобы восстановить работу, требуется помощь специалистов и внушительная сумма денег.
  • Отключение массы приводит к потере ранее внесённых настроек в мультимедийную систему.

Всё это прямо указывает на то, что выключатель массы нужен не всем и не всегда. А если им и пользоваться, то только при острой необходимости.

Подумайте внимательно над целесообразностью и необходимостью использования размыкателя массы автомобильной аккумуляторной батареи. Порой есть смысл сделать устройство своими руками. Но большинство придерживаются мнения, что тут лучше задействовать заводские решения и привлечь опытных автоэлектриков. Выбор за вами.

Видео

В этом видео умелые руки опытных водителей делают своими руками кнопку дистанционного отключения массы автомобиля.

Советы и рекомендации, как выбрать массу для автомобиля.

В этом видео показывается выбор места, способ установки и подключения кнопки от автомобиля Камаз на машину Мерседес.

А это для тех, кто хочет полностью делать своими руками.

Способов создать выключатель массы несколько. Кто покупал кнопки массы или делал сам, пишите в комментариях.

Выключатель массы аккумуляторной батареи — Виды, советы по выбору и установке на автомобиль

Все Мы, владельцы автомобилей беспокоимся за целостность и сохранность своего автомобиля. Прийти утром на стоянку или в гараж и обнаружить, что автомобиль сгорел, не хочется никому. Чтобы этого избежать, ставится выключатель массы АКБ, который прерывает питание.

Сегодня, Автопортал 100.ks.ua со своей командой специалистов и поддержкой некоторых автоэлектриков из каталога, постарается ответить на все вопросы по выключателю массы аккумуляторной батареи. Расскажем обо всем:

  • Зачем нужен выключатель массы?
  • Какие бывают выключатели массы?
  • Как подключить выключатель массы?
  • Как выбрать выключатель массы?
  • Как сделать выключатель массы?
  • Как работает выключатель массы?
  • Как сделать выключатель массы в салоне?
  • Какой выключатель массы лучше?
  • Почему греется выключатель массы?

Что это такое выключатель массы?

Выключатель массы — это устройство обеспечивающее разрыв питания от аккумулятора автомобиля в массе. Тумблер может быть изготовлен из разного материала и выглядеть совершенно по-разному, но основная цель — прервать питание от АКБ.

Читайте так же:
Электромонтаж провод с выключателем

Чаще всего, выключатель массы используют при долгой стоянке автомобиля, в гараже или на стоянке. Чтобы аккумулятор не разрядился либо, не произошло короткого замыкания. При частой эксплуатации автомобиля, коммутирующее устройство без надобности.

Типы выключателей массы

Сегодня, на автомобильном рынке можно найти 4, принципиально разных, вида выключателей массы:

  • Механический выключатель массы;
  • Автоматический выключатель массы;
  • Электромагнитный выключатель массы;
  • Электронные или тиристорные выключатели массы.

При выборе выключателя массы, нужно понимать будущую нагрузку на него. К примеру, электронные выключатели хорошо справятся с нагрузками на ВАЗ, Нива, Москвич, а вот на современных иномарках либо грузовиках, напряжение больше и такие устройства не справятся с ними. В целом же, размыкатели ставяться на все транспортные средства:

  1. Автобус
  2. Грузовой автомобиль
  3. Землеройная техника
  4. Легковой автомобиль
  5. Подъемная техника
  6. Сельскохозяйственная техника
  7. Спецтехника

Монтаж выключателя массы

Установка выключателя массы задача не сложная и реализуется несколькими простыми шагами:

  1. Необходимо минусовой провод подключить к одному выводу тумблера.
  2. Новый провод, такого же сечения, подключить от выключателя, до клеммы аккумулятора.

Это самый просто способ, самых примитивных разрывателей массы. Если Вы не хотите размещать разрыватель под капотом, а хотите где-то спрятать, то Вам необходимо прокладывать новую более длинную линию проводов. Схема подключения не меняется, главное хорошо все заизолировать, соединить и поместить в защищающие кожуха, чтобы провода не перетерлись и не замкнули.

В случае, если Вы хотите поставить разрыватель массы как дополнительное средство от угона автомобиля, то замаскируйте разводку проводов более изящно.

Как установить дистанционный включатель массы

Монтаж дистанционного включателя массы, мало чем отличается от простого. Разница лишь в том, чтобы сделать систему более хитро мудрой и найти разрыватель массы было намного сложнее. Если разбить установку по шагам, то можно получить следующую последовательность:

  • Как и в случае обычного разрывателя, выключатель монтируется в подкапотное пространство, поближе к аккумулятору. Это требуется для сокращения длины «массового» провода.
  • К клеммам выключателя массы, в разрыв подключить минусовой провод от аккумулятора.
  • На один выход, к обмотке электромагнита подключается минусовая клемма АКБ. Вторая, к кнопке включателя, которая размещена в любом удобном месте автомобиля.
  • Второй выход на кнопке выключателя разрывателя, подсоединяется к массе авто. Это может быть как кузов транспортного средства, так и любой «+» электрооборудования.

И самое главное, когда Вы ставите дистанционный выключатель массы в салон, на кнопку повесить предохранитель. Автоэлектрики заявляют, что хватит самого обычного на 5 А.

Подключение разрывателя массы в обход сигнализации

Для тех, кто хочет обезопасить свой автомобиль от угона и не выключать, разрывателем, от питания все авто, можно использовать данную методику монтажа.

На минусовую клемму крепится тонкий провод, с предохранителем. Проконсультировавшись с автоэлектриком, можно подобрать оптимальное сечение провода. В идеальном варианте, он должен выдерживать исключительно сигнализацию, предохранитель — аналогично. Данный провод, через предохранитель подключается к кузову автомобиля. Этого провода, хватает, чтобы питать сигнализацию, но при попытке завести двигатель, предохранитель перегорает и машина не запуститься совсем.

Этот вариант отлично компонуется с дистанционным разрывателем массы и хорошо защищает автомобиль от угона.

Какие последствия отключения массы в современных авто?

Включатель массы начали устанавливать еще наши деды, если не раньше. В нынешнее время, это устройство не столь востребовано, так как все автомобили, после 2000 годов, напичканы различными электронными системами. Отключение питания от этих систем, зачастую грозит сбросу настроек.

Но если Вы все же надумали ставить разрыватель массы, Вы должны знать следующее:

  • При отключении массы, время и даты на автомобиле, будут сбрасываться. Также, могут «слететь» настройки с мультимедийной системы.
  • При монтаже разрывателя, автономная сирена на сигнализации, может сработать. Если автономного питания нет, то охранная система может отключится и сама не запустится снова.
  • На автомобилях с инжекторным типом двигателя, при отключении питания, с контроллеров «слетают» все настройки до заводских.
  • Большинство автоэлектриков утверждают, что в случае самопроизвольного выключения массы при включенном зажигании, может отвязать иммобилайзер. А значит, Вы на полном ходу можете потерять управление, особенно если на повороте заблокируется руль.

Но вот чего бояться действительно не стоит, как многие пишут на форумах, так это того, что при отключении массы, сбрасываются настройки в ЭБУ.

Типичные неисправности, ремонт и обслуживание включателя массы

Тумблер массы — это простое и даже в неком роде, примитивное устройство. Оно долговечно и редко когда ломается. В случае, если Вы неудачно установили разрыватель и на него постоянно попадает влага, то он может покрываться коррозией и перестать нормально функционировать. В этом случае его легко можно разобрать и почистить. Задача на 5 минут.

Бывают и более сложные случаи поломки, обрыв обмотки электромагнита, поломка фиксатора и многое другое. При таких неисправностях, устройство проще и дешевле просто поменять. Если обобщить, то это одноразовая деталь, ее проще менять, чем думать о ремонте.

Какой выбрать и купить включатель массы

Выбор должен ложится исключительно на тот вариант, какой Вы хотите монтировать. Сегодня ассортимент позволяет выбрать любой вариант как механизка, так и способа монтажа.

НазваниеФотоЦена
Выключатель массы 12В СОАТЭ589,66 грн.
Выключатель массы 12В винтовой Авто-Электрика27,00 грн.
Выключатель массы поворотный (бабочка)65,00 грн.
Размыкатель массы на клемму АКБ55,80 грн.
Выключатель массы универсальный 12/24В355,00 грн.
Выключатель массы механический 12/24В130,00 грн.
Выключатель аккумуляторной батареи Compact, 100 А378,00 грн.
Выключатель массы с кронштейном для грузовиков331,00 грн.
Размыкатель массы224,00 грн.
Выключатель массы Kangaroowinch 400A1622,00 грн.
Читайте так же:
Сделай сам выключатель для массы

Самые популярные производители размыкатели масс в Украине

AlsaDKDecaroEmos
GoldenshipMarineRiderS.I.L.A.
SORLSeafloSunfine MarineTATA
АААДорожная картаКамАЗСОАТЭ
СтартВольтУкраина ТДЭкранЭлемент

Выключатель массы аккумуляторной батареи — Итоги сказанного

С одной стороны, это нужное приспособление, ведь при помощи него, можно не только обезопасить автомобиль от короткого замыкания и пожара, но даже защитить от угона. С другой стороны, большинство современных авто не нуждаются в этом устройстве, ведь оно отключает все электронные устройства от питания, а значит, большинство настроек попросту слетят.

Команда Автопортала 100.ks.ua советует хорошо подумать, перед покупкой и принять решение, нужно ли оно Вам. Если у Вас современный автомобиль на котором Вы ездите каждый день, то разрыватель массы поможет Вам только защитить авто от угона. Если до 1996 года, когда начали «пичкать» автоэлектронными системами, то можно установить для защиты от разряда АКБ.

Мы рассказали о всех нюансах выбора и установки выключателя массы, надеемся материал был Вам полезен. Если остались вопросы, пишите комментарии и делитесь с друзьями.

Подключение мощных Мосфетов к микроконтроллеру

В этой статье мы рассмотрим возможность подключения мощных Mosfet транзисторов для коммутации нагрузки с большим током сигналом с микроконтроллера. Это позволит подключать к микроконтроллеру цепи управления двигателями, светодиодами или любым устройством питания, которое работает с низким постоянным напряжением (DC).

Силовые мосфеты — это электронные компоненты, которые позволяют нам контролировать очень высокие токи. Как и в случае с обычными МОП-транзисторами, у них есть три вывода, которые называются: Сток (D), Исток (S) и Затвор (G). Основной ток проходит между истоком и стоком (I SD), в то время как управление этим током достигается путем подачи напряжения на клемму затвора (относительно клеммы источника), известной как V GS.

подключение мосфета к микроконтроллеру

Принцип работы Мосфетов

В исходном состоянии ток затвора практически равен нулю, поскольку внутри компонента клемма затвора подключена к своего рода конденсатору. Поэтому ток затвора протекает только в тот момент, когда мы меняем уровень входного напряжения (изменение логического состояния), и это является причиной, почему потребление Mosfet (как в случае всех логических схем MOS) увеличивается пропорционально частоте переключения.

Существуют «силовые мостики» двух типов: те, что в канале N, и в канале P. Разница между ними заключается в полярности соединения исток-сток и в том, что напряжение затвора P-канала отрицательное (те же различия, которые существуют между NPN и PNP транзисторами).

принцип работы мосфетов

Мощный мосфет может работать в «линейном режиме» или в «насыщенности». В аналоговых системах, например на выходных каскадах усилителей звука, мосфеты работают в линейном режиме, тогда как в цифровых системах, в которых они используются в качестве цифровых выключателей питания, они работают в режиме отключения (ВЫКЛ) или насыщения (НА).

В этой статье мы проанализируем только тот мосфет, который используется в качестве цифровых коммутаторов. Когда mosfet находится в состоянии насыщения, значение внутреннего сопротивления между истоком и стоком (Rsd) очень низкое, следовательно рассеиваемая мощность в нем будет незначительной, однако ток через него может проходить очень высокий.

работа мосфета в качестве ключа

Чтобы довести Mosfet до насыщения, необходимо, чтобы управляющее напряжение на клемме затвора было достаточно высоким, и это может быть проблемой, если мы напрямую используем низкое выходное напряжение микроконтроллера.

Я лучше объясню на примере

Для насыщения биполярного транзистора (типа BC548) необходимо превысить пороговое напряжение базы, которое составляет всего 0,6 В. Управляющее напряжение 0,6 В может быть получено с любой цифровой схемы, работающей от 5 В, 3,3 В и до 1,8 В.

И наоборот, напряжение, необходимое для приведения в действие Mosfet (называемое «пороговым напряжением» или V th), намного выше (несколько вольт) и зависит от модели Mosfet.

Более того, даже если бы мы достигли этого значения, этого было бы недостаточно, потому что мы должны превысить значение линейной области работы, чтобы привести ее к насыщению. Если нет, проводимость не будет полной, и, следовательно, часть мощности будет рассеиваться в mosfet в виде тепла, потому что мощность, рассеиваемая mosfet, является результатом умножения между падением напряжения и током, проходящим по нему (Pmosfet = Vsd * Isd).

линейный режим работы мосфета

На графике мы видим кривые движения типичного N-канального мосфета с разными напряжениями на затворе в двух рабочих областях (линейная область слева от графика и насыщенность справа).

Как мы видим, если мы хотим получить максимальный выходной ток, напряжение на затворе (VGS) должно быть 7,5 В. Это значение варьируется в зависимости от используемой модели mosfet.

Для решения этой проблемы есть две возможности: использовать адаптер, который увеличивает выходные уровни микроконтроллера, или использовать mosfet, который работает с более низкими напряжениями на затворе. МОП-транзисторы с низким уровнем управления затвором известны как «силовые МОП-транзисторы логического уровня».

диаграмма управления затвором мосфета

На графике мы видим кривую движения мосфета «логический уровень» IRL530 (зеленого цвета) по сравнению с классическим мосфетом IRF530 (синим цветом).

Вертикальная полосатая линия указывает на логический уровень 4,75 В (типичный выходной уровень микроконтроллера, питаемого от 5 В). Как мы видим, максимальный выходной ток IRF530 не превышает 2,6 А, хотя эта модель способна выдавать гораздо больший ток, в то время как IRL530 превышает 20 А (полная проводимость).

Если бы наш микроконтроллер работал с напряжением 3,3 В, IRF530 даже не начал бы запускаться.

Читайте так же:
Простейшие схемы электронных выключателей

управление затвором мосфета

Поэтому выбор типа «логический уровень» Mosfet является лучшим выбором при работе с цифровыми цепями.

На рисунке мы видим соединение «логического уровня» mosfet с микроконтроллером для включения светодиодной ленты. Как объяснялось в начале этой статьи, когда логический уровень управления изменяется, на мгновение mosfet поглощает определенный ток, который заряжает внутренний конденсатор терминала Gate.

Импульсное регулирование мощности (ШИМ) с применением мосфетов

Резистор 4,7К служит для ограничения этого начального тока. Мы могли бы использовать любое значение сопротивления, но низкое значение позволяет получить быструю зарядку этого конденсатора и, следовательно, более быстрое переключение mosfet. Быстрая коммутация мосфета полезна если мы хотим использовать импульсное регулирование мощности (ШИМ).

В этом типе регулирования, если бы переключение mosfet было «медленным», оно было бы длиннее в линейной зоне и, следовательно, увеличивало бы рассеивание мощности в нем, особенно если мы работаем с высокими частотами. Как только Мосфет переключился, затвор больше не поглощает ток. Поэтому, если мы планируем использовать наш mosfet для простого включения и выключения, значение этого R может быть и 10K.

Напротив, если мы хотим модулировать выходную мощность с помощью ШИМ-модуляции, для нас удобно использовать значение сопротивления 4,7 К, 3,3 К или 1,2 К включительно. Лучший выбор зависит в основном от частоты ШИМ.

Сопротивление 100 К замкнутое на землю, служит для определения точного логического состояния в том случае, если микроконтроллер не сделал этого, как например в фазе инициализации того же самого.

Если у нас возникла необходимость подключить Mosfet без «логического уровня» к цифровой цепи, мы можем добавить транзистор, который позволит нам увеличить управляющее напряжение, как мы видим на следующем рисунке.

Импульсное регулирование мощности (ШИМ) с применением мосфетов

Принцип работы очень прост. Когда выход микроконтроллера имеет низкий логический уровень (0 вольт), транзистор не работает, и, следовательно, его коллектор, который подключен к затвору mosfet, будет иметь положительный потенциал 12 В через положительное сопротивление.

Когда выходной сигнал микроконтроллера становится высоким (1,8 В, 3,3 В или 5 В), транзистор приводит в действие и доводит затвор мосфета до 0 В, поэтому он прекращает движение. Как видите, эта схема имеет дефект, который работает наоборот, то есть активируется, когда уровень выходного сигнала микрофона низкий.

Несмотря на это, преимущество в том, что напряжение затвора достигает максимального напряжения питания, что гарантирует полное насыщение любого типа мосфета, который мы подключаем. Значение сопротивления затвора, связанного с положительным, изменяет скорость переключения полевого двигателя, как объяснено в предыдущем случае. (высокие значения для медленного переключения и низкие значения для быстрого переключения (ШИМ-модуляция).

Мосфет-шим модуляция

Если мы хотим использовать общий mosfet (не «логический уровень») с неинвертированной логикой управления, мы можем изменить его на P-канал, как показано на рисунке. Обратите внимание, что выходная мощность (в примере, светодиодная лента) подключена к земле (отрицательной) вместо положительной.

Единственная проблема, представленная этим последним решением, состоит в том, что его нельзя использовать, если мы хотим управлять светодиодной полосой RGB с 3 каналами, потому что эти полосы обычно имеют общий анод (уникальный положительный), в то время как мы использовали бы полосу RGB с общим катодом (общий негатив). В любом случае, это решение очень полезно во многих случаях и сможет пригодлится в ваших проектах.

Транзистор как выключатель

Он обеспечивает открытую схему (незамкнутую), когда он находится в выключенном состоянии и обеспечивает замкнутую схему, когда находится во включенном состоянии. Это очень важная функция, без которой деятельность многих устройств была бы просто немыслима.

Другими словами, можно сказать, что выключатель обеспечивает бесконечное сопротивление или полное сопротивление во время своего выключенного состояния, и он обеспечивает нулевое сопротивление или полное сопротивление во время своего включенного состояния.

Отсюда получается, что выключатель можно назвать этаким резистором с контролируемым включением/выключением, который обеспечивает и нулевое и бесконечное сопротивление для схемы без какого-либо среднего значения. Да, возможно, кому-то подобное название покажется не самым точным, но оно более-менее передаёт суть деятельности выключателя в краткой форме.

С другой стороны, транзистор может быть рассмотрен как контролируемый резистор, ведь сопротивление между эмиттером и коллектором контролируется током в переходе базы-эмиттера. За счёт того, что ток на базе эмиттере производит контроль, сопротивление на эмиттере-коллекторе может быть установлено бесконечным, но подобным образом не получится сделать сопротивление равным нулю (результат не будет идеален). Впрочем, несмотря на то, что идеального значения не получается, это не мешает быть транзистору весьма популярным в качестве выключателя.

Транзистор обеспечивает довольно большое сопротивление для схемы, но оно не идеально бесконечно. Транзистор также обеспечивает очень маленькое сопротивление, но оно также не идеально нулевое.

В характеристиках транзистора имеется 3 области:

Транзистор как переключатель

В линейной области, для того чтобы напряжение на коллекторе-эмиттере (VCE) имело широкий диапазон, ток на коллекторе (IC) сохраняется неизменным. В силу того, что напряжение имеет широкий диапазон и ток на коллекторе почти неизменный, будет очень сильная потеря энергии, если транзистор действует в этой области.

Но на практике, в выключателе, когда он выключен, напряжение, которое через него проходит, будет равно напряжению на открытой схеме, но ток при этом равен нулю, отсюда следует, что не происходит потери энергии. Подобным образом, когда выключатель включен, ток, проходящий через выключатель настолько силён, насколько силён ток на замкнутой схеме, но напряжение, которое проходит через выключатель, равно нулю, откуда следует, что также не происходит потери энергии.

Читайте так же:
Ток срабатывания отсечки автоматического выключателя

Если нужно сделать так, чтобы транзистор действовал как выключатель, то нужно сделать, чтобы он работал таким образом, чтобы потери энергии во время включенного и выключенного состояния были бы близки к нулю, или очень низки. Единственный случай, когда это возможно, когда транзистор действует только в предельной области характеристик. Есть две предельные области в характеристиках транзистора. Это область выключения и область насыщения.

На рисунке, где ток на базе-эмиттере или просто ток на базе равен нулю, ток коллектора (IC) будет иметь очень маленькое неизменное значение для большого диапазона напряжения на коллекторе-эмиттере (VCE). Так что если транзистор действует с током на базе равным нулю или меньше нуля, то ток, проходящий через коллектор на эмиттер (IC) очень слабый.

Отсюда транзистор в выключенном состоянии, но в то же время, потеря энергии через транзистор (выключатель) i.e. IC x VCE несущественна в силу того, что IC очень мал. Отсюда вытекает, что транзистор работает как выключатель на открытой схеме или как выключающий переключатель.

Теперь, допустим, что транзистор подсоединён в серию с нагрузкой сопротивления RL. В нормальном состоянии напряжение, проходящее через нагрузку, является VL. Отсюда ток, проходящий через нагрузку, составляет:

Если транзистор действует с током на базе I1, для которого ток на коллекторе C1 больше, чем IL, то транзистор работает в области насыщения. Тут, для любого тока (C1), проходящего через коллектор транзистора на его эмиттер (IC), будет очень маленькое напряжение на коллекторе-эмиттере (VCE).

Отсюда следует, что в этой ситуации ток, проходящий через транзистор, настолько силён, насколько ток на нагрузке, но напряжение, проходящее через транзистор, (VCE) довольно низкое, откуда вытекает то обстоятельство, что потеря энергии в транзисторе опять несущественна.

Транзистор ведёт себя примерно как выключатель на замкнутой схеме или переключатель включения. Так что для использования транзистора как выключателя, необходимо убедиться в том, что применяемый на базе-эмиттере ток достаточно силён для того, чтобы удержать транзистор в области насыщения для обеспечения тока на нагрузке.

Как уже было сказано, потеря энергии в транзисторе, который является выключателем, очень низка, однако не равна нулю. Отсюда следует, что это не идеальный выключатель, но он приемлем для специфических устройств. Теперь, для регулирования энергии постоянного тока на входе, на нагрузке, необходимо использовать транзистор-выключатель таким образом, чтобы он периодически то включал схему, то выключал, обеспечивая тем самым желаемую энергию на выходе.

Для этого понадобится специфическая форма волны тока на базе, благодаря которой транзистор переходит в свои область выключения и область насыщения, периодически, для обеспечения тока на нагрузке. Типичная периодическая форма волны тока на базе в целом достигается за счёт импульсного генератора на базе микропроцессора.

Когда выбирается транзистор для использования в качестве выключателя, необходимо проявлять осторожность в отношении номинального значения транзистора. Дело в том, что во время включенного состояния, весь ток на нагрузке будет течь через транзистор. Если этот ток больше, чем безопасное значение способности транзистора к выдерживанию тока на коллекторе-эмиттере, то транзистор может перманентно выйти из строя из-за того, что перегреется.

Снова в выключенном состоянии, всё напряжение на открытой схеме, на нагрузке, появится в транзисторе. Транзистор должен быть в состоянии выдержать это напряжение, в противном случае переход коллектор-эмиттер будет разорван, и транзистор станет включенным, вместо того чтобы быть выключенным.

Ещё одна деталь должна быть учтена при использовании транзистора как выключателя. Приёмник тепла подходящего размера и проектирование, которое всегда необходимо для транзистора. Каждый транзистор нуждается в некотором времени для перехода из выключенного состояния во включенное состояние и наоборот.

Несмотря на то, что это самое время очень мало и оно может быть менее нескольких микросекунд, но это всё-таки не ноль. Во время периода, в течение которого выключатель находится во включенном состоянии, ток (IC) будет усиливаться, в то время как напряжение на коллекторе-эмиттере (VCE) будет падать к нулю.

Так как ток усиливается с нуля (в идеале) до своего максимума, и напряжение падает со своего максимального значения до нуля (в идеале), будет возникать момент, когда оба они будут иметь свои максимальные значения. В этой точке происходит пиковая потеря энергии.

Таким же путём происходит и максимальная потеря энергии в транзисторе, когда он переходит в выключенное состояние из включенного состояния. Отсюда следует, что максимальная потеря энергии происходит в транзисторе во время переходного периода изменения состояния, но растрата энергии всё ещё вполне средняя, так как переходный период довольно невелик.

Для работы с низкой частотой генерируемое тепло может быть средним. Но если частота работы весьма высока, то будет существенная потеря энергии и соответствующая генерация тепла. Стоит заметить, что генерация тепла не происходит только в течение переходного состояния. Она также происходит во время включенного или выключенного состояния транзистора. Однако количество тепла в течение постоянного состояния довольно мала и несущественна.

Транзистор как выключатель

Возможно, кому-то использование транзистора в качестве выключателя покажется сложным после вышесказанного, однако это не так. Просто нужно обратить внимание на некоторые необходимые моменты и запомнить определённые вещи. Теоретическая часть, охватывающая эту тему, хоть и не маленькая, но относительно простая.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector