Circuito temporizzatore a mosfet singolo

Circuito temporizzatore a mosfet singolo

Il seguente articolo discute l'uso di un mosfet come interruttore per commutare in modo efficiente carichi di corrente elevata. Il circuito può anche essere trasformato in un circuito di ritardo OFF con semplici modifiche. Il design è stato richiesto dal signor Roderel Masibay.



Confronto tra Mosfet e BJT

Un transistor ad effetto di campo o mosfet può essere paragonato a un bjt o ai normali transistor, tranne una differenza significativa.

Un mosfet è un dispositivo dipendente dalla tensione a differenza dei BJT che sono dispositivi dipendenti dalla corrente, il che significa che un mosfet si accenderebbe completamente in risposta a una tensione superiore a 5 V a corrente praticamente zero attraverso il suo gate e la sorgente, mentre un normale transistor richiederebbe una corrente relativamente più accendere.





Inoltre, questo fabbisogno di corrente aumenta proporzionalmente all'aumentare della corrente di carico collegata attraverso il suo collettore. I mosfet, d'altra parte, commuteranno qualsiasi carico specificato indipendentemente dal livello di corrente del gate che può essere mantenuto ai livelli più bassi possibili.

Perché Mosfet è meglio BJT

Un altro aspetto positivo della commutazione dei mosfet è che conducono completamente offrendo una resistenza molto bassa attraverso il percorso di corrente verso il carico.



Inoltre un mosfet non richiederebbe un resistore per l'attivazione del gate e può essere commutato direttamente con la tensione di alimentazione disponibile a condizione che non sia troppo oltre il segno 12V

Tutte queste proprietà associate ai mosfet lo rendono un chiaro vincitore rispetto ai BJT, soprattutto quando viene utilizzato come interruttore per azionare carichi potenti come lampade a incandescenza ad alta corrente, lampade alogene, motori, solenoidi ecc.

Come richiesto qui vedremo come un mosfet può essere utilizzato come interruttore per attivare un sistema di tergicristalli dell'auto. Il motore del tergicristallo di un'auto consuma una quantità considerevole di corrente e di solito viene commutato attraverso uno stadio tampone come relè, SSR ecc. Tuttavia i relè possono essere soggetti a usura mentre gli SSR possono essere troppo costosi.

Utilizzo di Mosfet come interruttore

Un'opzione più semplice può essere sotto forma di un interruttore mosfet, impariamo i dettagli del circuito dello stesso.

Come mostrato nello schema del circuito dato, il mosfet costituisce il dispositivo di controllo principale senza praticamente complicazioni attorno ad esso.

Un interruttore sul suo gate che può essere utilizzato per accendere il mosfet e una resistenza per mantenere il gate del mosfet su una logica negativa quando l'interruttore è in posizione OFF.

Premendo l'interruttore si fornisce al mosfet la tensione di gate richiesta rispetto alla sua sorgente che è a potenziale zero.

Il grilletto attiva istantaneamente il mosfet in modo che il carico collegato al suo braccio di drenaggio diventi completamente ON e operativo.

Con un dispositivo tergicristallo collegato a questo punto, si pulirà per così tanto tempo che l'interruttore rimane premuto.

Un sistema tergicristallo a volte richiede una funzione di ritardo per abilitare alcuni minuti di azione di pulizia prima di fermarsi.

Con una piccola modifica, il circuito sopra può essere semplicemente trasformato in un circuito di ritardo OFF.

Utilizzo di Mosfet come timer di ritardo

Come mostrato nel diagramma seguente, un condensatore viene aggiunto subito dopo l'interruttore e attraverso il resistore da 1M.

Quando l'interruttore viene momentaneamente acceso, il carico si accende e anche il condensatore si carica e immagazzina la carica al suo interno.

Dimostrazione video

Quando l'interruttore viene portato su OFF, il carico continua a ricevere l'alimentazione poiché la tensione immagazzinata nel condensatore sostiene la tensione di gate e la mantiene accesa.

Tuttavia il condensatore si scarica gradualmente tramite il resistore da 1M e quando la tensione scende sotto i 3V, il mosfet non è più in grado di trattenere e l'intero sistema si spegne.

Il periodo di ritardo dipende dal valore del condensatore e dai valori della resistenza, aumentando uno qualsiasi di essi o entrambi aumenta proporzionalmente il periodo di ritardo.

Calcolo del ritardo

Per calcolare il ritardo prodotto dalla costante RC possiamo usare la seguente formula:

V = V0 x e(-t / RC)

  • V è la tensione di soglia alla quale si suppone che il mosfet si spenga o inizi ad accendersi.
  • V0 è la tensione di alimentazione o Vcc
  • R è la resistenza di scarica (Ω) che è collegata parallelamente al condensatore.
  • C (Valore del condensatore (F) nell'esempio 100uF)
  • t (tempo di scarica che vogliamo calcolare (s))

vogliamo conoscere il ritardo (t) = e(-t / RC) = V / V0

-t / RC = Ln (V / V0)

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

Soluzione di esempio

Se selezioniamo la capacità di soglia, il valore ON / OFF del mosfet viene impostato su 2.1V e la tensione di alimentazione è 12V, la resistenza come 100K e il condensatore come 100uF, il ritardo dopo il quale il mosfet si spegne potrebbe essere calcolato approssimativamente risolvendo l'equazione come indicato di seguito:

t = -Ln (2,1 / 12) x 100000 x 0,0001

t = 17,42 s

Quindi dai risultati troviamo che il ritardo sarà di circa 17 secondi

Fare un timer a lunga durata

Un timer di durata relativamente lunga può essere progettato utilizzando il concetto mosfet spiegato sopra per la commutazione di carichi più pesanti.

Il diagramma seguente illustra le procedure di implementazione.

L'inclusione di un transistor PNP aggiuntivo e di alcuni altri componenti passivi consente al circuito di produrre una durata maggiore del periodo di ritardo. Le temporizzazioni possono essere opportunamente regolate variando il condensatore e il resistore collegati alla base del transistore.




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