Den følgende artikel diskuterer brugen af en mosfet som en switch til effektiv skift af høje strømbelastninger. Kredsløbet kan også omdannes til et forsinket OFF-kredsløb med enkle ændringer. Designet blev anmodet om af Mr. Roderel Masibay.

Sammenligning af Mosfet med BJT

En felteffekt-transistor eller mosfet kan sammenlignes med en bjt eller de almindelige transistorer, bortset fra en signifikant forskel.

En mosfet er en spændingsafhængig enhed i modsætning til BJT'er, der er strømafhængige enheder, hvilket betyder, at en mosfet ville tænde fuldt ud som reaktion på en spænding over 5V med næsten nul strøm over sin port og kilde, mens en almindelig transistor ville bede om relativt højere strøm for tænder.

Desuden vokser dette nuværende krav højere forholdsmæssigt, når den tilsluttede belastningsstrøm stiger over dens kollektor. Mosfets skifter derimod enhver specificeret belastning uanset portstrømniveau, som kan opretholdes på de lavest mulige niveauer.

Hvorfor Mosfet er bedre BJT

En anden god ting ved mosfet-skift er, at de udfører fuldt ud og tilbyder meget lav modstand over den nuværende vej til belastningen.

Derudover vil en mosfet ikke kræve en modstand til gateudløsning og kan skiftes direkte med den tilgængelige forsyningsspænding, forudsat at det ikke er alt for langt ud over 12V-mærket

Alle disse egenskaber forbundet med mosfets gør det til en klar vinder sammenlignet med BJT'er, især når det bruges som en afbryder til drift af kraftige belastninger såsom glødelamper med høj strøm, halogenlamper, motorer, solenoider osv.

Som anmodet her ser vi, hvordan en mosfet kan bruges som en switch til at skifte et bilviskersystem. En bilviskermotor bruger en betydelig mængde strøm og skiftes normalt gennem et buffertrin som relæer, SSR'er osv. Imidlertid kan relæer være tilbøjelige til at blive slidte, mens SSR'er kan være for dyre.

Brug af Mosfet som switch

En enklere mulighed kan være i form af en mosfet-switch, lad os lære kredsløbsdetaljerne for det samme.

Som vist i det givne kredsløbsdiagram udgør mosfet den vigtigste styrende enhed med praktisk taget ingen komplikationer omkring det.

En kontakt ved porten, der kan bruges til at tænde mosfet, og en modstand til at holde mosfetporten til en negativ logik, når kontakten er i OFF-position.

Ved at trykke på kontakten får mosfet den krævede gate-spænding i forhold til dens kilde, som har nul potentiale.

“bølgelængde med rødt lys ”

Udløseren tændes straks for mosfet, så den belastning, der er forbundet med dens afløbsarm, bliver helt tændt og fungerer.

Med en viskerindretning, der er fastgjort til dette punkt, ville den tørre så længe, at det skiftede forbliver deprimeret.

Et viskersystem kræver undertiden en forsinkelsesfunktion for at muliggøre et par minutters aftørring før stop.

Med en lille ændring kan ovenstående kredsløb simpelthen omdannes til et forsinket OFF-kredsløb.

Brug af Mosfet som en forsinkelsestimer

Som vist i diagrammet nedenfor tilføjes en kondensator lige efter kontakten og over 1M-modstanden.

Når kontakten er tændt et øjeblik, tænder belastningen og kondensatoren oplades og lagrer opladningen i den.

Videodemonstration

Når kontakten er slået fra, modtager belastningen fortsat strømmen, da den lagrede spænding i kondensatoren opretholder portens spænding og holder den tændt.

Imidlertid aflades kondensatoren gradvist via 1M modstanden, og når spændingen falder under 3V, er mosfet ikke længere i stand til at holde, og det komplette system slukker.

Forsinkelsesperioden afhænger af kondensatorens værdi og modstandsværdierne, hvilket øger en af dem eller begge øger forsinkelsesperioden forholdsmæssigt.

Beregning af forsinkelsen

For at beregne forsinkelsen produceret af RC-konstanten kan vi bruge følgende formel:

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

V er tærskel spænding, hvor mosfet formodes at bare slukke eller bare begynde at tænde.
V0 er forsyningsspændingen eller Vcc
R er afladningsmodstanden (Ω), der er forbundet parallelt med kondensatoren.
C (kondensatorværdi (F) i eksemplet 100uF)
t (tidspunkt for afladning, som vi vil beregne (r))

vi vil vide forsinkelsen (t) = er^{(-t / RC)} = V / V0

-t / RC = Ln (V / V0)

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

Eksempel på løsning

Hvis vi vælger tærskelkapacitans, tænder / slukker værdien for mosfet som 2.1V, og forsyningsspænding som 12V, modstand som 100K og kondensator som 100uF, den forsinkelse, hvorefter mosfeten slukker, kan beregnes omtrent ved at løse ligningen som Givet nedenfor:

t = -Ln (2.1 / 12) x 100.000 x 0.0001

t = 17,42 s

Fra resultaterne finder vi således, at forsinkelsen vil være omkring 17 sekunder

Oprettelse af en lang varighedstimer

En timer med relativt lang varighed kan designes ved hjælp af det ovenfor forklarede mosfet-koncept til skift af tungere belastninger.

Følgende diagram viser procedurerne for implementering af det.

Inkluderingen af en ekstra PNP-transistor og et par andre passive komponenter gør det muligt for kredsløbet at producere en længere forsinkelsesperiode. Tidsindstillingerne kan passende justeres ved at variere kondensatoren og modstanden, der er forbundet over bunden af transistoren.