Низьковольтний переривник струму навантаження
Пропонований нижче переривник струму відрізняє від подібних пристроїв аналогічного призначення мале падіння напруги на відкритому елементі, що комутує, і малий власний споживаний струм протягом тієї частини періоду роботи, коли цей елемент закритий.
Переривник здатний працювати у широкому інтервалі струму навантаження - від одиниць міліампер до десятків ампер на частоті від часток герц до десятків кілогерц. Як навантаження може бути використана лампа розжарювання, світлодіод з струмообмежувальним резистором, динамічна головка, автомобільна сирена, обмотка рвле або трансформатора та інші споживачі струму.
Принципова схема переривника показано на рис. 1. На польовому транзисторі VT1 та логічних елементах DD1.1, DD1.2 побудовано генератор прямокутних імпульсів. Частота їхнього слідування задана резистором R3 і конденсатором С2, а резистор R4 і діод VD1 забезпечують шпаруватість імпульсів, рівну двом. Резистор R5 утворює ланцюг позитивної ОС, що збільшує швидкість перемикання елементів мікросхеми DD1. Така побудова генератора значно знижує струм, що споживається мікросхемою DD1, оскільки в лінійному режимі працює тільки транзистор VT1. Крім цього, воно суттєво спрощує частотоздавальний ланцюг. Вузол на транзисторах VT2, VT3 блокує роботу переривника при зменшенні напруги живлення нижче 8 В. Це необхідно, щоб запобігти перегріванню потужного польового транзистора VT4 через його неповне відкривання по зниженому нап'яженні живлення.
При зниженні напруги живлення емітерний перехід транзистора VT3, що працює як стабілітрон, закривається, слідом за ним закривається транзистор VT2. Високий рівень на нижньому за схемою вході елемента DD1.2 змінюється низьким, внаслідок чого робота генератора зупиняється вположенні, коли на виході елементів DD1.3, DD1.4 низький рівень. Транзистор VT4 у своїй закритий, струм через навантаження не протікає.
Резистор R9 покращує запуск генератора при плавному підвищенні напруги живлення. Конденсатори С4, С5 захищають вузол керування роботою генератора від перешкод. Слаботкові вузли переривника отримують живлення від параметричного стабілізатора, зібраного на елементах R11, VD2, VD3. Діод VD4 захищає пристрій від аварійної зміни полярності напруги живлення. Коли навантаження RH знеструмлене, конденсатор СЗ накопичує енергію, необхідну для підтримки напруги затвор-істок транзистора VT4 на рівні не нижче 10 В в ті інтервали часу, коли він відкритий і напруга живлення переривника близько до нуля. При номінальній напрузі живлення стабілітрони VD2, VD3 закриті і не збільшують споживаний переривником струм, який у паузах, коли харчування на навантаження не подається, не перевищує 300 мкА. Варистор RU1 захищає польовий транзистор VT4 від сплесків напруги, створюваних індуктивною складовою навантаження (наприклад, обмоткою трансформатора, що підвищує, перетворювача напруги для лампи денного світла або люстри Чижевського). Плавка вставка FU1 захищає транзистор VT4 від навантаження надмірно великим струмом. Пристрій зібраний навісним способом на монтажній платі розмірами 64x45 мм. Усі резистори - МЛТ, С1-4 або імпортні. Конденсатор СЗ – імпортний, С2 – будь-який малогабаритний плівковий, наприклад К73-17, інші – будь-які. Замість діодів 1N4148 підійдуть будь-які із серій КД521, КД522, КД103. Стабілітрони КС168А можна замінити на КС407Д, 1N4736A. Польовий транзистор КП501А замінимо будь-яким із серій КП501, КП502, КП504 або імпортним ZVN2120, BSS88. Замість 2SA933 підійде будь-який р-п-р транзистор із серій Б89012, КТ3107. Транзистор КТ645Б можназамінити будь-яким із серій КТ645, КТ315. Вони зазвичай мають напругу лавинного пробою емітерного переходу близько 7 В, транзистори серії КТ3102 - близько 8 В, а, наприклад, імпортні 2SC3330, 2SC1740 - близько 9. 10 В. Чим менше ця напруга, тим при меншій напрузі живлення припинить роботу генератор. При заміні транзисторів не слід забувати про відмінності в їх цоколівці Польовий транзистор IRFZ30 має опір відкритого каналу не більше 0,05 Ом, розрахований на напругу стік витік 50 В, максимальний струм стоку 30 А і може розсіювати потужність до 90 Вт. Його можна замінити на IRFZ34, IRFZ42. Цоколівка цих транзисторів однакова. Замість CNR07D470K підійдуть варистори FNR-05K470, FNR-07K470. З вказаними на схемі номіналами елементів С2, R3, R4 частота перемикання переривника близько 1 Гц, що підходить, наприклад, для його роботи в системі аварійної автомобільної сигналізації, покажчиків повороту в новорічній ілюмінації. З конденсатором С2 ємністю 470 пФ частота генератора підвищиться до 2 кГц і тоді при напрузі живлення 12 В переривник можна навантажити вторинною обмоткою звукового трансформатора ТВ-ЗШ (його магнітопровід слід повністю розібрати і зібрати заново, розмістивши пластини "вперекришку") від лампово , а підключена до первинної обмотки цього трансформатора лампа розжарювання потужністю 15. 25 Вт на напругу 20 буде світити повним розжаренням. У такій якості переривник можна використовувати як перетворювач напруги, наприклад, для живлення низьковольтного малопотужного електропаяльника. Якщо необхідно з тих чи інших причин змінити шпаруватість імпульсів генератора, це можна реалізувати добіркою резистора R4. Описаний пристрій може працювати і при напрузі живлення, більшому за 12 В, потрібно лише вибратирезистор R11 такого опору, щоб струм через стабілітрони VD2, VD3 був близьким до номінального. Так, наприклад, при напрузі живлення 24 В опір цього резистора має дорівнювати 3,6 кОм, а потужність розсіювання - не менше 1 Вт. Чим більша робоча частота переривника, тим більше втрати потужності на перемикання транзистора VT4. Це вимагатиме його установки на тепловідведення з більшою тепловідвідною поверхнею.
Фото одного з варіантів конструкції переривника струму показано на рис. 2.
1. Кожуров А. Комутатор навантаження. – Радіо, 1991, № 7, с. 37-39. 2. Чуднов В., Діалектов В. Робота комутатора зі слаботочним навантаженням. – Радіо, 1997, № 11, с. 53.