Управление мощной нагрузкой постоянного тока. Часть 1

Распечатать
BS-115C

О какой нагрузке идет речь? Да о любой — релюшки, лампочки, соленоиды, двигатели, сразу несколько светодиодов или сверхмощный силовой светодиод-прожектор. Короче, все что потребляет больше 15мА и/или требует напряжения питания больше 5 вольт.

Вот взять, например, реле. Пусть это будет BS-115C. Ток обмотки порядка 80мА, напряжение обмотки 12 вольт. Максимальное напряжение контактов 250В и 10А.

Подключение реле к микроконтроллеру это задача которая возникала практически у каждого. Одна проблема — микроконтроллер не может обеспечить мощность необходимую для нормальной работы катушки. Максимальный ток который может пропустить через себя выход контроллера редко превышает 20мА и это еще считается круто — мощный выход. Обычно не более 10мА. Да напряжение у нас тут не выше 5 вольт, а релюшке требуется целых 12. Бывают, конечно, реле и на пять вольт, но тока жрут больше раза в два. В общем, куда реле не целуй — везде жопа. Что делать?

Первое что приходит на ум — поставить транзистор. Верное решение — транзистор можно подобрать на сотни миллиампер, а то и на амперы. Если не хватает одного транзистора, то их можно включать каскадами, когда слабый открывает более сильный.

Поскольку у нас принято, что 1 это включено, а 0 выключено (это логично, хотя и противоречит моей давней привычке, пришедшей еще с архитектуры AT89C51), то 1 у нас будет подавать питание, а 0 снимать нагрузку. Возьмем биполярный транзистор. Реле требуется 80мА, поэтому ищем транзистор с коллекторным током более 80мА. В импортных даташитах этот параметр называется Ic, в наших Iк. Первое что пришло на ум — КТ315 — шедевральный совковый транзистор который применялся практически везде :) Оранжевенький такой. Стоит не более одного рубля. Также прокатит КТ3107 с любым буквенным индексом или импортный BC546 (а также BC547, BC548, BC549). У транзистора, в первую очередь, надо определить назначение выводов. Где у него коллектор, где база, а где эмиттер. Сделать это лучше всего по даташиту или справочнику. Вот, например, кусок из даташита:

Обратите внимание на коллекторный ток — Ic = 100мА (Нам подоходит!) и маркировку выводов.

Цоколевка нашего КТ315 определяется так

Если смотреть на его лицевую сторону, та что с надписями, и держать ножками вниз, то выводы, слева направо: Эмиттер, Колектор, База.

Берем транзистор и подключаем его по такой схеме:

Коллектор к нагрузке, эмиттер, тот что со стрелочкой, на землю. А базу на выход контроллера.

Транзистор это усилитель тока, то есть если мы пропустим через цепь База-Эмиттер ток, то через цепь Колектор-Эмиттер сможет пройти ток равный входному, помноженному на коэффициент усиления hfe.
hfe для этого транзистора составляет несколько сотен. Что то около 300, точно не помню.

Максимальное напряжение вывода микроконтроллера при подаче в порт единицы = 5 вольт (падением напряжения в 0.7 вольт на База-Эмиттерном переходе тут можно пренебречь). Сопротивление в базовой цепи равно 10000 Ом. Значит ток, по закону Ома, будет равен 5/10000=0.0005А или 0.5мА — совершенно незначительный ток от которого контроллер даже не вспотеет. А на выходе в этот момент времени будет Ic=Ibe*hfe=0.0005*300 = 0.150А. 150мА больше чем чем 100мА, но это всего лишь означает, что транзистор откроется нараспашку и выдаст максимум что может. А значит наша релюха получит питание сполна.

Все счастливы, все довольны? А вот нет, есть тут западло. В реле же в качестве исполнительного элемента используется катушка. А катушка имеет неслабую индуктивность, так что резко оборвать ток в ней невозможно. Если это попытаться сделать, то потенциальная энергия, накопленная в электромагнитом поле, вылезет в другом месте. При нулевом токе обрыва, этим местом будет напряжение — при резком прерывании тока, на катушке будет мощный всплеск напряжения, в сотни вольт. Если ток обрывается механическим контактом, то будет воздушный пробой — искра. А если обрывать транзистором, то его просто напросто угробит.

Надо что то делать, куда то девать энергию катушки. Не проблема, замкнм ее на себя же, поставив диод. При нормальной работе диод включен встречно напряжению и ток через него не идет. А при выключении напряжение на индуктивности будет уже в другую сторону и пройдет через диод.

Правда эти игры с бросками напряжения гадским образом сказываются на стабильности питающей сети устройства, поэтому имеет смысл возле катушек между плюсом и минусом питания вкрутить электролитический конденсатор на сотню другую микрофарад. Он примет на себя большую часть пульсации.

Красота! Но можно сделать еще лучше — снизить потребление. У реле довольно большой ток срывания с места, а вот ток удержания якоря меньше раза в три. Кому как, а меня давит жаба кормить катушку больше чем она того заслуживает. Это ведь и нагрев и энергозатраты и много еще чего. Берем и вставляем в цепь еще и полярный конденсатор на десяток другой микрофарад с резистором. Что теперь получается:

При открытии транзистора конденсатор С2 еще не заряжен, а значит в момент его заряда он представляет собой почти короткое замыкание и ток через катушку идет без ограничений. Недолго, но этого хватает для срыва якоря реле с места. Потом конденсатор зарядится и превратится в обрыв. А реле будет питаться через резистор ограничивающий ток. Резистор и конденсатор следует подбирать таким образом, чтобы реле четко срабатывало.
После закрытия транзистора конденсатор разряжается через резистор. Из этого следует встречное западло — если сразу же попытаться реле включить, когда конденсатор еще не разрядился, то тока на рывок может и не хватить. Так что тут надо думать с какой скоростью у нас будет щелкать реле. Кондер, конечно, разрядится за доли секунды, но иногда и этого много.

Добавим еще один апгрейд.
При размыкании реле энергия магнитного поля стравливается через диод, только вот при этом в катушке продолжает течь ток, а значит она продолжает держать якорь. Увеличивается время между снятием сигнала управления и отпаданием контактной группы. Западло. Надо сделать препятствие протеканию тока, но такое, чтобы не убило транзистор. Воткнем стабилитрон с напряжением открывания ниже предельного напряжения пробоя транзистора.
Из куска даташита видно, что предельное напряжение Коллектор-База (Collector-Base voltage) для BC549 составляет 30 вольт. Вкручиваем стабилитрон на 27 вольт — Profit!

В итоге, мы обеспечиваем бросок напряжения на катушке, но он контроллируемый и ниже критической точки пробоя. Тем самым мы значительно (в разы!) снижаем задержку на выключение.

Вот теперь можно довольно потянуться и начать мучительно чесать репу на предмет того как же весь этот хлам разместить на печатной плате… Приходится искать компромиссы и оставлять только то, что нужно в данной схеме. Но это уже инженерное чутье и приходит с опытом.

Разумеется вместо реле можно воткнуть и лампочку и соленоид и даже моторчик, если по току проходит. Реле взято как пример. Ну и, естественно, для лампочки не потребуется весь диодно-конденсаторный обвес.

Пока хватит. В следующий раз расскажу про Дарлингтоновские сборки и MOSFET ключи.

Запись опубликована в рубрике Начинающим с метками , , , . Добавьте в закладки постоянную ссылку.

147 комментариев: Управление мощной нагрузкой постоянного тока. Часть 1

  1. Elementus говорит:

    Полевики , щас сам сижу над IRF540 издеваюсь от скуки , блин при частоте 36 кHZ просто работает как электроплита на нём можно яйца варить , и никакой радиатор не помогает, а хотя ток коммутации 0.2 А , а при постоянном состоянии замкнут так до двух ампер гонял и ни фига ему ни делается.

  2. Ivan A-R говорит:

    Эм-м-м.. А почему «постоянного тока»? Контактам реле какая разница то? =)

  3. Elementus говорит:

    извиняюсь на 1 мег , у мя была частота он грелся , а 36 кило , негрелся

    • DI HALT говорит:

      Ну дык. 1мег, что ты хочешь от мосфета. Он на такой частоте не успевал ни открыться ни закрыться толком. Был где то посредине и грелся, т.к. превращался в обычную активную нагрузку с сопротивлением.

  4. nwanomaly говорит:

    третьего дня у меня закончился запас кт315 (протерял остатки в своём бардаке)))

    пошёл по паре радиомагазах в округе. мне говорят — «запасы кт315 иссякли, новых не будет, берите кт3102″ (

    так что ещё одна миниголовная боль по поиску нужного…

  5. XAKEPOB говорит:

    Есть у BS-115C одна неприятная особенность — щелкает оно громко. Так что если пытаться сделать ШИМ, очереди будут пулементые :) Хотелось бы симмисторную схему увидеть.

    А почему нельзя было взять реле с напряжением срабатывания 5В? Удобнее было бы, лишний источник питания не нужен. Хотя я 12В-е покупал, управлял от LPT, 12В брал из БП компа. А если схема микроконтроллерная, то 12В лишних найти не просто.

    Совместно с этим реле использую транзистор КТ815Г. В наших провинциальных магазинах по 6 рублей продается. Базу вешаю прямо на вывод контроллера, без резистора. С другими буквенными индексами 5В на базе без резистора может не выдержать.

    • DI HALT говорит:

      Статья не столько про реле, сколько про то как подключить к МК что либо с потреблением большим чем разрешенные 20мА. На примере вот этой релюшки. А так, конечно, можно любую другую реле заюзать.

      ШИМ на реле это жестоко.

      Статья про симисторы уже была.

  6. Eleganteg говорит:

    Спасибо за доступность изложения. Наконец-то пришло понимание. =)))

  7. nestandart говорит:

    1. скорее всего можно брать КТ312. и корпус у них прикольный :)
    2. буквенный индекс всё же лучше глянуть по справочнику, что б питающее релюху напряжение было соответствующим. в данном случае 12 вольт — кажися, на самом деле любая буква потянет.
    3. картинки тут же всё таки можно делать поменьше, минимум раза в два :)
    4. можно опторазвязку затронуть, раз уж такая тема :)
    5. базу к общему бы притянуть …

    • DI HALT говорит:

      Про опторазвязку будет отдельный разговор. Вообще про потенциальное разделение. Зачем оно, куда его и сколько все это стоит :)

      Детская книжка должна быть с большими яркими картинками!!! :)
      Но вообщет да, чето великоваты получились. В следующий раз поменьше сделаю.

      Базу можно, но особо не требуется обычно. Это же не мосфеты которые от воздуха заряжаются в момент. Так что тут и повисеть может если чо.

  8. Eleganteg говорит:

    > базу к общему бы притянуть …

    Нога микроконтроллера садится на общий, когда 0 …

    • DI HALT говорит:

      Не факт. Если она не инициализирована при старте или МК завис, или МК Сдох, то она вполне может быть в High Z. А это считай, что висит в воздухе.

  9. Немного не понял фишку со снижением энергопотребления за счет резистора. В момент, когда кондер зарядится и превратится в разрыв, ток в цепи нагрузки будет протекать через резистор и реле. За счет резистора напряжение на реле будет на Ib*Hfe/R меньше, чем без него. Выходит, мы снизили напряжение на реле, но получили рассевание энергии на резисторе. Не понимаю, где тут экономия?

    Не понятно еще, что будет со стабилитроном в ситуации, когда на катушке в момент выключения транзисторного ключа образуется напряжение, большее его напряжения стабилизации (27 В в данном случае). Там же на нем тогда возникнет не хилый ток, который его может убить, так ведь?

    Также, наверное, не будет лишним учитывать при расчетах тока в цепи базы падение напряжения на базо-эмиттерном переходе. Там как-никак 0,75 вольт в общем случае…

    • DI HALT говорит:

      Зависимость мощности от тока квадратичная, а от сопротивления линейная.
      P=I^2*R
      Допустим, сопротивление катушки 150ом. Напряжение 12 вольт. Ток 80мА.
      0.08^2*150=0.96Вт

      С добавочным сопротивлением в 100ом
      ток будет уже 48мА
      0.048^2*250=0.576
      Разница в два раза почти. А ток можно снизить еще больше, раза в три. Тогда экономия будет еще выше.

      Можно и базоэмиттерный переход учитывать, но мы тут считаем ключевой режим, так что на переход можно забить, он тут погоды не сделает. Делаем примерный расчет и не паримся.

      • Не понимаю, за счет чего с добавочным резистором ток уменьшится? Ведь суть транзистора — давать в цепи коллектора ток в Hfe раз больший тока в базовой цепи. В таком случае, получается, что ток в коллекторной цепи не зависит от того, что в ней находится. А у вас получается, что зависит… Как так?

        • DI HALT говорит:

          Он потенциально может дать ток Ic=Ibe*hfe, но вот возьмет ли его нагрузка это уже вопрос ее(нагрузки) внутреннего сопротивления. Транзистор может ограничить ток сверху. А если даже на полном КЗ ЭК перехода нагрузка не схавает больше 48мА, то транзистор через силу прососать через эту нагрузку больший ток не в состоянии — у него нет своего источника энергии для этого. Он всего лишь управляемый вентиль.

          • А, понятно. Получается, что транзистор по своей сути является ограничителем тока в коллекторной цепи. Если, допустим, без добавочного резистора ток в базовой цепи будет такой, что Ic=Ibe*Hfe=60 мА, то он такой реально и будет. А если Ic=Ibe*Hfe=150 мА, то в цепи коллектора реально будет всего 80 мА. Вероятнее всего, когда ток в коллекторной цепи будет меньше возможного, создаваемого источником питания, транзистор будет греться и на нем будет потеря мощности.

        • Ivan A-R говорит:

          Здесь транзистор работает в ключевом режиме. То бишь можно считать, что это не тразистор, а к примеру тумблер. Из этого и считай — больше сопротивление — меньше ток (напряжение — константа).

          • DI HALT говорит:

            Тут дело даже не столько в ключевом режиме, сколько в ограниченности источника питания. Т.е. сам питальних хиловат и если он не может прокачать больший ток через нагрузку, то транзистор тут ему не поможет. А до насыщения можно и не доводить, кстати. Особо не решает принципиально. Разве что потери на транзисторе будут.

            • zyxman говорит:

              Насыщение нужно чтобы было минимальное сопротивление в открытом режиме и чтобы соответственно не греть воздух.
              А тут как раз кстати транзистор в таком режиме что если у его в открытом состоянии даже единицы Ом будет сопротивление, то он уже будет греться близко к его пределу.

      • Alb говорит:

        Вообще идея с конденсатором красивая, но экономить мощность в данном случае может оказаться себе дороже. У меня есть на работе устройство, в нем релюшки имеют два режима работы — питание или 5 или 12 вольт. Когда я меняю состояние релюшек, я кратковременно подключаю 12 вольт, потом снижаю до 5. И еще каждую секунду кратковременно подаю 12-ти вольтовый импульс, на тот случай если какая релюшка отвалилась. Сделано всё это для экономии энергии — иначе трансформатор не тянет. Так вот всё было хорошо, да закупили партию релюшек — отличаются чуть-чуть картинкой, название и фирма та же. А измеренный ток удержания равен всего половине паспортного тока срабатывания! И началась канитель — часть релюшек работает нормально, часть слышно «щелкают», но не отваливаются, а часть просто отваливаются. С тех пор я зарекся такие схемы делать, хотя и эта — не мое изобретение было.

    • DI HALT говорит:

      Что будет со стабилитроном. Да, там будет выброс и будет ток. Но во первых выброс будет кратким, а во вторых ток будет ограничен активным сопротивлением катушки и диода. Так что не сгорит он, не успеет. Так как убивает не ток, а выделяемое тепло. Энергии же там не так много.

      • SWG говорит:

        Поскольку индуктивность стремится удержать ток неизменным, то при отключении ключа ток через стабилитрон будет не больше тока, который был в обмотке реле до этого, а при напр. стабилизации больше питающего — даже меньше. Так что не все так страшно. Вот — напряжение — дело другое (если что-то будет препятствовать протеканию этого тока). Это для конденсатора — при замыкании заряженного ток стремится к бесконечности, что тоже надо учитывать.

  10. Goodrone говорит:

    Спасибо :) Жду следующей статьи

  11. dgreen говорит:

    Релле — это хорошо. Но я вот давно от них отказался (в большинстве случаев). Есть такая хорошая вещь как опторелле. Широкая линейка. Светодиод в качестве управляющего элемента. До 10 ампер нагрузки. Никакой тебе индуктивности, дребезга контактов. Всей обвязки — один резюк в цепи управления. Стоит конечно дороже релюхи (0,8-2$) — но посчитай стоимость всей обвязки релюхи- дешевле выходит. И возни меньше.
    На днях пришлось делать деглюкатор для модема (виснет зараза, а управления нет) — так DPA6111 за 80 центов и 1 резюк. и ВСЕ ..

  12. JD говорит:

    Если хотите уменьшить потребление надо не странные конденсаторы параллельно резистору ставить, а заряжать конденсатор и во время открытия транзистора разряжать его.
    Напряжение при этом подпрыгнет в 2 раза и этого должно хватить для открытия реле.
    Это при условии конечно что обычное достаточно для холда.
    У Далласа кажется аппнот даже про это есть. Что-то с аналоговым свитчем.

    • DI HALT говорит:

      Не путай применение. Та схема когда надо 5 вольтовым источником дергать 12 вольтовое реле. Под это дело еще аналоговый свитч ставить и кучу обвяза. Нафиг, лучше один кондер :)

      • JD говорит:

        Ну там смысл аппнота какой?
        Прочитать и купить свич у Далласа ;)
        Ну а идея остается, имея 5V можно дергать реле на 10V, реализацию можно и попроще, впроль до буста.

  13. nestandart говорит:

    не совсем понял, что имел ввиду JD.

    кстати, а мож «лишние» размыкающие контакты взять для добавления резистора при включении ? тогда конденсатора не надо.

    • DI HALT говорит:

      Можно и так. Только речь в посте не столько о реле, а о том как подключить к мк что то мощней чем светодиод :)

    • ZeroQu говорит:

      Мне думается, что это не очень удачное решение. Резистор окажется включенным в цепь, как только контакты разомкнутся. Но при этом якорь может быть еще слишком далеко от катешки, и пониженное напряжение на катушке может его не удержать. Так и будет трещать.

  14. JD говорит:

    Вот, нашел аппнот:

    http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/an_pk/956

    2. В пропиле пишет:
    Доступна новая версия WordPress (2.7.1)! Пожалуйста, сообщите администратору сайта.
    Сообщаю :D

  15. Milz говорит:

    Когда мне потребовалось управлять силой я выбрал такое решение:
    микроэлектронное реле PVT422 (DIP8, 2 ключа в корпусе, управление 3 мА, выход — полевик +-400В 120мА) управляет напрямую пускателем 1-й величины с обмоткой на 220 в. Пускатель в шкафу управления уже включает двигатели, обогрев и т.п. на неск. киловатт. Минимум деталей, максимум надежности и ремонтопригодности.

  16. Mihanik говорит:

    Прошу прощения за ОФФТОП. Отличный сайт, правда интерфейс немного можно улучшить, тяжело искать то что хочется найти… А в целом отличный сайт! =))) И ещё, можно ли как то связаться с автором, (я так понял автор «DI HALT») в целях обучения, проще было бы обучаться и задавать вопросы лично, конечно если такой вариант возможен..? =))

    • DI HALT говорит:

      «правда интерфейс немного можно улучшить» Как, например?

      Я часто вишу в нашей жаббер конференции. Можешь писать в приват.

      • Mihanik говорит:

        Ну не знаю, цвета побольше можно, а то мрачным кажется… И на первый взгляд, как будто не доделан, кол-во рубрик можно увеличить! Поиск по сайту, и схемки позаливать мона… Незнаю, мож как то и глупо, но это просто моё мнение! =))) А что такое жаббер конференция? ))

        • DI HALT говорит:

          «цвета побольше можно, а то мрачным кажется…»
          Сделать как тут — avr123? ;)

          Количество рубрик и так много. Тем более они уже пересекаются.

          Поиск по сайту есть, внизу правда :)

          Жаббер конференция — вверху, закладка чат. Там инструкция по входу.

          • Mihanik говорит:

            Ну то конечно перебор! =))) Вообще как бы надо подумать об этом, кк чёнить умное в голову придет, я скажу! =))

          • sva говорит:

            Отличный ресурс!
            Но вот чего действительно не хватает (лично мне) — это пейджинга — то есть возможности не только ходить по ссылкам раньше/позже, а и переходить на конкретную страницу (как на форуме).

  17. zyxman говорит:

    В порядке придирки, для полного открытия транзистора в ключевом режиме все-же лучше рассчитывать не на максимальный коэффициент усиления а брать запас хотя-бы раза в два (лучше в 3-5 раз), то есть в данном случае дать ему ток не 0.5мА а 1.5-3мА. Для микроконтроллера это обычно не проблема а транзистор точно откроется в режиме насыщения, откроется быстрее и сопротивление будет минимальным и греться точно не будет (также немаловажный нюанс что работоспособность схемы будет менее критична к разбросу параметров транзистора).

    Кстати я удивлен — никогда не задумывался что кт315 рассчитан на пол ватта :)
    - Я пару лет назад делал схему с управлением аналогичного реле от цифрового вывода и там применил кт317 как мощный выходной и кт3102 (или 3107, не помню точно, они пара заменяющая 315/361) для раскачки его базового тока (3107 практически как 315 только поновее и коэффициент усиления у него бывает 1000-1500 в зависимости от буквы).

  18. SiNil говорит:

    Клева.
    А если нужно шимом регулировать обороты коллекторника 220В 130 Вт, то эта схема подойдет? Транзисторы каскадом, диод параллельно обмотке, и кондер (нужен ли?). или еще что то нужно?

    • DI HALT говорит:

      Подойдет, вместо реле включить если. Но лучше для коллекторника применить схему с полевиком. Например, IRF630 Там можно один транз поставить. Диод нужен обязательно, но в Ирфах он по дефолту встроен. Кондер можно.

  19. В качестве элементов управления нагрузкой очень удобны полевики КП504, КП505 (с n-каналом) и КП507 (с p-каналом). Они имеют логические уровни управления (подключаются непосредственно к выводам МК) и способны коммутировать сравнительно большие токи (до 1 — 1,5 А) при напряжениях на стоке до 50 — 200 В. Из недостатков — их нельзя использовать при пониженном напряжении питания (меньше 4,5 В), они чувствительны к статическому электричеству.

  20. tantrance говорит:

    Объясните пожалуйста начинающему,- зачем между выходом микроконтроллера и базой вставлен резистор?

    • DI HALT говорит:

      Токоограничение. Когда на ноге 0, то там не 0 вольт, а где то 0.2вольта. Тока от 0.2 вольта вполне хватит чтобы чуть-чуть приоткрыть транзистор. Вот чтобы этого не было ставят резистор который загасит этот ток полностью.

      • Gnork говорит:

        А как рассчитывается величина этого сопротивления?

        • DI HALT говорит:

          Можно его поставить таким, чтобы при +5 вольт ток был в аккурат близок к насыщению.

        • zyxman говорит:

          Берется ток насыщения, умножается на два, потом в соответствии с законом Ома R=5В/I
          На два нужно умножать потому что ток насыщения зависит от партии, от температуры, плюс у самого МК нога имеет вполне заметное выходное сопротивление, плюс у цепи «нога МК — нога транзистора» есть ненулевая емкость и чем больше ток тем быстрее откроется/закроется переход и меньше будет греться (в ключевом режиме транзистор греется практически только во время переключения).

          • Garus говорит:

            Дискуссия годичной давности, конечно. Но может кто заглядывает сюда.
            Я не совсем понял про «берется ток насыщения». Можно чуть подробнее объяснить?

            Вот, например, BC817-40 с сайта nxp. Допустим, мне нужен ток в цепи коллектора 10мА.

            Резистор в цепи коллектора расчитал так: Rк=(Uпит-Uкэнас.)/10мА, где Uкэнас, взятое из Fig.9 даташита от nxp.

            Дальше расчитываю ток базы: Iб=Iк/h21э=10мА/375=27мкА. Верно?

            Сопротивление в цепи базы: Rб=(5В-Uбэнас.)/Iб. Uбэнас. опять берем из даташита (Fig.6). Итого: Rб=(5В-0,75В)/27мкА=157кОм.

            Так вот, мне нужно эти 27мкА умножить на 2 и получить искомое сопротивление?

            • zyxman говорит:

              Нужно смотреть графики зависимости выходного параметра от входного — у биполярников получается такая перевернутая S-образная кривая — посередине она ровно поднимается вгорку, снизу резкий рост и сверху перед концом палка — она не совсем вертикальная, но в первом приближении вертикальная.
              Вот эта палка означает, что в самом конце уже независимо от ток базы, выходной уходит в бесконечность — вот где выходной ток уходит в бесконечность, это и есть насыщение, и ключевой режим рассчитывается как раз для этого случая — идея в том чтобы транзистор настолько полно открылся, насколько вообще это возможно, тогда во первых у транзистора сопротивление очень мало, а во вторых, соответственно, и тепла на транзисторе выделяется минимум.
              Если у меня нет под рукой графиков, я обычно беру в качестве тока насыщения максимальный допустимый коллекторный ток транзистора.
              Ну или можно взять прямо Uбэнас и подать на транзистор побольше, раза в два.

    • zyxman говорит:

      Токоограничение для транзистора, плюс меньше шансов сжечь ножку контроллера если на ее попадет высокое напряжение (например если пробьется транзистор).

      • Gnork говорит:

        Для предотвращения этого можно поставить туда к резистору еще и диод?

        • zyxman говорит:

          Диод конечно неплохо, но на нем еще упадет какое-то напряжение (у кремниевого 0.5В), плюс обратное сопротивление у диода очень большое и надо будет еще притягивать ногу транзистора к земле.
          Так что диод стоит ставить если уж очень критичная схема или если очень высокая вероятность пробоя транзистора, но тогда уж лучше сразу оптрон и вообще запитать силовую часть схемы от отдельного источника — получится полная оптическая развязка ;)

          Кстати, например в станках ЧПУ, одна из проблем что очень мощная силовая электроника, так там вообще кругом ставят оптроны, иначе помехи от силовой электроники подвешивают контроллеры и сжигают интерфейсы.
          Встречаются и еще более жесткие случаи — например есть в природе телевизоры, у которых схема питается прямо от сети без трансформатора, и межмодульные переходы все на оптронах ;)

  21. pspost говорит:

    Прочитал статью про симисторы. Там была фраза типа механические реле отстой, твердотельные правят. Поискал инфу про твердотельные и толком ничего не уяснил, они там и разных типов бывают или ещё что… Как, всё-таки, будет выглядеть схема из этой статьи при использовании немеханического реле? Полностью повторяя функциональность: постоянный ток, «нулевое» сопротивление замыкания…

    PS. Кстати, в книге Стюарт Болл “Аналоговые интерфейсы микроконтроллеров» описаны и другие способы подключения соленоида к мк…

  22. toMishka говорит:

    а как прикрутить 7 segment LED с общим катодом, питание индикатора 10вольт. ???

  23. Stalker46 говорит:

    Халт! а как ты рассчитал резистор 10к для базы?

  24. Yuraskas говорит:

    А если, например, у меня в цепи коллектора стоит ИК-светодиод на 1,7В и 0,05мА. Вся байда питается от 5В и управляется с МК. Как мне рассчитать схему, чтобы ИК-диод не отдал богу душу?

    • zyxman говорит:

      Вы уверены что именно 0.05мА? — Что-то сильно мало :)

      • Yuraskas говорит:

        Обшибся «малость» )) конечно же 0,05А

        • zyxman говорит:

          Просто делите напряжение питания на 0.05 и полученная цифра будет нужным сопротивлением, которое впаивается последовательно со светодиодом.

          Хотя вообще там в зависимости от транзистора и на нем чего-то будет падать, и на самом светодиоде тоже, поэтому лучше всего мерять амперметром ток проходящий через светодиод и подобрать резистор так, чтобы для конкретной пары светодиода и транзистора получалось именно 0.05А, но на практике этим обычно не заморачиваются, кроме случаев когда светодиод безумно дорогой (вроде luxeon) и/или когда нужно вытянуть из светодиода максимально возможную светимость при приемлемом ресурсе (если запитать светодиод завышенным током он конечно быстрее загнется, а если заниженным током то он конечно проживет дольше но светить будет тусклее, и в любом случае если будет нечестное питание, получится нечестный спектр).

  25. Ivan7777 говорит:

    А оптопару еще моно использовать С одной стороны светодиод управляет либо фототиристором либо фотосимистором (в зависимости что нуно использовать постоянку или переменку силовую) Стоят дорого черненькие такие коробочки похожие на то что на картинке в статье (в основном 4 вывода). Кстати моно запитывать от МК без проблем! И ГЛАВНОЕ это как у реле развязка цепей (опторазвязка)! В режиме симмистора использовать моно и 2 тиристора (т.е 2 коробочки ,тока силовые выводы подключаем параллельно). Главное еще моно более менее плавно регулировать выходные параметры(если светодиодные выводы подключить через резюки разного номинала к ножкам МК).

  26. vetalxh говорит:

    DI HALT, подскажи. Хочу подключить протокол передачи данных через подобное реле.

    Устройство общается с двумя подобными по очереди(по ситуации). И переключение пойдет механически через реле.

    Протокол не пострадает? Какое реле выбрать? Может стоит обратить внимание на герконовое?

  27. angrykid говорит:

    Привет DI,
    извини ща совсем глупый вопрос, но я не понял вот этого момента:

    «…при выключении напряжение на индуктивности будет уже в другую сторону и пройдет через диод…»

    почему в другую? ведь когда на концах катушки есть спад напруги, индуктивная напруга на катушке будет стараться гнать ток по тому же направлению, сопротивляясь уменьшению тока. И я так понимаю что ток по диоду должен идти тогда, когда возрастает ток на катушке, т.к. в таком случае катушка будет сопротивляться росту тока направляя напругу против него. Где я неправ?

    п.с. большое спасибо за ресурс!!

    • DI HALT говорит:

      Ну все правильно. Ток будет стремиться прорваться в том же направлении. Но вниз ему путь заказан — транзистор то закрыт! А току то надо! Тогда внизу, на нижнем выводе реле этим током накидает потенциал (туда тупо заряды запрессует) и он будет выше напряжения питания и стравится через диод. Т.е. ток будет через катушку течь в том же направлении, как она и хочет, но контур замкнется через диод.

  28. issh.ru говорит:

    КТ3107 — это pnp (аналог КТ361), аналог npn-транзистора КТ315 — это КТ3102.

  29. meeq говорит:

    Подскажите пожалуйста насчет коэффициента усиления кт315б, везде пишут типа 50/350. Что это значит? какой он на самом деле 50 или 350))?

    • zyxman говорит:

      Нужно 50 поделить на 350.

        • zyxman говорит:

          Если серьезно, нужно внимательно почитать введение или описание таблиц — две цифры указаны либо как усиления для разных включений (общий эмиттер либо общий коллектор), либо одно усиление мощности а другое усиление тока (усиление тока всегда больше).

          • meeq говорит:

            Ну вот обычно че пишут: «h21э — Статический коэффициент передачи тока биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером h21э = 50…350 » или «h21э = 50-350″ А еще так: «h21э,min = 50″
            Тоесть он может меняться в пределах от 50 до 350 чтоли… вот это мне не понятно. Короче я думал что эта величина всегда постоянна:(

            • zyxman говорит:

              Аа, понятно..
              Дело в том, что транзистор мало того что неидеальный, и у него есть предел тока и напряжения, так он еще и нелинейный элемент, и в зависимости от режима работы (до первого перегиба = А, на линейной части между перегибами = Бэ, на третьем перегибе до насыщения = Цэ) коэффициент усиления естественно будет разным.
              Вот в ключевом режиме, при насыщении, при использовании максимума ширины диапазона, работая без запаса по входному току и без запаса по мощности, и наплевав на искажения выходного сигнала от нелинейности, получится 350, а на чисто линейном участке, с мощным драйвером на входе, вероятно будет 50 — честно говоря не пробовал — аналог не моя стихия (в цифре почти всегда работают в ключевом режиме, плюют на нелинейность и только несколько теряют на запасе входного тока и на запасе по мощности, что итогово у 315 получается усиление около 100).

  30. Nailgun говорит:

    Возник вопрос немного не в тему. МК с ноги может отдать только 10-20мА. В таком случае при подключении светодиода резистор не нужен? Или все равно нужен чтобы на нем упал излишек напряжения?

    • DI HALT говорит:

      Не верно! МК может отдать и ампер, правда при этом он сам отдаст концы. А светодиод этот ампер у него с легкостью высосет. Правда при этом тоже скорей всего даст дуба. Вот тут то и нужен резистор.

      • Nailgun говорит:

        Ах, вот оно что! Т.е. он может отдать больше, но 10-20мА это для него уже критический ток? А если на блоке питания написано макс ток 400мА, это расценивать так же? Т.е. критический ток нагрузки при котором блок может сгореть нахрен?
        Кстати, оперативно ответил!

        • zyxman говорит:

          Да, все верно. 20мА это именно предел, а лучше чтобы всегда был запас 30%-50%.
          Но кстати, строгий ответ очень простой: чтобы вешать что-то без резистора, нужно очень четко знать схемотехнику кристалла и характер нагрузки.
          Например, на старые советских времен КМОП (например 176 серия), можно было спокойно вешать прямо старые-же светодиоды с номинальным потреблением 5мА, тк у этих КМОП собственное сопротивление вывода и так достаточно большое и оно ограничивает ток «автоматически».
          А вот у современных МК, благодаря улучшенным технологиям, собственное сопротивление намного меньше (почему они и в состоянии отдать до 20мА с выхода), следовательно диод тоже вероятно сможет высосать намного больше (не проверял, но смысла в таком эксперименте не вижу).

  31. cerr говорит:

    Подскажите пожалуйста, можно-ли транзистором скоммутировать провод не отходящий от катушки на общий, а + 24V? У меня в этом случае реле не включается, а очень нужно подать через транзистор именно шину +24V!

    • zyxman говорит:

      Можно, только не забывайте что на транзисторе в любом случае упадет весьма заметное напряжение (до вольта), а реле это все-же чисто металлический контакт, сопротивление которого доли Ома.

      • cerr говорит:

        Падение вольта — трёх на транзисторе — это для релюшки фигня. Вы не подскажите, какой в моём случае подойдёт транзистор? Или где такую схемку посмотреть?

  32. sana1985 говорит:

    А у меня вопрос про бросок напряжения на реле за счет электромагнитного поля: как оно, это напряжение, может быть больше чем у источника? Ведь если представить индуктивность как турбину с водой ( из другой лекции DI HALT), то она не раскрутиться сильнее чем даст источник!

    • DI HALT говорит:

      Легко! Вспоминаем аналогию с турбиной. Скорость = ток, а вот энергия поля = кинетическая энергия вращающихся масс. Да, текущая скорость определяется только источником, а вот общая энергия запасенная в в катушке зависит от индуктивности. И если индуктивность (считай масса турбины) велика, то энергии там может быть ООООЧЕНЬ много. Достаточно, чтобы в импульсе родить несколько десятков киловольт.

      Т.е. слабенький источник медленно и долго разгоняет этот паровоз, накапливая энергию, а потом паровоз может пробить бетонную стену, тупо за счет своей массы. Тогда как поставь стену перед ним до разгона — источник ни в жисть его с места не сдвинет.

  33. DES113 говорит:

    Доброе время суток! Здорово, что автор поддерживает беседу в теме… У меня вопрос по стабилитрону. Получается что до его установки напряжение на катушке после размыкания цепи так сказать подскакивало и ток шел по контуру через диод и катушку до тех пор пока напряжение на катушке не падало до напряжения источника питания (12 В). После установи стабилитрона ток идет все по томуже контуру но до тех пор пока напряженение на катушке не упадет до 27 вольт. Таким образом контактная группа размыкает чуть раньше, но какое время раньше не показано. Возникает вопрос — а стоит ли овчинка выделки? Какое время мы выигрываем ставя стабилитрон?

  34. Segate говорит:

    а в качестве диода VD1 подойдет 1N4007 ?

  35. lolportal говорит:

    Привет, DI HALT, извини за нубский вопрос, подскажи имеет ли данная схема включения право на жизнь?

    Как я это понимаю: при закрытом транзисторе напряжение на коллекторе Uk=5 — Ud = 5 В — 2.1..2.5 В = 2.5..2.9 В, то есть ниже чем 3.3 В на базе и транзистор будет оставаться закрытым. А откроется он только тогда, когда сигнал на базе упадет до нуля.

    Собственно, сомнения у меня возникли потому, что во всех найденных мной схемах включения с общим коллектором (например, здесь ) плюсы питания и сигнала объединены. При этом обычно пишется, что каскад с общим коллектором на дает усиления по напряжению.

    Пожалуйста, поясни, что тут правильно, а что нет.

    • DI HALT говорит:

      Имеет, но надо добавить резистор в базу, т.к. ток нагрузки (диода) ломанется в управление через эмитер-базовый переход. А для открытия транзистора столько много не надо. Да и можешь пожечь то, чем ты будешь управлять этим транзистором. Ну и есть риск подтекания тока, т.к. напряжение подтяжки ниже напряжения силовой шины. И если получится, что после падения на светодиоде и эмитерном переходе напряжение будет выше чем 3.3, то этого будет достаточно для самопроизвольного открытия транзистора.

      В конкретном случае куда правильней будет такая вот схема
      http://easyelectronics.ru/img/snap/2013-03-20_19.59.10_snap.jpg
      Тут силовой ток и ток управления не смешиваются, а сливаются в в землю, не влияя друг на друга никак.

      • lolportal говорит:

        Спасибо! Строго говоря, мне нужно было, чтобы диод зажигался при низком уровне сигнала на входе, так что я решил заюзать pnp с общим эмиттером, а нагрузку питать тоже от 3.3В источника.

        Главный нюанс тут, который я понял не сразу, это тот факт, что, если использовать положительные напряжения с общей землей, то pnp-транзистор не может дать усиления по напряжению даже по схеме с общим эмиттером! Т.е. Uвх должно быть больше либо равно, чем Uпит. А во всяких википедиях и т.д. об этом нигде не сказано, ибо везде показаны схемы включения pnp-транзисторов с отрицательными напряжениями (т.е. плюсы источников питания объединены). Такое вообще где-либо применяется на практике?

  36. domrustika говорит:

    помогите пожалуйста.вопрос по 2 схеме сверху.
    диод взял 1n4007 транзистор кт 315а. реле не включается. только вместо 12в подаю 5 так как мое реле срабатывает и от 5в.измерил напряжение на контактах катушки — всего 2,67в . почему так?

  37. rashn говорит:

    Собрал — всё пашет как на картинке
    вопрос — сможет ли Ардуина открывать 5-7 релешек параллельно подключенных схем ваших?

    Подскажите как правильно подключить светодиод для индикации что порт открылся

    Управляющее напряжение 5в от ардуины, напряжение в схеме 12в

    Спасибо

    • DI HALT говорит:

      Параллельно 5-7 таких схем? Конечно сможет. Если на каждый канал по транзистору, то никаких проблем.

      Смотря что надо индицировать, уровень на порту или фактическое замыкание реле.

      • rashn говорит:

        да я думаю проще уровень на порту — потому что за транзюком 12В и это надо либо диоды 12в покупать либо мудрить с понижением

        поидее наверное ставлю диод с 220 Ом резюком в связке на порт и на землю кидаю? или не будет так работать?

        • DI HALT говорит:

          Главное чтобы ток через этот диод не открыл тебе транзистор. Ну и ток не превысил предел порта с учетом транзистора же, так что ставь резюк побольше, ом 500 и учитывай еще ток через базу. Предел для порта 20мА вроде бы, а предел по домену питания вроде бы 100мА так что лучше тебе ток через порт снизить миллиампер до 10. Этого хватит и на транзюк и на диод (ему вообще 5мА за глаза для индикации).

  38. Serik говорит:

    Уважаемый DI HALT, подскажи, пожалуйста, такой вопрос. Нужно открывать реле током катушки около 100мА таймером 555. Можно ли это делать без вреда для микросхемы или все же лучше использовать транзистор?

    • DI HALT говорит:

      Надо шит на таймер смотреть, лучше на конкретный. У них различаются от версии к версии выходные токи.

      Ну и диод обратный не забывать. А так никаких проблем.

  39. Serik говорит:

    DI HALT, помоги, пожалуйста, разобраться, как вычислить сопротивление R1 базы транзистора BC549, если входное напряжение 14В.
    Ток базы пусть будет 0.00075А.
    Значит R1= 14/0,00075=18667 Ом?
    Но в даташите написано, что напряжение база-эмиттер 5В, тогда может
    R1=(14-5)/0.0007=12000 Ом?
    Или же использовать делитель напряжения?
    Как же правильно?
    И еще вопрос, в даташите на этот транзистор, BC549, рассеиваемая мощность составляет 0.5Вт. А потребляемая мощность катушки 12*0,08=0,96Вт. Как тогда транзистор обеспечит необходимую для катушки мощность?
    И как в комментариях вставлять схемы?
    Заранее огромное спасибо

    • DI HALT говорит:

      Забыл про база эмиттерный переход. Он уронит на себя 0.7 вольт. Т.е. вычитаешь из своих 14 вольт еще и 0.7. Причем поскольку ты управляешь реле, то тебе не нужно точно подбирать точный ток базы соответствующий коллекторному току, который потребляет твое реле, ведь ты будешь транзистор в ключевом режиме юзать. Открыл-закрыл. Так что просто смотри предельный ток базы, уменьшай его раза в полтора-два, чтобы был запас, и исходя из падения на эмитерном переходе (0.7в) высчитывай сопротивление. В результате на базу ввалится такой ток, который моментально откроет транзистор в насыщение, на максимум. Ну и твое реле запитает на все деньги.
      *
      5 вольт база эмиттер это может быть и предельным напряжением. Смотря где ты его в даташите нашел.
      *
      Не путай рассеиваемую мощность и потребляемую мощность нагрузкой. Реле да, реле на себя рассеит тот самый ватт. Т.к. она когда сработает превращается тупо в резистор.
      А мощность которую рассеит через себя транзистор зависит от двух параметров:
      *
      1) Сопротивления его канала (для твоего случая берешь самый минимум, т.к. транзистор открывается на максимум возможного, ключевой режим)
      2) Тока через канал транзистора.
      *
      А дальше все просто P = I * I * R вот и будет твоя рассеиваемая мощность.
      Ну или альтернативный расчет:
      *
      Ток через канал * на падение напряжения на Коллектор-Эмиттере.
      *
      Грузишь картинку куда нибудь и даешь тут на нее ссылку.

  40. maninblack говорит:

    помогите пожалуста! я в електронике не очень, но есть проблема. есть контролёр, он открывает оптопару PC817 (питание 5 В от батареек), оптопара должна откривать питание на реле з котушкой на 5 В. (от БП) но при подключении реле через оптопару напряжение проседает до 2.6 В і реле не срабатывает. что не так? и как подобрать оптопару для моих нужд?

  41. diamond говорит:

    Привет, собрал такую схему, но при подаче плюса с ноги мк на базу транзистора кт817б реле щелкает и замыкает контакты на небольшой промежуток времени. Но если отцепить базу транзистора от ноги мк и поставить светодиод, то он горит сколько надо.
    http://pikbox.ru/img/13/20140722021507660IMG_20140721_004525.jpg

  42. RushFuture говорит:

    Уважаемый DIHALT, помогите!

    Симуляция работает, а в железе — нет :( Катушка реле 12В 40Ом (300мА), всё остальное на схеме:

    https://github.com/RushOnline/WaterStop/wiki

    ЧЯДНТ?! :((((

Добавить комментарий