Вимикач живлення з нульовим споживанням потужності на основі нефіксіруемие кнопки - сервіс мануали

Ця схема перетворює кнопку без фіксації в вимикач харчування.

Щоб зрозуміти принцип роботи схеми, уявімо, що джерело живлення + VS тільки що підключений, конденсатор C1 в початковому стані розряджений, і транзистор Q1 вимкнений. При цьому резистори R1 і R3 виявляютьсявключеними послідовно і підтягують затвор P-канального MOSFET Q2 до шини + VS, утримуючи транзистор в закритому стані. Зараз схема знаходиться в «деблокувати» стані, коли напруга навантаження VL на контакті OUT (+) дорівнює нулю.

При короткочасному натисканні нормально розімкнутої кнопки затвор Q2 підключається до конденсатора C1, розрядженому до 0 В, і MOSFET включається. Напруга навантаження на клеми OUT (+) негайно збільшується до + VS, через резистор R4 транзистор Q1 отримує базову зсув і відкривається. Внаслідок цього Q1 насичується і через резистор R3 підключає затвор Q2 до землі, утримуючи MOSFET відкритим, коли контакти кнопки розімкнуті. Тепер схема знаходиться в «зафіксованому» стані, коли обидва транзистора відкриті, навантаження отримує живлення, а конденсатор C1 заряджається до напруги + VS через резистор R2.

Після повторного короткочасного замикання перемикача напруга на конденсаторі C1 (тепер рівне + VS) виявиться прикладеним до затвору Q2. Оскільки напруга затвор-витік Q2 тепер близько до нуля, MOSFET вимикається, і напруга навантаження падає до нуля. Напруга база-емітер Q1 також опускається до нуля, закриваючи транзистор. В результаті при відпущеної кнопці ніщо не утримує Q2 у відкритому стані, і схема повертається в «деблокувати» стан, коли обидва транзистора вимкнені, навантаження знеструмлена, а C1 розряджається через резистор R2.

Шунтувальний вихідні затискачі резистор R5 встановлювати необов'язково. При відпущеної кнопці конденсатор C1 розряджається на навантаження через резистор R2. Якщо імпеданс навантаження дуже великий (тобто, порівняємо з величиною R2), або навантаження містить активні пристрої, такі, скажімо, як світлодіоди, напруга навантаження під час вимикання Q2 може виявитися досить великим, щоб через резистор R4 відкрити транзистор Q1 і не дозволити схемою вимкнутися. Резистор R5 при виключенні Q2 підтягує клему OUT (+) до шини 0 В, забезпечуючи швидке вимкнення Q1 і даючи схемою можливість належним чином перейти в закритий стан.

При правильному виборі транзисторів схема буде працювати в широкому діапазоні напруг і може використовуватися для управління такими навантаженнями, як реле, соленоїди, світлодіоди і т. Д. Однак не забувайте, що деякі працюють на постійному струмі вентилятори і мотори продовжують обертатися і після вимкнення живлення. Це обертання може створювати протівоедс, досить велику, щоб відкрити транзистор Q1 і не дозволити схемою вимкнутися. Рішення проблеми показано на рисунку 1б, де послідовно з виходом включений блокувальний діод. У цьому випадку також можна додати в схему в резистор R5.

На рисунку 2 зображена ще одна схема, призначена для навантажень, підключених до верхньої шині харчування, таких, наприклад, як показане в цьому прикладі електромагнітне реле.

Зверніть увагу, що Q1 був замінений p-n-p транзистором, а на місці Q2 тепер знаходиться N-канальний MOSFET. Ця схема працює точно так само, як схема описана вище. Тут R5 виконує функцію підтягує резистора, що з'єднує вихідний контакт OUT (-) з шиною + VS, коли транзистор Q2 вимикається, і забезпечує швидке закривання Q1. Як і в попередній схемі, резистор R5 є необов'язковим компонентом, і встановлюється тільки при деяких типах навантаження, згаданих вище.

Зауважимо, що в обох схемах постійна часу C1, R2 вибирається виходячи з необхідного придушення брязкоту контактів. Зазвичай нормальною вважається величина від 0.25 с до 0.5 с. Менші постійні часу можуть привести до нестійкої роботи схеми, в той час як бóльшие збільшують час очікування між замиканнями контактів кнопки, за яке має відбутися досить повний заряд і розряд конденсатора C1. При зазначених на схемі значеннях C1 = 330 нФ і R2 = 1 МОм номінальна величина постійної часу дорівнює 0.33 с. Зазвичай цього буває достатньо, щоб усунути брязкіт контактів і перемкнути навантаження за час порядку пари секунд.

Схема, видозмінена для навантаження, підключеної до
позитивної шині харчування.

Обидві схеми призначені для фіксації і відпускання ключа у відповідь на короткочасні замикання контактів. Однак кожна з них проектувалася таким чином, щоб гарантувати правильну роботу навіть при як завгодно тривалому натисканні кнопки. Розглянемо схему на рисунку 2, коли транзистор Q2 закритий. Якщо кнопка натискається для виключення схеми, затвор підключається до потенціалу 0 В (оскільки конденсатор C1 розряджений), і MOSFET закривається, даючи можливість спільної точки резисторів R1 і R2 підключитися до шини + VS через резистор R5 і імпеданс навантаження. Одночасно Q1 також вимикається, в результаті чого затвор Q2 виявляється сполученим з шиною GND через резистори R3 і R4. Якщо кнопку відразу ж відпустити, C1 просто зарядиться через резистор R2 до напруги + VS. Однак якщо залишити кнопку замкнутої, напруга затвора Q2 буде визначатися потенціалом подільника, утвореного резисторами R2 і R3 + R4. Вважаючи, що при розблокованою схемою напруга на контакті OUT (-) приблизно дорівнює + VS, для напруги затвор-витік транзистора Q2 можна записати наступний вираз:

Навіть якщо напруга + VS дорівнюватиме 30 В, результуючого напруги 0.6 В між затвором і витоком не вистачить, щоб відкрити MOSFET знову. Отже, при розімкнутих контактах кнопки обидва транзистора залишатимуться вимкненими.

Схема на рисунку 2 фіксується у відкритому стані короткочасним замиканням контактів кнопки, коли конденсатор C1 заряджений до напруги + VS, в результаті чого Q2 швидко відкривається і потенціал клеми OUT (-) падає до нуля, а слідом за ним швидко включається Q1. Натискання кнопки після розмикання контактів дозволило б конденсатору C1 розрядитися до нуля через резистор R2. Однак якщо кнопка залишиться натиснутою, напруга на затворі Q2 буде визначатися потенціалом, що задається подільником R2 і R3. Оскільки Q1 відкритий і насичений, напруга в точці з'єднання R3 і R4 на колекторі Q1 буде близько до + VS, а загальна точка резисторів R1 і R2 через транзистор Q2 буде підключена до шини GND. Тому при утриманні кнопки в замкнутому стані напруга затвор-витік транзистора Q2 одно

Отже, якщо напруга живлення дорівнює, принаймні, пороговому напрузі затвор-витік Q2, обидва транзистора Q2 і Q1 будуть включені до тих пір, поки контакти кнопки залишаються роз'єднаними.

Обидві схеми служать прикладами недорого способу фіксації харчування навантаження за допомогою нефіксіруемие кнопки. Як і у механічного перемикача, потужність, що розсіюється схемами при відключеному навантаженні, дорівнює нулю.