Ключ на полевом транзисторе для управления вентилятором

В данной статье будет рассмотрена схема гальванически развязанного ключа на полевом транзисторе с защитой от короткого замыкания и перегрузки двигателя вентилятора. Вентилятор должен иметь двигатель постоянного тока. Климатические условия в теплице скажем прямо – не очень… Повышенная влажность и температура способствуют ускоренному вымыванию смазки подшипников двигателя, что в свою очередь приводит к заклиниванию ротора. В итоге – печальный результат.

Что бы этого не произошло, был разработан ключ на МОП транзисторе IRF4905 с Р каналом.

Управление ключом импульсное. Вообще он разрабатывался для работы в комплексе управления теплицей с автономным питанием 12В. Отсюда и импульсное управление для экономии энергии. Схема устройства показана на рисунке 1.

Работа схемы

При подаче напряжения питания на схему двигатель будет обесточен, так как транзисторы оптронов и ключевой транзистор закрыты. При появлении импульса управления на входе «Вкл» засветится светодиод оптрона U1.2,

что в свою очередь приведет к открыванию транзистора этого оптрона и подаче открывающего напряжения через резистор R4 на затвор VT1 IRF4905. Ключ откроется, на стоке появится питающее напряжение, запустится двигатель вентилятора. Одновременно с этим начнет протекать ток по цепи: Сток VT1 > резистор R5 > диод оптрона U1.3 > микросхема DA1 > Общий провод. Транзистор U1.3 зашунтирует транзистор оптрона U1.2 и теперь уже будет не важен уровень сигнала на входе «Вкл», ключевой транзистор заблокируется в открытом состоянии. Это произойдет в том случае, если ток потребляемый вентилятором не превышает тока допустимого. Выключение вентилятора происходит при подаче напряжения 5В на вход «Выкл», при этом открывается транзистор оптрона U1.1, шунтируется переход затвор-исток VT1, ключ закрывается, закрывается и транзистор оптрона U1.3. При снятии напряжения с входа «Выкл» схема все равно, как вы понимаете, останется в выключенном состоянии.

На микросхеме параллельного стабилизатора DA1 КР142ЕН19 реализовано пороговое устройство, а датчиком для него служит резистор R6, величина которого зависит от тока потребления, примененного вами двигателя вентилятора. При рабочем токе двигателя, равного одному амперу и значению сопротивления R6, равному 1 Ом, на нем упадет 1 вольт, а мощность резистора должны быть при этом не менее P = U x I = 1В х 1А = 1Вт. Это вполне приемлемо. Пороговое напряжение микросхемы DA1 равно 2,5 вольта. И так, в рабочем состоянии напряжение на входе 1 микросхемы DA1 должно быть чуть больше порогового напряжения. Это напряжение задается делителем R7 и R8. В этом случае выходной транзистор микросхемы открыт и через диод оптрона U1.3 протекает ток. Если по какой либо причине в двигателе вентилятора возникает торможение ротора, то начинает расти ток потребления. Это в свою очередь влечет увеличение падения напряжения на датчике тока резисторе R6. При этом начинает падать напряжение и на входе 1 DA1. Как только это напряжение станет меньше порогового 2,5В, транзистор микросхемы закроется, светодиод U1.3 обесточиться, закроется транзистор этого оптрона, перестанет подаваться отрицательное открывающее напряжение на затвор ключевого транзистора. Ключ закроется, вентилятор отключится. Таким образом, осуществляется защита, как источника питания, так и самого вентилятора теплицы.

Порог отключения вентилятора можно регулировать резистором R8. Если напряжение питания вентилятора будет больше 20 вольт, то параллельно резистору R3 необходимо поставить стабилитрон с напряжением стабилизации 10… 12В, и подобрать резистор R5 так, чтобы ток светодиода оптрона U1.3 находился в пределах номинального для применяемого оптрона.

При указанных на схеме значениях резисторов, схема защиты срабатывала в районе двух ампер.

На этом все. Успехов. К.В.Ю.

Скачать статью>