强大的 FET 开关，20 安培。方案、说明

强大的 FET 开关，20 安培。无线电电子电气工程百科全书

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现代功能强大的关键场效应晶体管的特点是在打开状态下具有非常低的沟道电阻，通常甚至低于电磁继电器或机械开关的闭合触点的电阻，因为腐蚀、污染和燃烧会影响机械开关的电阻。联系人。关键的场效应晶体管则不存在这些缺点。此外，即使在大电流和高负载功率的情况下，低开沟道电阻也使得晶体管的功耗非常小。因此，通常，为了切换千瓦负载，关键的场效应晶体管甚至不需要最简单的散热器。

下面是两个负载的电子开关图，电源电压为 5 至 20 V，电流高达 20 A。该电路基于两个关键的 APM2556NU 场效应晶体管，其中开路沟道电阻不受影响。超过 0,006 欧姆。这意味着在电压为20 V、负载电流为20 A（即负载功率为400 W）时，晶体管开路沟道上的功率不会超过2 ... 4 W。

该开关由两个准触摸（非锁定）按钮控制，短时按下即可切换负载。负载不能同时打开，即使同时按下两个按钮，两个负载也会关闭。有一个紧急闭锁输入，当电源电压施加高达 50 V 的电压时，两个负载都会关闭。当您需要紧急关闭任何已打开的负载并阻止通过按钮打开它们的可能性时，该输入可用于各种保护电路。

负载连接在电源正极和电路的相应输出之间。开关状态由两个 LED 指示。

电路图如图所示。

强大的 FET 开关，20 安培

控制器件是D1芯片上的RS触发器，引脚2和引脚12用于切换触发器的稳定状态。这些结论通过电阻R1和R3被上拉至零。电阻的阻值取比较小（此类电路中通常采用几十、几百千欧的电阻）。在第一个版本中，有 56 kOhm 电阻，但后来发现，在打开强大负载时，会发生脉冲干扰，从而重置触发器并使电路进入自振荡模式。为了防止这种情况发生，必须通过降低上拉电阻的阻值来降低触发输入的电阻，并额外安装电容C2和C3，以增加脉冲噪声条件下触发的稳定性。

按下S2按钮导致引脚13处出现逻辑单元。晶体管VT2打开并打开负载2。同时，引脚1为零，因此VT1关闭并且负载1也分别关闭。当按下S1按钮时，引脚1D1处出现1，晶体管VT1打开，负载13导通，引脚2处出现6，因此负载7关闭。需要电阻R3和R4来减小场效应晶体管的栅极电容对微电路输出的影响。栅极电容相当大，因此，当栅极电压急剧变化时，该电容会产生相当大的充电电流。电阻器将该电流限制在微电路的安全水平。当晶体管关闭时，二极管 VDXNUMX 和 VDXNUMX 有助于对栅极电容进行放电。

连接在一起的引脚 3 和 11 用于创建阻塞点。这些结论通过电阻 R2 上拉至零，因此只要阻断输入处没有电压（或该电压较低），它们就不会影响触发器的操作。但是，当向它们施加逻辑 1.1 电平电压时，元件 D1.2 和 DXNUMX 都被迫在输出处进入逻辑 XNUMX 状态。也就是说，当逻辑单元在给定点时，无论先前状态如何，两个负载都被关闭。

施加到联锁输入的电压可能来自某些联锁电路或系统。优选地，该电压值不应大于电路的电源电压。然而，齐纳二极管 VD1 和电阻器 R4 的存在允许您使用高达 50 V（含）的电压进行阻断（更多可能，但存在损坏齐纳二极管及其后的微电路的风险）。

负载电源电压可以为5至20V。在这种情况下，微电路的电源电压不应超过15V。为了降低最大电源电压D1，安装了R5-VD2电路。当该电路由超过 15 V 的电源供电时，可用作参数稳定器，并且不允许超过微电路上的电压。当电压低于 15 V 供电时，该电路不能作为稳定器工作，因为齐纳二极管闭合，而只能与 C1 一起作为电源电路中的阻塞 RC 电路。

不可能将电压降低到 5V 以下，因为在这种情况下，开路晶体管的栅极电压将不足以使其完全打开。晶体管沟道不会完全打开，也就是说，它会具有更高的电阻，这会导致其上消耗的功率急剧增加，从而损坏晶体管。

在安装过程中，必须确保从负载和负电源到晶体管的漏极和源极的走线有足够的宽度。安装导体也必须足够粗。 D1 上的控制电路的导体可以很薄，即任何合理的厚度，因为电流很小。

APM2556NU 晶体管可以用具有类似特性的其他晶体管代替。如果不可能找到具有如此低开沟道电阻的晶体管，但存在具有两倍电阻的晶体管，则可以使用并联的两个晶体管而不是一个。以较低的最大电流运行或使用散热器散发多余的热量。

齐纳二极管 BZV55C15 可以用 1N4744A、KS215、KS515、D814D 代替。原则上，此处可以使用电压至少为 10 V 且不超过 15 V 的任何齐纳二极管。

K561LE6 芯片可以替换为 CD4002 的类似物或 K561LE10 芯片（CD4025 的类似物）。 K561LE10芯片的不同之处在于它具有三个三输入NOR元件。该方案使用了两个，额外的一个仍然免费。为了不被静电损坏，自由元件的输入必须连接到微电路的第7个或第14个输出。微电路的所有元件在物理上互连，因此，即使损坏不必要的元件也会对微电路的其他元件产生不利影响。您还可以使用K561LP4芯片，它有两个三输入或非元件和一个单输入反相器，它保持空闲（将其输入连接到引脚7或14）。

二极管1N4148几乎可以用任何低功率脉冲二极管代替，例如KD522。

FNR05K220压敏电阻可以用任何电压约为20V的压敏电阻代替。

LED - 任何指示灯。

如果所有部件都状况良好，则组装无误的设备不需要调整。

作者：Lyzhin R.

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