wyjście typu otwarty kolektor odporne na zwarcie wyjście
Transkrypt
wyjście typu otwarty kolektor odporne na zwarcie wyjście
rubryce “Genialne schematy, czyli co by było, gdyby...” przedstawia− my schematy nadesłane przez naszych Czytelników. Mogą to być własne bardziej lub mniej genialne pomysły, albo też sche− maty zaczerpnięte z literatury. W tym dru− gim przypadku chodzi o przypomnienie i za− W prezentowanie schematów, godnych zain− teresowania albo ze względu na praktyczną przydatność, albo na oryginalne rozwiąza− nia układowe. W odróżnieniu od innych działów EdW, tu nie są potrzebne działające mo− dele. Wystarczy porządny schemat z wartościami elementów (tub dodatkowo wykaz elementów), ewentualnie krótki opis działania. Prosimy o nadsyłanie do tej rubryki wszelkich schematów, waszym zdaniem godnych szerszej prezentacji. Na kopercie dopiszcie “Genialne schematy”. W WYYJJŚŚCCIIEE TTYYPPUU OOTTW WAARRTTYY KKOOLLEEKKTTOORR OODDPPOORRNNEE NNAA ZZW WAARRCCIIEE Układy z wyjściem typu otwarty ko− lektor są wykorzystywane nie tylko w systemach cyfrowych. W obwo− dzie kolektora tranzystora wyjścio− wego umieszcza się obciążenie, któ− re może być zasilane napięciem wy− ższym niż napięcie zasilania syste− mu cyfrowego. Niestety, najpro− stszy układ typu OC (pokazany na ry− sunku 1) nie jest zabezpieczony przed bezpośrednim zwarciem ko− lektora do dodatniego napięcia zasi− lania. W przypadku takiego zwarcia przez tranzystor płynie znaczny prąd wyznaczony przez jego prąd bazy i wzmocnienie prądowe. Ponieważ na kolektorze występuje wtedy pełne napięcie zasilające, wydziela się du− ża moc strat i tranzystor ulega u− szkodzeniu. Najprostszym sposobem zabez− pieczenia jest dodanie w obwodzie kolektora szeregowego rezystora R1 o niewielkiej wartości (zobacz rysu− nek 2a). W przypadku zwarcia rezy− stor taki ograniczy prąd i to na nim wydzieli się większość mocy strat. Ten prosty sposób ma istotne wady, bo wymaga rezystora o znacznej ob− ciążalności i zmniejsza obciążalność wyjścia. Rys. 1 Wyjście typu otwarty kolektor ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 1/99 Innym sposobem jest Rys. 2 Sposoby zabezpieczenia wyjścia zastosowanie dodatkowe− go tranzystora i rezystora ograniczających prąd mak− symalny według rysunku 2b. Rozwiązanie to spraw− dza się w wielu sytua− cjach, choć jego wadą jest pewien spadek napięcia na rezystorze R2 (nie wię− cej niż 0,6V). Innym oryginalnym spo− sobem zabezpieczenia jest układ z rysunku 2c. Nie ma on wad układów poprze− dnich i w czasie normalnej pracy nie występują żadne niepotrzebne spadki napię− cia. W normalnych warun− kach obciążenia napięcie na kolektorze tranzystora TA jest równe napięciu na− sycenia, czyli kilkadziesiąt do kilkuset miliwoltów. Tranzystor TB jest wtedy w pełni otwarty dzięki dzielnikowi R3, R4, D, przez który płynie prąd. W przypadku zwarcia napię− cie na kolektorze TA rośnie i przez dodatkowy rezystor zmniejszający dzielnik R3, R4, D przestaje płynąć prąd bazy TA. Wartości rezystorów prąd. Tym samym tran− tego układu należy dobrać samo− zystor TB przestaje prze− dzielnie w zależności od wymagane− wodzić, wyłączając ró− go prądu bazy TA i wzmocnienia wnież tranzystor TA. tranzystora TB. Przy takim indywi− Gdyby ograniczenie dualnym dobraniu elementów układ prądowe miało włączać będzie zabezpieczał tranzystor nie się już przy stosunkowo tylko w przypadku “czystego” zwar− małej wartości prądu, cia, ale także przy wzroście prądu między kolektorem TB i kolektora ponad ustalona wartość. bazą TA należy umieścić 43 SSAAM MOOCCZZYYNNNNYY W WYYŁŁĄĄCCZZNNIIKK ZZAASSIILLAANNIIAA Wiele układów zasilanych jest z małej baterii 9V. Często okazuje się, że urządze− nie, które efektywnie pracuje przez 1 mi− nutę, nie wyłączone, powoduje wyczer− panie baterii zasilającej. Zagrożenie to można wyeliminować stosując nieskom− plikowany układ pokazany na rysunku 3. Ten prosty układ zaczerpnięty z literatury ma pewne wady. Podczas pracy układ pobiera dodatkowo prąd zasilający kostkę 555 oraz płynący w obwodzie bazy tran− zystora PNP. Rys. 4 Zmodyfikowany wyłącznik zasilania Prąd ten można znacząco zmniej− Rys. 3 Układ automatycznego wyłącznika szyć, stosując zmodyfikowany układ z rysunku 4. Zastosowanie tranzystora MOSFET P redukuje prąd sterowania do wartości poniżej 0,1mA, a bramka CMOS (najlepiej z wejściem Schmitta− 40106, 4093) pracująca jako kompara− tor w zakresie przejściowym też po− biera mniejszy prąd niż bipolarna ko− stka 555. Rezystor R2 nie jest potrzeb− ny w układzie z tranzystorem MOS− FET. Jeśli w układzie użyty byłby zwykły tranzy− stor PNP, war− tość rezystora R2 trzeba do− brać, by tranzy− stor ten w stanie tym czasie cały układ jest zasilany z kon− włączenia był nasy− densatorów C2 i C3. Bez tej diody rozłado− cony, a spadek na− wanie C2 następowałoby przez obwody pięcia na nim nie zabezpieczające bramki, gdzie występują przekraczał 100mV. diody i rezystancja rzędu 10kΩ. Ma to zna− Dioda D2 włączona czenie tylko w przypadku, gdy po automa− równolegle do rezy− tycznym wyłączeniu użytkownik szybko stora 1MΩ służy do wcisnąłby przycisk włączający S – jeśli kon− w miarę szybkiego densator C1 nie zdąży się całkowicie (zna− rozładowania kon− cząco) rozładować, wtedy czas włączenia densatora C1 po wy− będzie znacznie krótszy niż przy pier− łączeniu zasilania. W wszym wciśnięciu przycisku S. PPŁŁOOM MIIEEŃŃ ŚŚW WIIEECCYY Rysunek 3 pokazuje schemat układu ste− rowania diodą świecącą (żółtą). W istocie jest to licznik CMOS 4017 zliczający do 4. Na czynnych wyjściach licznika umieszczono re− zystory o różnych wartościach, powodujące zmiany jasności świecenia żółtej diody LED, która tym samym udaje płomień świecy przyczyniając się do wytworzenia romanty− cznego nastroju podczas uroczystej kolacji. Do sterowania można wykorzystać do− wolny generator, choćby z bramką Schmitta 4093, bramkami 4001 (4011), układem 555 Rys. 5 44 czy nawet multiwib− Rys. 6 Układ rozbudowany rator astabilny z dwo− ma tranzystorami. Częstotliwość trzeba dobrać eksperymen− talnie w zakresie 0,5...5Hz, aby mruga− nie diody było jak naj− bardziej zbliżone do zachowania się pło− mienia świecy. Proponowany u− kład zaczerpnięty z li− teratury ma niewielką długość cyklu “mru− gania płomienia” co może być zauważal− ne i niezbyt nastrojo− we. Kto chciałby wy− dłużyć cykl, wykorzysta wszystkie wyjścia dziej płynne zmiany jasności diody. Przykła− Q0...Q9 wyposażając je w diody (dowolne dowy układ połączeń rozbudowanej wersji krzemowe, np. 1N4148) i eksperymentalnie pokazany jest na rysunku 4. Układ można zmontować na płytce uni− dobrane rezystory (220Ω...2,2kΩ). Wtedy trzeba zlikwidować połączenie skracające wersalnej lub “w pająku”. Zasilanie z baterii cykl (z wyjścia Q4), a wejście zerujące RST 9V lub zasilacza 6...12V. podłączyć do masy. Można też dać dodatko− wy rezystor i kondensator zapewniający bar− ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 1/99