🌙 😫 🍭 Hör auf, die Diode zu setzen 🎴 💆 🍶

Nein, dies ist kein weiteres "für immer"

Nachdem ich den Artikel über den Schutz elektrischer Schaltkreise vor falscher Polarität mit einem Feldeffekttransistor gelesen hatte , fiel mir ein, dass ich lange Zeit ein ungelöstes Problem hatte, den Akku automatisch vom Ladegerät zu trennen, wenn dieser stromlos war. Und ich war gespannt, ob es möglich wäre, einen ähnlichen Ansatz in einem anderen Fall anzuwenden, in dem seit jeher eine Diode auch als Absperrelement verwendet wurde.

Dieser Artikel ist eine typische Anleitung zum Radfahren, wie spricht über die Entwicklung einer Schaltung, deren Funktionalität seit langem in Millionen fertiger Geräte implementiert ist. Daher gilt die Anfrage nicht für dieses Material, sondern für etwas völlig Nützliches. Es ist vielmehr nur eine Geschichte darüber, wie ein elektronisches Gerät geboren wird: vom Bewusstsein für die Notwendigkeit bis zum funktionierenden Prototyp durch alle Hindernisse.

Warum das alles?

Wenn Sie eine Niederspannungs-Gleichstromquelle sichern, können Sie eine Blei-Säure-Batterie am einfachsten als Puffer parallel zur Netzwerkquelle einschalten, wie dies bei Autos vor komplexen Gehirnen der Fall war. Der Akku funktioniert zwar nicht im optimalen Modus, ist jedoch immer aufgeladen und erfordert keine Stromumschaltung beim Trennen oder Einschalten der Netzspannung am Netzteileingang. Weitere Einzelheiten zu einigen Problemen einer solchen Einbeziehung und Versuch, sie zu lösen.

Hintergrund

Vor etwa 20 Jahren stand eine solche Frage nicht auf der Tagesordnung. Der Grund dafür war die Schaltung eines typischen Netzwerknetzteils (oder Ladegeräts), die verhinderte, dass sich die Batterie beim Ausschalten der Netzspannung in ihren Ausgangsstromkreis entlud. Schauen wir uns das einfachste Blockschema mit Halbwellengleichrichtung an:

Es ist offensichtlich, dass dieselbe Diode, die die Wechselspannung der Netzwicklung gleichrichtet, auch verhindert, dass sich die Batterie in die Sekundärwicklung des Transformators entlädt, wenn die Netzspannung getrennt wird. Die Halbwellenbrückenschaltung des Gleichrichters hat trotz etwas weniger Offensichtlichkeit genau die gleichen Eigenschaften. Und selbst die Verwendung eines parametrischen Spannungsstabilisators mit einem Stromverstärker (wie dem weit verbreiteten 7812-Chip und seinen Analoga) ändert nichts an der Situation:

Wenn man sich die vereinfachte Schaltung eines solchen Stabilisators ansieht, wird klar, dass der Emitterübergang des Ausgangstransistors die Rolle desselben Gates spielt Diode, die schließt, wenn die Spannung am Ausgang des Gleichrichters verschwindet, und die Batterieladung intakt hält.

In den letzten Jahren hat sich jedoch alles geändert. Die Transformatorstromversorgungen mit parametrischer Stabilisierung wurden durch kompaktere und billigere AC / DC-Schaltwandler ersetzt, die einen viel höheren Wirkungsgrad und ein viel höheres Leistungsgewicht aufweisen. Diese Netzteile zeigten jedoch nur mit allen Vorteilen einen Nachteil: Ihre Ausgangsschaltungen weisen eine viel komplexere Schaltung auf, die normalerweise keinen Schutz gegen den Rückstromfluss aus dem Sekundärkreis bietet. Wenn eine solche Quelle in einem System der Form „BP -> Pufferbatterie -> Last“ verwendet wird und die Netzspannung getrennt wird, beginnt sich die Batterie daher intensiv in den Ausgangsstromkreis des Netzteils zu entladen.

Der einfachste Weg (Diode)

Die einfachste Lösung besteht darin, eine Diode mit einer Schottky-Barriere zu verwenden, die in der Lücke des positiven Kabels zwischen Netzteil und Batterie enthalten ist.

Die Hauptprobleme dieser Lösung wurden jedoch bereits im obigen Artikel angesprochen. Darüber hinaus kann dieser Ansatz nicht akzeptabel sein, da eine 12-Volt-Blei-Säure-Batterie eine Spannung von mindestens 13,6 Volt benötigt, um im Puffermodus zu arbeiten. Und fast ein halbes Volt, das auf die Diode fällt, kann diese Spannung in Kombination mit einem vorhandenen Netzteil (nur in meinem Fall) unerreichbar machen.

All dies lässt uns nach alternativen Möglichkeiten der automatischen Umschaltung suchen, die die folgenden Eigenschaften haben sollten:

Kleiner Durchlassspannungsabfall im eingeschalteten Zustand.
Die Fähigkeit, im eingeschalteten Zustand dem von der Stromversorgung durch die Last und die Pufferbatterie verbrauchten Gleichstrom ohne nennenswerte Erwärmung standzuhalten.
Hoher Sperrspannungsabfall und geringer Eigenverbrauch im ausgeschalteten Zustand.
Normalerweise ausgeschaltet, so dass beim Entladen eines geladenen Akkus an das anfangs stromlose System die Entladung nicht beginnt.
Automatischer Übergang in den Ein-Zustand, wenn die Netzspannung angelegt wird, unabhängig von Vorhandensein und Ladezustand der Batterie.
Der schnellste automatische Übergang in den Aus-Zustand, wenn die Netzspannung ausfällt.

Wenn die Diode ein ideales Gerät wäre, würde sie all diese Bedingungen problemlos erfüllen, aber die harte Realität wirft Zweifel an den Punkten 1 und 2 auf.

Naive Lösung (DC-Relais)

Bei der Analyse der Anforderungen kommt jeder auf die Idee, zu diesem Zweck ein elektromagnetisches Relais zu verwenden, das die Kontakte mithilfe des durch den Steuerstrom in der Wicklung erzeugten Magnetfelds physikalisch schließen kann. Und wahrscheinlich wirft er so etwas sogar auf eine Serviette:

In diesem Stromkreis werden normalerweise offene Relaiskontakte nur geschlossen, wenn Strom durch die Wicklung fließt, die mit dem Ausgang der Stromversorgung verbunden ist. Wenn Sie jedoch die Liste der Anforderungen durchgehen, stellt sich heraus, dass dieser Stromkreis nicht Punkt 6 entspricht. Wenn die Relaiskontakte einmal geschlossen wurden, führt der Stromausfall schließlich nicht zu ihrer Öffnung aufgrund der Wicklung (und damit des gesamten Ausgangskreises des Netzteils). bleibt über die gleichen Kontakte mit der Batterie verbunden! Es gibt einen typischen Fall einer positiven Rückkopplung, wenn der Steuerkreis eine direkte Verbindung mit der Exekutive hat und das System dadurch die Eigenschaften eines bistabilen Triggers erhält.

Ein derart naiver Ansatz ist daher keine Lösung für das Problem. Wenn wir die aktuelle Situation logisch analysieren, können wir außerdem leicht zu dem Schluss kommen, dass es in der Lücke „BP -> Pufferbatterie“ unter idealen Bedingungen einfach keine andere Lösung als ein Ventil geben kann, das Strom in eine Richtung leitet. Wenn wir kein externes Steuersignal verwenden, macht jedes unserer Schaltelemente nach dem Einschalten den von der Batterie erzeugten Strom nicht von dem von der Stromversorgung erzeugten Strom zu unterscheiden, was auch immer wir an diesem Punkt im Stromkreis tun.

Kreisverkehr (Wechselstromrelais)

Nachdem alle Probleme des vorherigen Absatzes erkannt wurden, kommt die „Drecksack“ -Person normalerweise auf die neue Idee, das Netzteil selbst als Einweg-Leitventil zu verwenden. Warum nicht? Wenn das Netzteil kein reversibles Gerät ist und die an seinen Ausgang gelieferte Batteriespannung am Eingang einer Wechselspannung keine 220 Volt erzeugt (wie dies in 100% der Fälle von realen Schaltkreisen der Fall ist), kann diese Differenz als Steuersignal für ein Schaltelement verwendet werden:

Bingo! Alle Punkte der Anforderungen sind erfüllt und das einzige, was dafür benötigt wird, ist ein Relais, das die Kontakte schließen kann, wenn die Netzspannung an sie angelegt wird. Es kann sich um ein spezielles Wechselstromrelais handeln, das für die Netzspannung ausgelegt ist. Oder ein gewöhnliches Relais mit einem eigenen Mini-Netzteil (hier reicht jede transformatorlose Abwärtsschaltung mit einem einfachen Gleichrichter aus).

Es wäre möglich, den Sieg zu feiern, aber diese Entscheidung hat mir nicht gefallen. Erstens müssen Sie etwas direkt mit dem Netzwerk verbinden, was in Bezug auf die Sicherheit kein Problem darstellt. Zweitens die Tatsache, dass dieses Relais durch signifikante Ströme, wahrscheinlich bis zu zehn Ampere, geschaltet werden sollte, und dies macht das gesamte Design nicht so trivial und kompakt, wie es zunächst schien. Und drittens, was ist mit einem so praktischen Feldeffekttransistor?

( + )

Die Suche nach einer eleganteren Lösung für das Problem führte mich zu der Tatsache, dass eine Batterie, die in einem Puffermodus mit einer Spannung von etwa 13,8 Volt ohne externes „Aufladen“ arbeitet, auch ohne Last schnell ihre ursprüngliche Spannung verliert. Wenn es beginnt, sich am Netzteil zu entladen, verliert es in der ersten Minute mindestens 0,1 Volt, was für eine zuverlässige Fixierung durch einen einfachen Komparator mehr als ausreichend ist. Im Allgemeinen lautet die Idee: Der Komparator steuert das Gate des Schaltfeldeffekttransistors. Einer der Komparatoreingänge ist mit einer stabilen Spannungsquelle verbunden. Der zweite Eingang ist mit dem Spannungsteiler der Stromversorgung verbunden. Darüber hinaus wird der Teilungskoeffizient so gewählt, dass die Spannung am Ausgang des Teilers bei eingeschaltetem PS ungefähr 0,1 bis 0,2 Volt höher ist als die Spannung der stabilisierten Quelle. Ergebend,Wenn das Netzteil eingeschaltet ist, herrscht immer die Spannung vom Teiler vor. Wenn das Netzwerk jedoch stromlos ist und die Batteriespannung abfällt, nimmt sie proportional zu diesem Abfall ab. Nach einiger Zeit ist die Spannung am Ausgang des Teilers geringer als die Spannung des Stabilisators und der Komparator unterbricht die Schaltung mit einem Feldeffekttransistor.

Ein ungefähres Diagramm eines solchen Geräts:

Wie Sie sehen können, ist der direkte Eingang des Komparators mit der Quelle stabiler Spannung verbunden. Die Spannung dieser Quelle ist im Prinzip nicht wichtig, die Hauptsache ist, dass sie innerhalb der zulässigen Eingangsspannungen des Komparators liegt, aber es ist praktisch, wenn sie ungefähr die Hälfte der Batteriespannung beträgt, dh ungefähr 6 Volt. Der inverse Eingang des Komparators ist mit dem Spannungsteiler des Netzteils und der Ausgang mit dem Gate des Schalttransistors verbunden. Wenn die Spannung am inversen Eingang die am direkten überschreitet, verbindet der Komparatorausgang das Gate des Feldeffekttransistors mit Masse, wodurch der Transistor den Stromkreis öffnet und schließt. Nachdem das Netz abgeschaltet ist, nimmt nach einer Weile die Batteriespannung ab, zusammen mit ihr fällt die Spannung am inversen Eingang des Komparators ab, und wenn sich herausstellt, dass sie unter dem Pegel am direkten Eingang liegt,Der Komparator "reißt" das Transistor-Gate vom Boden ab und unterbricht dadurch die Schaltung. Wenn die Stromversorgung in Zukunft wieder „zum Leben erweckt“ wird, steigt die Spannung am inversen Eingang sofort auf einen normalen Wert an und der Transistor öffnet wieder.

Für die praktische Implementierung dieser Schaltung wurde mein vorhandener LM393-Chip verwendet. Es ist sehr billig (weniger als zehn Cent im Einzelhandel), aber gleichzeitig ist ein Doppelkomparator wirtschaftlich und hat ziemlich gute Eigenschaften. Es ermöglicht eine Stromversorgung von bis zu 36 Volt, hat einen Übertragungskoeffizienten von mindestens 50 V / mV und seine Eingänge zeichnen sich durch eine relativ hohe Impedanz aus. Der erste der im Handel erhältlichen leistungsstarken P-Kanal-MOSFETs FDD6685 wurde als Schalttransistor verwendet. Nach mehreren Experimenten wurde das folgende praktische Diagramm des Schalters abgeleitet:

Darin wird die abstrakte Quelle für stabile Spannung durch einen sehr realen parametrischen Stabilisator aus dem Widerstand R2 und der Zenerdiode D1 ersetzt, und der Teiler basiert auf einem Trimmerwiderstand R1, mit dem Sie den Teilungskoeffizienten auf den gewünschten Wert einstellen können. Da die Komparatoreingänge eine sehr signifikante Impedanz haben, kann der Dämpfungswiderstand im Stabilisator mehr als 100 kOhm betragen, was den Leckstrom und damit den Gesamtverbrauch des Geräts minimiert. Der Wert des Abstimmwiderstands ist überhaupt nicht kritisch und kann ohne Konsequenzen für die Funktionsfähigkeit der Schaltung im Bereich von zehn bis mehreren hundert kOhm gewählt werden. Aufgrund der Tatsache, dass die Ausgangsschaltung des LM393-Komparators gemäß einer offenen Kollektorschaltung aufgebaut ist, ist für ihre funktionale Vervollständigung auch ein Lastwiderstand R3 erforderlich.Widerstand von mehreren hundert kOhm.

Das Einstellen des Geräts läuft darauf hinaus, die Position des Schiebereglers für den Trimmerwiderstand so einzustellen, dass die Spannung an Zweig 2 des Mikrokreises die an Zweig 3 um etwa 0,1 bis 0,2 Volt übersteigt. Zum Einstellen ist es besser, nicht mit einem Multimeter in die hochohmigen Stromkreise zu klettern, sondern einfach den Widerstandsmotor in der unteren Position (gemäß Abbildung) zu installieren, das Netzteil anzuschließen (die Batterie ist noch nicht angeschlossen) und den Widerstandskontakt nach oben zu messen, indem die Spannung an Pin 1 des Mikrokreises gemessen wird. Sobald die Spannung auf Null abfällt, kann die Voreinstellung als vollständig betrachtet werden.

Versuchen Sie nicht, das Gerät bei einer minimalen Spannungsdifferenz auszuschalten, da dies zwangsläufig zu einem fehlerhaften Betrieb des Stromkreises führt. Unter realen Bedingungen muss man dagegen die Empfindlichkeit gezielt unterschätzen. Tatsache ist, dass beim Einschalten der Last die Spannung am Eingang der Schaltung aufgrund der nicht idealen Stabilisierung der Stromversorgung und des Endwiderstands der Verbindungsdrähte unweigerlich nachlässt. Dies kann dazu führen, dass ein überempfindliches Gerät einen solchen Nachteil wie das Ausschalten der Stromversorgung und das Unterbrechen des Stromkreises in Betracht zieht. Infolgedessen wird das Netzteil nur angeschlossen, wenn keine Last vorhanden ist, und der Rest der Zeit muss der Akku funktionieren. Wenn die Batterie jedoch leicht entladen ist, öffnet sich die interne Diode des Feldeffekttransistors und der Strom vom Netzteil beginnt durch ihn in den Stromkreis zu fließen. Dies führt jedoch zu einer Überhitzung des Transistors und zudass der Akku in einem Modus mit langer Unterladung arbeitet. Im Allgemeinen muss die endgültige Kalibrierung unter realer Last durchgeführt werden, wobei die Spannung an Pin 1 der Mikroschaltung gesteuert wird und daher ein kleiner Spielraum für die Zuverlässigkeit bleibt.

Als Ergebnis praktischer Tests wurden solche Ergebnisse erhalten. Der Widerstand im offenen Zustand entspricht dem Durchgangswiderstand vom Datenblatt zum Transistor. Im geschlossenen Zustand konnte der parasitäre Strom im Sekundärkreis des Netzteils aufgrund seiner Bedeutungslosigkeit nicht gemessen werden. Der Stromverbrauch im Batteriemodus betrug 1,1 mA und besteht zu fast 100% aus dem vom Chip verbrauchten Strom. Nach der Kalibrierung unter maximaler Last betrug die Reaktionszeit ohne Last fast 15 Minuten. Mein Akku brauchte so viel Zeit, um sich auf die Spannung zu entladen, die vom Netzteil zum Gerät unter Volllast kommt. Das Herunterfahren bei Volllast erfolgt zwar fast sofort (weniger als 10 Sekunden), diese Zeit hängt jedoch von der Kapazität, der Ladung und dem allgemeinen „Zustand“ des Akkus ab.

Wesentliche Nachteile dieses Schemas sind die relative Komplexität der Kalibrierung und die Notwendigkeit, potenzielle Batterieenergieverluste für einen ordnungsgemäßen Betrieb in Kauf zu nehmen.

Der letzte Nachteil gab keine Ruhe und veranlasste mich nach einiger Überlegung, nicht die Batteriespannung zu messen, sondern direkt die Richtung des Stroms im Stromkreis.

Die zweite Lösung (Feldeffekttransistor + Stromrichtungsmesser)

Um die Richtung des Stroms zu messen, könnte man einen kniffligen Sensor verwenden. Zum Beispiel ein Hallsensor, der den Magnetfeldvektor um einen Leiter herum erfasst und es ermöglicht, nicht nur den Stromkreis zu unterbrechen, um die Richtung, sondern auch die Stromstärke zu bestimmen. Aufgrund des Fehlens eines solchen Sensors (und der Erfahrung mit ähnlichen Geräten) wurde jedoch beschlossen, das Vorzeichen des Spannungsabfalls über dem Kanal des Feldeffekttransistors zu messen. Natürlich wird im offenen Zustand der Kanalwiderstand in Hundertstel Ohm gemessen (aus diesem Grund und der ganzen Idee), aber es ist trotzdem ziemlich endlich und Sie können versuchen, dies zu spielen. Ein weiteres Argument für eine solche Lösung ist das Fehlen einer Feinanpassung. Wir werden nur die Polarität des Spannungsabfalls messen und nicht seinen absoluten Wert.

Nach den pessimistischsten Berechnungen haben wir, wenn der offene Kanalwiderstand des FDD6685-Transistors etwa 14 mΩ beträgt und die Differenzempfindlichkeit des LM393-Komparators von der "min" -Spalte 50 V / mV beträgt, eine volle Spannungsspanne von 12 Volt am Ausgang des Komparators bei einem Strom durch den Transistor von etwas mehr als 17 mA. Wie Sie sehen können, ist der Wert ziemlich real. In der Praxis sollte sie sogar um eine Größenordnung kleiner sein, da die typische Empfindlichkeit unseres Komparators 200 V / mV beträgt, der Widerstand des Transistorkanals unter realen Bedingungen unter Berücksichtigung der Installation wahrscheinlich nicht weniger als 25 mOhm beträgt und der Anstieg der Steuerspannung am Gate drei nicht überschreiten kann Volt.

Eine abstrakte Implementierung sieht ungefähr so aus:

Hier sind die Komparatoreingänge auf gegenüberliegenden Seiten des Feldeffekttransistors direkt mit dem positiven Bus verbunden. Wenn der Strom in verschiedene Richtungen fließt, unterscheiden sich die Spannungen an den Eingängen des Komparators zwangsläufig, und das Vorzeichen der Differenz entspricht der Richtung des Stroms und der Größe seiner Stärke.

Auf den ersten Blick ist die Schaltung extrem einfach, aber hier gibt es ein Problem mit der Leistung des Komparators. Es besteht in der Tatsache, dass wir den Chip nicht direkt von denselben Schaltkreisen versorgen können, die er messen sollte. Laut Datenblatt sollte die maximale Spannung an den Eingängen des LM393 nicht höher sein als die Versorgungsspannung minus zwei Volt. Wenn dieser Schwellenwert überschritten wird, bemerkt der Komparator die Spannungsdifferenz an den direkten und inversen Eingängen nicht mehr.

Es gibt zwei mögliche Lösungen für das Problem. Das erste ist offensichtlich, die Versorgungsspannung des Komparators zu erhöhen. Das zweite, was Ihnen in den Sinn kommt, ist, wenn Sie ein wenig nachdenken, die Steuerspannungen mit Hilfe von zwei Teilern gleichmäßig zu senken. So könnte es aussehen:

Dieses Schema besticht durch seine Einfachheit und Prägnanz, ist aber in der realen Welt leider nicht realisierbar. Tatsache ist, dass es sich um eine Spannungsdifferenz zwischen den Eingängen des Komparators von nur wenigen Millivolt handelt. Gleichzeitig beträgt die Streuung der Widerstände selbst der höchsten Genauigkeitsklasse 0,1%. Bei einem akzeptablen Mindestteilungsverhältnis von 2 bis 8 und einer angemessenen Gesamtimpedanz des Teilers von 10 kOhm erreicht der Messfehler 3 mV, was um ein Vielfaches größer ist als der Spannungsabfall über dem Transistor bei einem Strom von 17 mA. Die Verwendung eines „Trimmers“ in einem der Teiler verschwindet aus dem gleichen Grund, da es nicht möglich ist, seinen Widerstand mit einer Genauigkeit von mehr als 0,01% auszuwählen, selbst wenn ein Präzisions-Mehrdrehungswiderstand verwendet wird (plus Zeit- und Temperaturdrift nicht vergessen). Darüber hinaus, wie bereits oben erwähnt,Theoretisch sollte diese Schaltung wegen ihrer fast "digitalen" Natur überhaupt nicht kalibriert werden müssen.

Auf der Grundlage des Vorstehenden gibt es in der Praxis nur eine Option zum Erhöhen der Versorgungsspannung. Im Prinzip ist dies kein solches Problem, da es eine große Anzahl spezialisierter Mikroschaltungen gibt, die es ermöglichen, mit nur wenigen Teilen einen Aufwärtswandler für die gewünschte Spannung zu bauen. Aber dann wird sich die Komplexität des Geräts und sein Verbrauch fast verdoppeln, was ich vermeiden möchte.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, einen Aufwärtswandler mit geringem Stromverbrauch zu bauen. Beispielsweise verwenden die meisten integrierten Wandler die Selbstinduktionsspannung eines kleinen Induktors, der in Reihe mit einem direkt auf dem Chip befindlichen Leistungsschalter geschaltet ist. Dieser Ansatz ist mit einer relativ starken Umwandlung gerechtfertigt, um beispielsweise eine LED mit einem Strom von mehreren zehn Milliampere zu versorgen. In unserem Fall ist dies eindeutig redundant, da Sie nur einen Strom von etwa einem Milliampere liefern müssen. Wir sind viel besser geeignet, um die Gleichspannung mit einem Steuerschlüssel, zwei Kondensatoren und zwei Dioden zu verdoppeln. Das Prinzip seiner Wirkung kann durch das Schema verstanden werden:

Im ersten Moment, wenn der Transistor geschlossen ist, passiert nichts Interessantes. Der Strom vom Leistungsbus durch die Dioden D1 und D2 fließt zum Ausgang, wodurch am Kondensator C2 sogar eine geringfügig niedrigere Spannung eingestellt wird, als dem Eingang zugeführt wird. Wenn jedoch der Transistor öffnet, werden der Kondensator C1 über die Diode D1 und der Transistor fast auf die Versorgungsspannung aufgeladen (abzüglich des direkten Abfalls an D1 und dem Transistor). Wenn wir nun den Transistor wieder schließen, stellt sich heraus, dass der geladene Kondensator C1 in Reihe mit dem Widerstand R1 und der Stromquelle geschaltet ist. Infolgedessen addiert sich seine Spannung zur Spannung der Stromquelle und lädt C2 nach einigen Verlusten im Widerstand R1 und in der Diode D2 auf fast das Doppelte von Uin auf. Danach kann der gesamte Zyklus erneut gestartet werden. Wenn der Transistor regelmäßig schaltet und die Energieextraktion aus C2 nicht zu groß ist,Ab 12 Volt ergeben sich etwa 20 auf Kosten von nur fünf Teilen (ohne Schlüssel), von denen es kein einziges Wicklungs- oder Maßelement gibt.

Um einen solchen Verdoppler zu implementieren, benötigen wir zusätzlich zu den bereits aufgeführten Elementen einen Oszillationsgenerator und den Schlüssel selbst. Es mag wie viele Details erscheinen, ist es aber nicht, denn fast alles, was wir brauchen, ist bereits vorhanden. Ich hoffe, Sie haben nicht vergessen, dass der LM393 zwei Komparatoren enthält? Und was haben wir bisher nur für einen verwendet? Schließlich ist der Komparator auch ein Verstärker. Wenn Sie ihn also mit einer positiven Rückkopplung auf Wechselstrom abdecken, wird er zu einem Generator. Gleichzeitig öffnet und schließt sich der Ausgangstransistor regelmäßig und spielt perfekt die Rolle eines Doppeltasters. Folgendes erhalten wir, wenn wir versuchen, unseren Plan umzusetzen:

Die Idee, den Generator mit Spannung zu versorgen, die er tatsächlich während des Betriebs erzeugt, mag zunächst ziemlich wild erscheinen. Wenn Sie genau hinschauen, können Sie jedoch feststellen, dass der Generator zunächst über die Dioden D1 und D2 mit Strom versorgt wird, was für den Start ausreicht. Nach der Erzeugung beginnt der Verdoppler zu arbeiten, und die Versorgungsspannung steigt allmählich auf etwa 20 Volt an. Dieser Vorgang dauert nicht länger als eine Sekunde. Danach erhält der Generator und damit der erste Komparator eine Leistung, die die Betriebsspannung der Schaltung deutlich überschreitet. Dies gibt uns die Möglichkeit, die Spannungsdifferenz an Source und Drain des Feldeffekttransistors direkt zu messen und unser Ziel zu erreichen.

Hier ist das endgültige Diagramm unseres Schalters:

Es gibt nichts zu erklären, alles ist oben beschrieben. Wie Sie sehen können, enthält das Gerät kein Abstimmelement und beginnt bei ordnungsgemäßer Montage sofort mit der Arbeit. Zusätzlich zu den bereits bekannten aktiven Elementen wurden nur zwei Dioden hinzugefügt, die mit allen Dioden mit geringer Leistung und einer maximalen Sperrspannung von mindestens 25 Volt und einem maximalen Durchlassstrom von 10 mA verwendet werden können (z. B. das weit verbreitete 1N4148, das von einem alten Motherboard entfernt werden kann).

Diese Schaltung wurde auf einem Steckbrett getestet, wo sie sich als voll funktionsfähig erwies. Die erhaltenen Parameter stimmen voll und ganz mit den Erwartungen überein: Sofortiges Umschalten in beide Richtungen, Fehlen einer unzureichenden Reaktion beim Anschließen der Last, Stromaufnahme aus der Batterie nur 2,1 mA.

Eine der Layoutoptionen für die Leiterplatte ist ebenfalls enthalten. 300 dpi, Ansicht von der Seite der Teile (daher müssen Sie spiegelbildlich drucken). Der Feldeffekttransistor ist seitlich an den Leitern angebracht. Das zusammengebaute Gerät, vollständig einbaufertig: Ich habe es auf altmodische Weise gezüchtet, so dass es sich als etwas schief herausstellte. Trotzdem funktioniert das Gerät seit mehreren Tagen in einem Stromkreis mit einem Strom von bis zu 15 Ampere ohne Anzeichen von Überhitzung einwandfrei. Archiv mit Schaltplan- und Verdrahtungsdateien für EAGLE . Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.

Hör auf, die Diode zu setzen