Circuito temporizador Mosfet único

Circuito temporizador Mosfet único

El siguiente artículo analiza el uso de un mosfet como interruptor para alternar cargas de alta corriente de manera eficiente. El circuito también se puede transformar en un circuito de retardo a OFF con modificaciones simples. El diseño fue solicitado por el señor Roderel Masibay.



Comparando Mosfet con BJT

Un transistor de efecto de campo o mosfet se puede comparar con un bjt o con los transistores ordinarios, excepto por una diferencia significativa.

Un mosfet es un dispositivo dependiente del voltaje a diferencia de los BJT, que son dispositivos dependientes de la corriente, lo que significa que un mosfet se encendería completamente en respuesta a un voltaje superior a 5 V a una corriente prácticamente nula a través de su puerta y fuente, mientras que un transistor ordinario pediría una corriente relativamente más alta para encendido.





Además, este requisito de corriente aumenta proporcionalmente a medida que aumenta la corriente de carga conectada a través de su colector. Los Mosfets, por otro lado, cambiarían cualquier carga especificada independientemente del nivel de corriente de la puerta que se puede mantener en los niveles más bajos posibles.

Por qué Mosfet es mejor BJT

Otra cosa buena acerca de la conmutación mosfet es que conducen completamente ofreciendo una resistencia muy baja a través de la ruta actual a la carga.



Además, un mosfet no requeriría una resistencia para el disparo de la puerta y se puede cambiar directamente con el voltaje de suministro disponible siempre que no esté muy por encima de la marca de 12V

Todas estas propiedades asociadas con los mosfets lo convierten en un claro ganador en comparación con los BJT, especialmente cuando se usa como un interruptor para operar cargas potentes como lámparas incandescentes de alta corriente, lámparas halógenas, motores, solenoides, etc.

Como se solicita aquí, veremos cómo se puede usar un mosfet como interruptor para alternar el sistema de limpiaparabrisas de un automóvil. El motor de un limpiaparabrisas de automóvil consume una cantidad considerable de corriente y generalmente se conmuta a través de una etapa de amortiguación, como relés, SSR, etc. Sin embargo, los relés pueden ser propensos a desgastarse, mientras que los SSR pueden ser demasiado costosos.

Usando Mosfet como interruptor

Una opción más simple puede ser en forma de interruptor mosfet, aprendamos los detalles del circuito del mismo.

Como se muestra en el diagrama de circuito dado, el mosfet forma el dispositivo de control principal sin prácticamente complicaciones a su alrededor.

Un interruptor en su puerta que se puede usar para encender el mosfet y una resistencia para mantener la puerta del mosfet en una lógica negativa cuando el interruptor está en la posición de APAGADO.

Al presionar el interruptor, se proporciona al mosfet el voltaje de puerta requerido en relación con su fuente, que está a potencial cero.

El gatillo enciende instantáneamente el mosfet para que la carga conectada en su brazo de drenaje se encienda completamente y esté operativa.

Con un dispositivo limpiaparabrisas conectado a este punto, haría que se limpiara durante tanto tiempo que el interruptor permanece presionado.

Un sistema de limpiaparabrisas a veces requiere una función de retardo para permitir unos minutos de acción de limpieza antes de detenerse.

Con una pequeña modificación, el circuito anterior se puede convertir simplemente en un circuito de retardo de apagado.

Uso de Mosfet como temporizador de retardo

Como se muestra en el diagrama a continuación, se agrega un capacitor justo después del interruptor y a través de la resistencia de 1M.

Cuando el interruptor se enciende momentáneamente, la carga se enciende y también el capacitor se carga y almacena la carga en él.

Demostración en video

Cuando el interruptor se apaga, la carga continúa recibiendo la energía ya que el voltaje almacenado en el capacitor sostiene el voltaje de la puerta y lo mantiene encendido.

Sin embargo, el condensador se descarga gradualmente a través de la resistencia de 1 M y cuando el voltaje cae por debajo de 3 V, el mosfet ya no puede sostenerse y todo el sistema se apaga.

El período de retardo depende del valor del condensador y de los valores de la resistencia, aumentando cualquiera de ellos o ambos, aumenta el período de retardo proporcionalmente.

Calcular el retraso

Para calcular el retardo que produce la constante RC podemos utilizar la siguiente fórmula:

V = V0 x e(-t / RC)

  • V es el voltaje de umbral en el que se supone que el mosfet simplemente se apaga o simplemente comienza a encenderse.
  • V0 es la tensión de alimentación o Vcc
  • R es la resistencia de descarga (Ω) que está conectada en paralelo al condensador.
  • C (Valor del condensador (F) en el ejemplo 100uF)
  • t (tiempo de descarga que queremos calcular (s))

queremos saber el retraso (t) = es(-t / RC) = V / V0

-t / RC = Ln (V / V0)

t = -Ln (V / V0) x R x C

Solución de ejemplo

Si seleccionamos el valor de encendido / apagado de capacitancia umbral del mosfet como 2.1V, y suministramos voltaje como 12V, resistencia como 100K y capacitor como 100uF, el retardo después del cual el mosfet se apagará podría calcularse aproximadamente resolviendo la ecuación como dada a continuación:

t = -Ln (2,1 / 12) x 100000 x 0,0001

t = 17,42 s

Así, a partir de los resultados, encontramos que el retraso será de alrededor de 17 segundos.

Hacer un temporizador de larga duración

Se puede diseñar un temporizador de duración relativamente larga utilizando el concepto mosfet explicado anteriormente para conmutar cargas más pesadas.

El siguiente diagrama describe los procedimientos para implementarlo.

La inclusión de un transistor PNP adicional y algunos otros componentes pasivos permite que el circuito produzca una mayor duración del período de retardo. Los tiempos se pueden ajustar adecuadamente variando el condensador y la resistencia conectados a través de la base del transistor.




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