Is féidir le trasraitheoir oibriú mar lasc leictreonach chun sruth i gciorcad a rialú. Úsáideann sé comhartha beag chun ualaí níos mó a chasadh ON nó OFF, rud a fhágann go bhfuil sé úsáideach i go leor córais leictreonacha. Míníonn an t-alt seo conas a úsáidtear trasraitheoirí BJT agus MOSFET i lascadh, lena n-áirítear rialú taobh íseal agus ard-taobh, friotóirí bonn agus geata, cosaint ualach ionduchtach, agus idirghabháil micrea-rialaitheoir go mion.
Forbhreathnú ar Aistriú Trasraitheoir
Is gléas leathsheoltóra é trasraitheoir a fhéadann feidhmiú mar lasc leictreonach chun sreabhadh an tsrutha i gciorcad a rialú. Murab ionann agus lasca meicniúla a osclaíonn nó a dhúnann cosán go fisiciúil, déanann trasraitheoir lascadh go leictreonach ag baint úsáide as comhartha rialaithe a chuirtear i bhfeidhm ar a bhonn (BJT) nó geata (FET). In iarratais lasctha, ní oibríonn an trasraitheoir ach in dhá phríomhréigiún: an réigiún scoite (stát OFF), áit nach bhfuil aon sreabhadh reatha ann agus iompraíonn an trasraitheoir cosúil le lasc oscailte, agus an réigiún sáithithe (stát ON), áit a sreabhann an sruth uasta le titim voltais íosta trasna air, ag gníomhú mar lasc dúnta.
Stáit Lasctha Trasraitheoir
| Réigiún | Athraigh Stát | Cur síos | Úsáid i Athrú |
|---|---|---|---|
| Gearradh amach | AS | Gan aon sreabhadh reatha (ciorcad oscailte) | Úsáidte |
| Gníomhach | Líneach | Seoladh páirteach | Seachain (aimplitheoirí) |
| Saturation | AR | Uasreafaí reatha (cosán dúnta) | Úsáidte |
Feidhmchláir Trasraitheoir i gCiorcaid Lasctha
Rialú Sealaíochta agus Solenoid
Tiomáineann trasraitheoirí athsheachadáin agus solenoidí tríd an sruth corna riachtanach a sholáthar nach féidir le micrea-rialaitheoirí a sholáthar go díreach. Úsáidtear dé-óid flyback chun cosaint a dhéanamh ar spící voltais.
Athrú faoi stiúir agus lampa
Athraíonn trasraitheoirí soilse agus lampaí beaga ag baint úsáide as comharthaí rialaithe íseal agus an ciorcad rialaithe á chosaint ó shruth breise. Úsáidtear iad i dtáscairí, taispeántais, agus rialú soilsithe.
Tiománaithe Mótair
Tiomáineann trasraitheoirí mótair DC trí ghníomhú mar lasca ard-reatha. Úsáidtear BJTanna cumhachta nó MOSFETs le haghaidh rialú iontaofa i róbataic, lucht leanúna, caidéil, agus córais uathoibrithe.
Ciorcaid Bainistíochta Cumhachta
Úsáidtear trasraitheoirí i lascadh cumhachta leictreonach, cosaint agus rialáil. Tá siad le feiceáil i luchtairí ceallraí, tiontairí DC, agus ciorcaid rialaithe cumhachta uathoibríoch.
Comhéadain Microcontroller
Trasraitheoirí comhéadan micrea-rialaitheoirí le hualaí ardchumhachta. Déanann siad comharthaí loighic laga a mhéadú agus cuireann siad ar chumas rialú athsheachadáin, mótair, dordánaithe, agus soilse ard-reatha.
Trasraitheoir NPN mar Athraigh
Is féidir trasraitheoir NPN a úsáid mar lasc leictreonach chun ualaí cosúil le soilse, athsheachadáin, agus mótair bheaga a rialú ag baint úsáide as comhartha ísealchumhachta ó ghléasanna cosúil le braiteoirí nó micrea-rialaitheoirí. Nuair a oibríonn an trasraitheoir mar lasc, oibríonn sé in dhá réigiún: scoite (stát OFF) agus saturation (stát ON). Sa réigiún scoite, ní shreabhann aon sruth bonn, agus blocálann an trasraitheoir an sruth ar thaobh an bhailitheora, mar sin fanann an t-ualach OFF. Sa réigiún sáithithe, sreabhann go leor sruth bonn chun an trasraitheoir a chasadh go hiomlán ON, rud a ligeann don sruth dul ón mbailitheoir go dtí an t-astaitheoir agus an t-ualach a chumhachtú.
Chun trasraitheoir NPN a úsáid mar lasc, teastaíonn friotóir bonn (RB) chun an sruth a théann isteach sa bhonn a theorannú. Ríomhtar an bonn-sruth ag baint úsáide as:
áit arb é IC an sruth tríd an ualach, agus is é βforced luach gnóthachan laghdaithe a úsáidtear le haghaidh lascadh sábháilte, β/10. Ríomhtar an friotóir bonn ansin ag baint úsáide as:
áit arb é VIN an voltas rialaithe agus is é VBE an voltas astaitheoir bonn (thart ar 0.7V do thrasraitheoirí sileacain). Cuidíonn na foirmlí seo lena chinntiú go bhfaigheann an trasraitheoir dóthain srutha bonn chun athrú i gceart gan damáiste a dhéanamh.
Trasraitheoir PNP mar Athraigh
Is féidir trasraitheoir PNP a úsáid freisin mar lasc, ach cuirtear i bhfeidhm é i lascadh taobh ard, áit a bhfuil an t-ualach ceangailte leis an talamh agus rialaíonn an trasraitheoir an nasc leis an voltas soláthair dearfach. Sa chumraíocht seo, tá astaitheoir an trasraitheoir PNP ceangailte le + VCC, tá an bailitheoir ceangailte leis an ualach, agus nascann an t-ualach leis an talamh. Casann an trasraitheoir air nuair a tharraingítear an bonn íseal (faoi bhun an voltais astaitheora), agus casann sé as nuair a tharraingítear an bonn ard (gar do + VCC). Fágann sé seo go bhfuil trasraitheoirí PNP oiriúnach do chiorcaid lasctha áit a gcaithfear an t-ualach a nascadh go díreach leis an iarnród dearfach, mar shampla i sreangú feithicleach agus i gcórais dáilte cumhachta.
Chun an sruth a shreabhadh isteach sa bhonn a theorannú, tá gá le friotóir bonn (RB). Ríomhtar an bonn-sruth ag baint úsáide as:
áit a bhfuil IC an sruth bailitheora agus βforced glactar leis mar an deichiú cuid de ghnóthachan tipiciúil an trasraitheoir le haghaidh lascadh iontaofa. Ríomhtar luach an fhriotóra bonn ansin ag baint úsáide as:
I trasraitheoirí PNP, tá VBE thart ar -0.7V nuair a bhíonn sé claonta ar aghaidh. Caithfear an comhartha rialaithe a tharraingt íseal go leor chun an t-acomhal astaitheoir bonn a chlaonadh ar aghaidh agus an trasraitheoir a chasadh AR.
Friotóir bonn i lascadh BJT
Nuair a bhíonn trasraitheoir BJT á úsáid mar lasc, teastaíonn friotóir bonn (RB) chun an sruth a théann isteach sa chríochfort bonn a rialú. Cosnaíonn an friotóir an trasraitheoir agus an fhoinse rialaithe, mar shampla bioráin micrea-rialtóra, ón iomarca srutha. Gan an friotóir seo, d'fhéadfadh an t-acomhal bonn-astaithe sruth iomarcach a tharraingt agus damáiste a dhéanamh don trasraitheoir. Cinntíonn an friotóir bonn freisin go n-athraíonn an trasraitheoir i gceart idir stáit OFF agus ON.
Chun an trasraitheoir a chasadh go hiomlán ON (modh sáithithe), ní mór dóthain bonn srutha a sholáthar. Ríomhtar an bonn reatha IB ag baint úsáide as an IC reatha bailitheora agus luach gnóthachan sábháilte ar a dtugtar béite éigeantach:
In ionad gnáthghnóthachan an trasraitheoir (béite) a úsáid, úsáidtear luach níos ísle ar a dtugtar béite éigeantach ar mhaithe le sábháilteacht:
Tar éis an bonn srutha a ríomh, faightear luach an fhriotóra bonn ag baint úsáide as Dlí Ohm:
Anseo, is é VIN an voltas rialaithe, agus is é VBE an voltas bonn-astaithe, thart ar 0.7V do BJTanna sileacain.
Athrú MOSFET i rialú loighic-leibhéal
Úsáidtear MOSFETs mar lasca leictreonacha i gciorcaid nua-aimseartha toisc go dtairgeann siad éifeachtúlacht níos airde agus caillteanas cumhachta níos ísle i gcomparáid le BJTanna. Oibríonn MOSFET trí voltas a chur i bhfeidhm ar a chríochfort geata, a rialaíonn sreabhadh reatha idir an draein agus an fhoinse. Murab ionann agus BJTanna a dteastaíonn sruth bonn leanúnach uathu, tá MOSFETanna voltais-tiomáinte agus tarraingíonn siad beagnach aon sruth ag an ngeata, rud a fhágann go bhfuil siad oiriúnach do chórais faoi thiomáint ceallraí agus micrea-rialaitheoirí.
Is fearr MOSFETanna le haghaidh feidhmchlár lasctha toisc go dtacaíonn siad le luasanna lasctha níos tapúla, láimhseáil reatha níos airde, agus friotaíocht ON an-íseal RDS (ar), a íoslaghdaíonn téamh agus caillteanas fuinnimh. Úsáidtear iad go coitianta i dtiománaithe mótair, stiallacha stiúir, athsheachadáin, tiontairí cumhachta, agus córais uathoibrithe. Tá MOSFETanna loighic-leibhéal deartha go speisialta chun casadh go hiomlán ON ag voltais geata íseal, 5V nó 3.3V, rud a fhágann go bhfuil siad oiriúnach le haghaidh idirghabháil dhíreach le micrea-rialaitheoirí mar Arduino, ESP32, agus Raspberry Pi gan ciorcad tiománaí geata a bheith ag teastáil.
I measc na MOSFETanna loighic a úsáidtear go coitianta tá:
• IRLZ44N - oiriúnach chun ualaí ardchumhachta a athrú, mar shampla mótair DC, athsheachadáin, agus stiallacha stiúir.
• AO3400 - SMD MOSFET dlúth atá oiriúnach d'iarratais lasctha digiteacha ísealchumhachta.
• IRLZ34N - a úsáidtear le haghaidh ualaí reatha meánmhéide go hard i róbataic agus uathoibriú.
Athrú Íseal-Taobh agus Ard-Taobh
Athrú Íseal-Taobh
I lascadh íseal-taobh, cuirtear an trasraitheoir idir an t-ualach agus an talamh. Nuair a dhéantar an trasraitheoir a chasadh air, críochnaíonn sé an cosán go talamh agus ligeann sé don sruth sreabhadh tríd an ualach. Tá an modh seo simplí agus éasca le húsáid, agus is é sin an fáth go bhfuil sé coitianta i gciorcaid dhigiteacha agus micrea-rialaitheoirí. Déantar lascadh íseal-taobh ag baint úsáide as trasraitheoirí NPN nó MOSFETanna N-chainéil toisc go bhfuil siad éasca a thiomáint le comhartha rialaithe a thagraítear don talamh. Úsáidtear an modh seo le haghaidh tascanna cosúil le soilse lasctha, athsheachadáin, agus mótair bheaga.
Athrú Ard-Taobh
I lascadh ard-taobh, cuirtear an trasraitheoir idir an soláthar cumhachta agus an t-ualach. Nuair a chasann an trasraitheoir ON, nascann sé an t-ualach leis an soláthar voltais dearfach. Úsáidtear an modh seo nuair a chaithfidh an t-ualach fanacht ceangailte leis an talamh ar chúiseanna sábháilteachta nó tagartha comhartha. Déantar lascadh ard-taobh ag baint úsáide as trasraitheoirí PNP nó MOSFETanna P-chainéil. Mar sin féin, tá sé beagán níos deacra a rialú toisc go gcaithfear an bonn nó an geata a thiomáint go voltas níos ísle ná an soláthar chun é a chasadh AR. Úsáidtear lascadh ard-taobh go coitianta i gciorcaid feithicleach, córais faoi thiomáint ceallraí, agus feidhmchláir rialaithe cumhachta.
Cosaint Lasctha Ualach Ionduchtach
Nuair a úsáidtear trasraitheoir chun ualaí ionduchtacha cosúil le mótair, athsheachadáin, solenoids, nó cornaí a rialú, teastaíonn cosaint uaidh ó spící voltais. Tógann na hualaí seo fuinneamh i réimse maighnéadach agus sruth ag sreabhadh tríd. An nóiméad a mhúchann an trasraitheoir, titeann an réimse maighnéadach agus scaoileann sé an fuinneamh sin mar spíce ardvoltais tobann. Gan chosaint, is féidir leis an spíce seo damáiste a dhéanamh don trasraitheoir agus tionchar a imirt ar an gciorcad iomlán.
Chun é seo a chosc, cuirtear comhpháirteanna cosanta ar fud an ualaigh. Is é an ceann is coitianta ná dé-óid flyback, mar shampla 1N4007, ceangailte droim ar ais trasna an chorna. Tugann an dé-óid seo cosán sábháilte don sruth chun sreabhadh nuair a chasann an trasraitheoir as, ag stopadh an spíce voltais. I gciorcaid ina gcaithfear torann leictreach a rialú, úsáidtear snubber RC (friotóir agus toilleoir i sraith) chun bíoga géara a laghdú. Maidir le ciorcaid a dhéileálann le voltais níos airde, úsáidtear dé-óid TVS (Transient Voltage Suppression) chun spící contúirteacha a theorannú agus páirteanna leictreonacha a chosaint.
Comhéadan Micrea-rialaitheoir le Aistriú Trasraitheoir
Ní féidir le microcontrollers cosúil le Arduino, ESP32, agus STM32 ach sruth aschuir beag a sholáthar óna bioráin GPIO. Tá an sruth seo teoranta do thart ar 20-40 mA, nach leor chun feistí cosúil le mótair, athsheachadáin, solenoids, nó soilse ardchumhachta a chumhachtú. Chun na hualaí reatha níos airde seo a rialú, úsáidtear trasraitheoir idir an micrea-rialtóir agus an t-ualach. Oibríonn an trasraitheoir mar lasc leictreonach a ligeann do chomhartha beag ón micrea-rialaitheoir sruth níos mó a rialú ó fhoinse cumhachta seachtrach.
Agus trasraitheoir á roghnú agat, déan cinnte gur féidir leis dul go hiomlán ON le voltas aschuir an mhicrea-rialaitheora. Is rogha maith iad MOSFETanna loighic le haghaidh ualaí níos mó toisc go bhfuil friotaíocht íseal ON acu agus fanann siad fionnuar le linn na hoibríochta. Tá BJTanna cosúil leis an 2N2222 ceart go leor d'ualaí níos lú.
| Micrea-rialaitheoir | Voltas Aschuir | Trasraitheoir Molta |
|---|---|---|
| Arduino UNO | 5V | 2N2222 (BJT) nó IRLZ44N (N-MOSFET) |
| ESP32 | 3.3V | AO3400 (N-MOSFET) |
| STM32 | 3.3V | IRLZ34N (N-MOSFET) |
Conclúid
Is lasca leictreonacha iontaofa iad trasraitheoirí a úsáidtear chun soilse, athsheachadán, mótair agus ciorcaid chumhachta a rialú. Trí úsáid a bhaint as an mbonn ceart nó friotóir geata, ag cur cosaint flyback d'ualaí ionduchtacha, agus ag roghnú an modh lasctha ceart, éiríonn ciorcaid sábháilte agus éifeachtach. Cuidíonn tuiscint ar athrú trasraitheoir le córais leictreonacha chobhsaí a dhearadh le rialú agus cosaint chuí.
Ceisteanna Coitianta [Ceisteanna Coitianta]
Cén fáth MOSFET a roghnú in ionad BJT le haghaidh athrú?
Athraíonn MOSFET níos tapúla, tá caillteanas cumhachta níos ísle aige, agus ní theastaíonn sruth geata leanúnach uaidh.
Cad is cúis le trasraitheoir róthéamh i gciorcaid lasctha?
Is é is cúis le teas caillteanas cumhachta le linn lasctha, arna ríomh mar P = V × I, mura bhfuil an trasraitheoir go hiomlán ON.
Cad é RDS (ar) i MOSFET?
Is é an fhriotaíocht ON idir draein agus foinse. Ciallaíonn RDS (ar) níos ísle teas níos ísle agus éifeachtúlacht níos fearr.
An féidir le trasraitheoir ualaí AC a athrú?
Ní go díreach. Ní oibríonn trasraitheoir amháin ach do DC. Le haghaidh ualaí AC, úsáidtear SCRanna, TRIACanna, nó athsheachadáin.
Cén fáth nár chóir an geata nó an bonn a fhágáil ar snámh?
Is féidir le geata nó bonn ar snámh torann a phiocadh suas agus athrú randamach a chur faoi deara, rud a fhágann go bhfuil oibriú éagobhsaí ann.
Conas is féidir geata MOSFET a chosaint ó ardvoltas?
Bain úsáid as dé-óid zener idir an geata agus an fhoinse chun voltas breise a chlampáil agus damáiste geata a chosc.