نکته کاربردی در استفاده از ماسفت به عنوان سوئیچ ترانزیستوری – بخش دوم

درایو و راه اندازی رله با استفاده از ترانزیستور ماسفت و استفاده از ماسفت به عنوان سوئیچ
نوشته شده توسط

با سلام خدمت همه دوستان و همراهان گرامی مایکروالکام. در مطلب قبل، ضرورت استفاده از مقاومت سری در گیت ماسفت ها برای محافظت از میکروکنترلر را شرح دادیم. در این مطلب قصد داریم نکته مهم دیگری را برای به کارگیری ماسفت به عنوان سوئیچ در مدارات میکروکنترلری مورد بررسی قرار دهیم. پس با من تا انتهای مطلب همراه باشید. همچنین شما میتونید سایر مطالب من رو از این لینک مطالعه و بررسی کنید.


استفاده از ماسفت به عنوان سوئیچ

برای راه اندازی و درایو کردن قطعاتی مثل رله و… از ترانزیستور به عنوان سوئیچ استفاده می‌شود. ماسفت ها به دلیل داشتن امپدانس ورودی گیت بالا، بیشتر مورد توجه طراحان قرار می‌گیرد. چرا که برای روشن کردن آن، جریان خیلی کمی از پین میکروکنترلر کشیده می‌شود.

اما گاهی نیز از سوییچ ماسفتی برای انتقال پالس با دامنه متفاوت از میکروکنترلر به بخش دیگر مدار و یا اعمال تریگر به یک عملگر استفاده می‌شود. به عنوان مثال، در یک سیستم کنترل موتور AC ممکن است از ماسفت برای اعمال پالس 12 ولت به مدار فرمان از طریق میکروکنترلر استفاده شود. به مدار ساده زیر توجه کنید.

مدار ساده برای استفاده از ماسفت به عنوان سوئیچ
مدار ساده برای استفاده از ماسفت به عنوان سوئیچ

در این مدار، پالس 5 ولت ورودی از میکروکنترلر، به پالس 12 ولت در خروجی تبدیل می‌شود. نکته مهم در این مدار این است که زمانی که میکروکنترلر روشن است و پین متصل مدار به صورت خروجی تعریف شده باشد، این پین همیشه در سطح منطقی 0 یا سطح 1 قرار دارد. اما اگر میکروکنترلر در وضعیت ریست باشد، معمولا پین های آن به صورت شناور در می‌آیند و این وضعیت همان حالت مد نظر این مطلب می باشد.

شناور شدن پین میکروکنترلر

اگر پین میکروکنترلر به هر دلیل شناور شود، به این معناست که ولتاژ نا مشخصی روی این پین قرار دارد. در این حالت، ورودی گیت ماسفت ممکن است به تاثیر از نویز های سیستم، ولتاژ ناخواسته ای را جذب و حتی باعث روشن شدن ترانزیستور شود! بالا بودن امپدانس ورودی گیت ماسفت نیز به نویز پذیری آن در این شرایط کمک زیادی می‌کند.


نقل یک تجربه عملی در استفاده از ماسفت به عنوان سوئیچ

ممکن است طراح بگوید میکروکنترلر در مداری که طراحی کردم هیچگاه ریست نمی شود و در برنامه در بدو شروع، پین را به صورت خروجی تعریف می کنم تا این حالت رخ ندهد. لازم به ذکر است که در یک تجربه عملی در طراحی یک سیستم کنترل موتور AC با قدرت بالا، این مساله به چالش جدی تبدیل شد.

به این صورت که با روشن شدن دستگاه، در لحظه اولیه موتور ضربه شدیدی به بخش مکانیکی سیستم وارد می‌کرد. پس از بررسی مشخص شد دلیل این تکانه شدید این است که درایور موتور، در لحظه اولیه موتور را برای مدت خیلی کوتاهی روشن و سپس خاموش می‌کند.

با اینکه در برنامه میکروکنترلر در بدو شروع کد، پین مربوطه به صورت خروجی تعریف و مقدار 0 در آن قرار داده شده بود، اما باز هم این اتفاق می‌افتاد. پس از بررسی های دقیقتر، مشخص شد در مدت زمان بین وصل شدن تغذیه تا اجرا شدن خطوط اول برنامه، پین میکروکنترلر در حالت شناور بوده و عملا تا زمان اجرای کد، میکروکنترلر هیچ دسترسی به پین مورد نظر ندارد. همین مدت زمان کوتاه شناور بودن پایه، منجر به روشن شدن لحظه ای سوییچ و در نهایت ایجاد ضربه در موتور شده بود.


ارائه راه حل و مدار اصولی استفاده از ماسفت به عنوان سوئیچ

برای اینکه مطمئن باشیم سوییچ در زمان شناور بودن پین میکروکنترلر روشن نمی‌شود، کافیست ورودی گیت را با یک مقاومت مناسب به زمین یا ریل تغذیه (بر حسب نوع طراحی سوییچ) متصل‌کنیم. در این صورت حتی با خروج میکروکنترلر از مدار در حالت ریست، سوییچ در وضعیت پایدار باقی می‌ماند. در تجربه عملی سیستم کنترل موتور AC نیز با همین روش مشکل به طور کامل حل شد. بنابراین مدار بالا به صورت زیر اصلاح می گردد.

مدار نهایی برای استفاده از ماسفت به عنوان سوئیچ
مدار نهایی برای استفاده از ماسفت به عنوان سوئیچ

نتیجه گیری

در مداراتی که از سوئیچ ترانزیستوری برای راه اندازی بار یا انتقال پالس از میکروکنترلر به بخش دیگر سیستم استفاده می‌شود، احتمال رخ دادن حالت شناور برای ورودی سوئیچ وجود دارد. اگر سوئیچ از نوع ماسفت باشد، به دلیل امپدانس ورودی بالا، نویز می‌تواند منجر به روشن شدن ناخواسته سوئیچ گردد. این روشن شدن ناخواسته در بعضی موارد باعث بروز خسارت نیز خواهد شود. برای جلوگیری از رخ دادن چنین حالتی، باید ورودی گیت ماسفت را با یک مقاومت مناسب به زمین یا تغذیه متصل کرد تا ورودی سوئیچ هیچگاه در وضعیت شناور قرار نگیرد.

امیدوارم که این مطلب مورد رضایت شما قرار گرفته باشد. چنانچه در این خصوص سوال، نظر و یا اطلاعات و تجربه ای دارید، آن را از قسمت کامنت ها با ما در میان بگذارید تا در اسرع وقت پاسخ داده شود و از تجربیات و اطلاعات شما هم استفاده شود. همچنین ما را در پیج اینستاگرام مایکروالکام دنبال کنید.

۱۱ دیدگاه برای “نکته کاربردی در استفاده از ماسفت به عنوان سوئیچ ترانزیستوری – بخش دوم

  1. با درود و وقت بخیر آیا ماسفت ها هم مثل led ها عمر مفیدی دارن مثلا بعد از یه مدت عمرشون پایان میابد؟

    1. هر قطعه الکترونیکی یک طول عمری داره که در صورت استفاده صحیح و اصولی (متناسب به شرایط ذکر شده داخل دیتاشیت و رعایت موارد بیشینه آن) میشه از اون مدت زکات بیشتری استفاده کرد. طبعا اگر این موارد نقض بشه از طول عمر اون قطعه هم کاسته خواهد شد.

  2. سلام وقتتون بخیر اگر R3 بعد از R1 قرار بگیره چه تفاوتی داره؟
    من این کارو برای راه اندازی موتور با میکرو کردم (R3 رو بعد از R1 گذاشتم) میکروم همش ریست میشه.

    1. سلام
      اگر این دو مقاومت در مدار جابجا بشن، تشکیل یک تقسیم ولتاژ میدن و باعت میشه ولتاژ کمتری از پین میکرو به گیت ترانزیستور برسه و ممکنه از آستانه روشن شدن کامل ماسفت کمتر بشه.
      دلیل ریست شدن میکرو در مدار شما می تونه دلایل مختلفی داشته باشه.
      موفق باشید.

    2. فرقش تو ولتاژی هست که قراره به ماسفت برسه ماسفت برای روشن به ولتاژ نیاز داره زمانی که شما مقاومت بین سورس و بیس قرار میدی ولتاژ تقسیم میکنی و خود ماسفت خازن داره با شارژ خازن ماسفت یک لحظه ماسفت روشن میشه و زمانی که شارژ خالی میشه یک ولتاژ از سورس به میکرو برمیگرده و باعث ریست شدن میکرو میشه برگشت ولتاژ از سورس هم میتونه کار سلف یا رله یا یک سیم پیچی باشه که بعد ماسفت قرار داره یک دیود هرزگرد بزاری درست میشه

  3. سلام . خدا قوت
    در اختیار گذاشتن تجربه هایی که زمان و هزینه و…صرفش شده بی شک خیلی ارزشمنده . موفق تر و قوی تر باشید انشالله.

    1. سلام. وقت بخیر
      انشالله برای شما و سایر دوستان مفید واقع شده باشه.
      موفق باشید.

    1. سلام. وقت بخیر
      مقاومت R2 برای تعیین وضعیت خروجی، در حالتی که ترانزیستور خاموشه در مدار قرار داده میشه. به این صورت که در این مدار با روشن شدن ترانزیستور، خروجی صفر و با خاموش شدنش، خروجی توسط این مقاومت یک خواهد شد. اگر این مقاومت نباشه، با خاموش شدن ترانزیستور، خروجی شناور و ولتاژش نا معلوم خواهد شد.
      موفق باشید.

      1. سلام.خسته نباشید.یه مشکلی هست که موقع اتصال مقاومت به گیت پیش میاد.شکل موجی که به کیت میاد و کیت باید دقیقا طبق اون روشن و خاموش بشه اغییر می کنه.مثلا‌توی ۱۰ میکرو ثانیه که کیت از حالت روشن باید ناگهان به خاموش بره ،کم کم این عمل صورت میگیره و ماسفت خیلی داغ می کنه.نمی دونم باید چه کاری کرد.خیلی گشتم ولی چیزی پیدا نکردم.

  4. خیلی بهتره ، متاسفانه رله های موجود در بازار اصلا طبق مشخصاتشون نیستند بطور مثال نوشته ۱۲ ولت ۱۰ آمپر ولی ۲ آمپر میکشی از کار میوفتن

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.