Ke spínání zátěže, která přesahuje možnosti logických obvodů a mikrokontrolérů – jak proudově, tak i napěťově – se nejčastěji používá výkonový tranzistor s vodivostí NPN. Zapojení je jednoduché, ovšem pokud dojde na spínané zátěži ke zkratu, tranzistor se zničí.
Řeknete si možná, „no a co“ vždyť takový tranzistor stojí jen několik korun, ovšem podle Murphyho zákonů k poruše vždy dojde v tu nejméně vhodnou dobu. Robotici na soutěžích by mohli vyprávět…
Přidáním jednoho tranzistoru a jednoho rezistoru ovšem můžeme výkonový spínač snadno ochránit.
Jak to pracuje?
Víme, že křemíkový univerzální tranzistor vodivosti NPN se naplno otevře, pokud napětí mezi bází a kolektorem přesáhne 0,65 V (přibližně). Využijeme tedy toho, že úbytek napětí na rezistoru R2 je přímo úměrný protékajícímu proudu. Pokud tedy úbytek na něm přesáhne výše zmíněných 0,65 V, tranzistor se otevře a zkratuje bázi výkonového tranzistoru se zemním (GND) potenciálem a uzavře ho. Jakmile proud klesne pod přípustnou mez, úbytek na R2 se zmenší, tranzistor T1 se uzavře a celý obvod pracuje normálně dále.
Jakou hodnotu snímacího rezistoru zvolit?
Pro výpočet použijeme Ohmův zákon:
R = U / I [ohm, V, A]
Pokud tedy chceme, aby ochrana začala pracovat při proudu 1 A, do vzorce dosadíme:
R = 0,65 / 1 = 0,65 ohmu
Rezistor musíme také patřičně dimenzovat výkonově.
Výkon, který se na něm ztrácí, spočteme podle vzorce:
P = U * I [W, V, A], tedy 0,65 * 1 = 0,65 W
Abychom měli jistotu, že rezistor nepřetížíme, použijeme buď typ s povoleným zatížením nejméně 1 W, nebo zapojíme paralelně dva běžné rezistory s povoleným zatížením 0,6 W a s dvojnásobnou hodnotou.
A je to!
