L'article següent tracta de l'ús d'un mosfet com a commutador per commutar eficaçment càrregues altes de corrent. El circuit també es pot transformar en un circuit OFF de retard amb modificacions senzilles. El disseny va ser sol·licitat per Mr.Roderel Masibay.

Comparant Mosfet amb BJT

Es pot comparar un transistor d'efecte de camp o un mosfet amb un transistor o bjt normal, tret d'una diferència significativa.

Un mosfet és un dispositiu dependent de la tensió a diferència dels BJT que són dispositius dependents del corrent, és a dir, un mosfet s’encendria totalment en resposta a una tensió superior a 5 V a un corrent pràcticament nul a través de la porta i la font, mentre que un transistor ordinari demanaria un corrent relativament superior per a encesa.

A més, aquest requisit actual augmenta proporcionalment a mesura que augmenta el corrent de càrrega connectat a través del col·lector. D'altra banda, els Mosfets canvien qualsevol càrrega especificada, independentment del nivell de corrent de la porta que es pugui mantenir als nivells més baixos possibles.

Per què Mosfet és millor BJT

Una altra cosa bona del commutació de mosfet és que condueixen totalment oferint una resistència molt baixa a través del camí actual a la càrrega.

A més, un mosfet no necessita una resistència per activar la porta i es pot canviar directament amb la tensió d'alimentació disponible sempre que no sigui massa superior a la marca de 12V

Totes aquestes propietats associades als mosfets el converteixen en un clar guanyador en comparació amb els BJT, especialment quan s’utilitza com a interruptor per operar càrregues potents com ara làmpades incandescents d’alta intensitat, làmpades halògenes, motors, solenoides, etc.

Com es demana aquí, veurem com es pot utilitzar un mosfet com a interruptor per canviar un sistema d’eixugaparabrises. Un motor d'eixugaparabrises consumeix una quantitat considerable de corrent i normalment es commuta a través d'una etapa de memòria intermèdia, com ara relés, SSR, etc. No obstant això, els relés poden ser propensos al desgast, mentre que els SSR poden ser massa costosos.

Utilitzar Mosfet com a commutador

Una opció més senzilla pot ser en forma de commutador de mosfet. Aprenem els detalls del circuit del mateix.

Com es mostra al diagrama de circuits donat, el mosfet forma el principal dispositiu de control sense pràcticament complicacions al seu voltant.

Un commutador a la porta que es pot utilitzar per encendre el mosfet i una resistència per mantenir la porta del mosfet a una lògica negativa quan l’interruptor està en posició OFF.

En prémer el commutador, el mosfet té la tensió de porta necessària en relació amb la seva font, que té un potencial zero.

“com funciona un generador de corrent continu ”

El disparador engega instantàniament el mosfet de manera que la càrrega connectada al braç de drenatge estigui completament activa i operativa.

Si hi ha un dispositiu netejador connectat a aquest punt, el faria netejar durant tant de temps que el commutador romangui deprimit.

De vegades, un sistema d’eixugaparabrises requereix una funció de retard per permetre uns minuts d’acció de neteja abans d’aturar-se.

Amb una petita modificació, el circuit anterior es pot convertir simplement en un circuit OFF de retard.

Utilitzar Mosfet com a temporitzador de retard

Com es mostra al diagrama següent, s’afegeix un condensador just després del commutador i a través de la resistència 1M.

Quan l’interruptor s’activa momentàniament, la càrrega s’encén i el condensador es carrega i emmagatzema la càrrega.

Demostració de vídeo

Quan l’interruptor està desactivat, la càrrega continua rebent energia ja que la tensió emmagatzemada al condensador manté la tensió de la porta i la manté engegada.

No obstant això, el condensador es descarrega gradualment a través de la resistència 1M i quan la tensió cau per sota de 3V, el mosfet ja no pot mantenir-se i el sistema complet s'apaga.

El període de retard depèn del valor del condensador i dels valors de la resistència, augmentant qualsevol d'ells o ambdós augmenten el període de retard proporcionalment.

Càlcul del retard

Per calcular el retard produït per la constant RC podem utilitzar la fórmula següent:

V = V0 x e^{(-t / RC)}

V és el llindar de la tensió en què se suposa que el mosfet només s’apaga o comença a encendre’s.
V0 és la tensió d'alimentació o la Vcc
R és la resistència de descàrrega (Ω) que es connecta paral·lela al condensador.
C (Valor del condensador (F) a l'exemple 100uF)
t (temps de descàrrega que volem calcular)

volem saber el retard (t) = és^{(-t / RC)} = V / V0

-t / RC = Ln (V / V0)

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

Exemple de solució

Si seleccionem el valor d’activació / desactivació del llindar de la capacitat del mosfet com a 2.1V i el voltatge d’alimentació és de 12V, la resistència és 100K i el condensador és 100uF, el retard després del qual el mosfet s’apagarà es pot calcular aproximadament resolent l’equació a continuació:

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

t = 17,42 s

Així, a partir dels resultats, trobem que el retard serà d’uns 17 segons

Fer un temporitzador de llarga durada

Es pot dissenyar un temporitzador de durada relativament llarga mitjançant el concepte de mosfet explicat anteriorment per canviar càrregues més pesades.

El diagrama següent mostra els procediments per implementar-lo.

La inclusió d’un transistor PNP addicional i d’altres components passius permet al circuit produir un període de retard superior. Els temps es poden ajustar adequadament variant el condensador i la resistència connectats a la base del transistor.