O artigo a seguir discute o uso de um mosfet como uma chave para alternar cargas de alta corrente com eficiência. O circuito também pode ser transformado em um circuito de atraso OFF com modificações simples. O projeto foi solicitado pelo Sr.Roderel Masibay.

Comparando Mosfet com BJT

Um transistor de efeito de campo ou mosfet pode ser comparado com um bjt ou os transistores comuns, exceto uma diferença significativa.

Um mosfet é um dispositivo dependente de voltagem, ao contrário de BJTs que são dispositivos dependentes de corrente, o que significa que um mosfet ligaria totalmente em resposta a uma voltagem acima de 5 V com corrente virtualmente zero em sua porta e fonte, enquanto um transistor comum pediria uma corrente relativamente maior para ligando.

Além disso, este requisito de corrente aumenta proporcionalmente à medida que a corrente de carga conectada aumenta em seu coletor. Mosfets, por outro lado, trocariam qualquer carga especificada, independentemente do nível de corrente do gate, que pode ser mantido nos níveis mais baixos possíveis.

Por que Mosfet é melhor BJT

Outra coisa boa sobre a comutação de mosfet é que eles conduzem totalmente oferecendo resistência muito baixa em todo o caminho da corrente para a carga.

Além disso, um mosfet não exigiria um resistor para o disparo do gate e pode ser comutado diretamente com a tensão de alimentação disponível, desde que não esteja muito além da marca de 12V

Todas essas propriedades associadas a mosfets o tornam um vencedor claro quando comparado aos BJTs, especialmente quando é usado como um interruptor para operar cargas poderosas, como lâmpadas incandescentes de alta corrente, lâmpadas halógenas, motores, solenóides etc.

Conforme solicitado aqui, veremos como um mosfet pode ser usado como um interruptor para alternar um sistema de limpador de carro. Um motor de limpador de carro consome uma quantidade considerável de corrente e geralmente é comutado por meio de um estágio de buffer, como relés, SSRs, etc. No entanto, os relés podem estar sujeitos a desgaste, enquanto os SSRs podem ser muito caros.

Usando Mosfet como um switch

Uma opção mais simples pode ser na forma de um switch mosfet, vamos aprender os detalhes do circuito do mesmo.

Conforme mostrado no diagrama de circuito fornecido, o mosfet forma o principal dispositivo de controle com praticamente nenhuma complicação em torno dele.

Uma chave em sua porta que pode ser usada para ligar o mosfet e um resistor para manter a porta mosfet em uma lógica negativa quando a chave está na posição OFF.

Pressionar o interruptor fornece ao mosfet a tensão de porta necessária em relação à sua fonte, que está em potencial zero.

“como fazer divisão de tensão ”

O gatilho LIGA instantaneamente o mosfet para que a carga conectada em seu braço de drenagem se torne totalmente LIGADA e operacional.

Com um dispositivo de limpador conectado a este ponto, ele faria a limpeza por tanto tempo que o botão permaneceria pressionado.

Um sistema de limpador às vezes requer um recurso de atraso para permitir alguns minutos de ação de limpeza antes de parar.

Com uma pequena modificação, o circuito acima pode ser simplesmente transformado em um circuito de atraso OFF.

Usando Mosfet como um temporizador de atraso

Conforme mostrado no diagrama abaixo, um capacitor é adicionado logo após a chave e através do resistor de 1M.

Quando a chave é momentaneamente ligada, a carga é ligada e também o capacitor carrega e armazena a carga nele.

Demonstração de Vídeo

Quando a chave é desligada, a carga continua a receber a energia, pois a tensão armazenada no capacitor sustenta a tensão da porta e a mantém ligada.

No entanto, o capacitor descarrega gradualmente através do resistor de 1M e quando a tensão cai abaixo de 3 V, o mosfet não é mais capaz de segurar e o sistema completo é desligado.

O período de atraso depende do valor do capacitor e dos valores do resistor, aumentando qualquer um deles ou ambos aumenta o período de atraso proporcionalmente.

Calculando o Atraso

Para calcular o atraso produzido pela constante RC, podemos usar a seguinte fórmula:

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

V é a tensão limite na qual o mosfet deve apenas desligar ou apenas começar a ligar.
V0 é a tensão de alimentação ou Vcc
R é a resistência de descarga (Ω) que é conectada paralelamente ao capacitor.
C (valor do capacitor (F) no exemplo 100uF)
t (tempo de descarga que queremos calcular (s))

queremos saber o atraso (t) = é^{(-t / RC)} = V / V0

-t / RC = Ln (V / V0)

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

Solução de exemplo

Se selecionarmos a capacitância limite, ligue / desligue o valor do mosfet como 2,1 V e a tensão de alimentação como 12 V, a resistência como 100K e o capacitor como 100uF, o atraso após o qual o mosfet será desligado pode ser calculado aproximadamente resolvendo a equação como dado abaixo:

t = -Ln (2,1 / 12) x 100.000 x 0,0001

t = 17,42 s

Assim, a partir dos resultados, descobrimos que o atraso será de cerca de 17 segundos

Fazendo um cronômetro de longa duração

Um cronômetro de duração relativamente longa pode ser projetado usando o conceito mosfet explicado acima para alternar cargas mais pesadas.

O diagrama a seguir descreve os procedimentos de implementação.

A inclusão de um transistor PNP extra e alguns outros componentes passivos permite que o circuito produza maior duração do período de atraso. As temporizações podem ser adequadamente ajustadas variando o capacitor e o resistor conectados através da base do transistor.