36
Szkoła Konstruktorów
E l e k t r o n i k a d l a W s z y s t k i c h
Znów muszę wspomnieć o zaszłościach.
Jedna z prac z zadania 42 trafiła w moje ręce
po terminie, a data wysłania wskazuje, że by−
ła wysłana na czas. Fotografia 9 pokazuje
estetyczny model sygnalizatora pojawienia
się napięcia sieciowego autorstwa Bogusła−
wa Kalety z Libiąża. Autorowi dopisuję
cztery punkty i przydzielam upominek.
Trzy punkty dopisuję również Bartkowi
Stróżyńskiemu z Kąt, którego praca także
dotarła za późno.
Jak zawsze, zapraszam do udziału w bie−
żącym i następnych zadaniach, oraz do przy−
syłania propozycji zadań.
Piotr Górecki
Rozwiązanie zadania nr 43
W EdW 9/99 zamieszczony był układ od−
cinający zasilanie, pokazany na rysunku A.
Według pomysłodawcy, gdy napięcie jest
odpowiednio wysokie, tranzystor MOSFET
przewodzi. Gdy to napięcie nadmiernie się
obniży, tranzystor zostanie zatkany do czasu,
gdy napięcie powróci do wymaganej warto−
ści.
Prawie wszyscy uczestnicy podali prawi−
dłową odpowiedź. Tylko kilku kolegów myl−
nie oceniło problem. Trzech przypuszczało, że
coś nie tak jest z diodą Zenera. Jeden uczest−
nik zaproponował inne włączenie “zenerki”.
Ktoś dziwił się dołączeniu bazy tranzystora
PNP bezpośrednio do suwaka potencjometru.
Kilku młodych elektroników uznało, że klu−
czowym błędem jest umieszczenie na sche−
macie kondensatora o wartości 140
µ
F. Rze−
czywiście, kondensatorów o takiej pojemno−
ści nominalnej nie ma. W układzie należy za−
stosować kondensator o pojemności 100
µ
F
lub 220
µ
F. Jednak ta drobna usterka miała tyl−
ko odwrócić uwagę od głównego problemu.
Kluczowe znaczenie przy szukaniu błędu
ma stwierdzenie, że gdy napięcie powróci
do wymaganej wartości, układ podejmie
pracę. Nie jest to prawdą. Układ wyłączy się
na stałe, czyli się zatrzaśnie.
I takiej odpowiedzi należało udzielić.
Nie znaczy to, że układ z rysunku A jest
z gruntu błędny. Wprost przeciwnie! Obecność
kondensatora o pojemności 470nF gwarantuje,
że po pierwszym włączeniu zasilania MO−
SFET zostanie otwarty. Pozostanie otwarty do
chwili, gdy napięcie spadnie poniżej wartości
ustawionej za pomocą potencjometru. Wtedy
zatka się na trwałe. Nie otworzy się przy wzro−
ście napięcia o kilka woltów. Taki tryb pracy
może być jak najbardziej odpowiedni w ukła−
dach bateryjnych, nie dopuszczając do całko−
witego rozładowania baterii (akumulatorów).
Co bardzo istotne, oryginalny układ po wyłą−
czeniu zupełnie nie będzie pobierał prądu.
Mogłoby się wydawać, że chwilowe odłą−
czenie i włączenie napięcia wejściowego
otworzy tranzystor. Jest to jednak bardzo wąt−
pliwe. Do ponownego włączenia układu nie−
zbędny jest przepływ prądu przez kondensa−
tor 470nF, a to nastąpi wtedy, gdy kondensa−
tor ten zdąży się w międzyczasie rozładować.
Tymczasem odłączenie napięcia wejściowe−
go nie stwarza dobrych warunków do rozła−
dowania. Kondensator ten nie może rozłado−
wać się przez tranzystor PNP, bo tranzystor
ten będzie zatkany. Prąd nie płynie też w ob−
wodzie izolowanej bramki MOSFET−a. Tym
samym kondensator ten musi się rozładować
przez rezystor 1M
Ω
, a dalej przez diodę Ze−
nera, rezystor 47k
Ω
i potencjometr. Mówiąc
najprościej, napięcie na kondensatorze spa−
dnie nie do zera, tylko do takiego napięcia,
przy którym dioda Zenera przestanie przepu−
szczać prąd. Taki częściowo rozładowany
kondensator może nie zapewnić odpowie−
dniego napięcia na rezystorze 1M
Ω
i bramce
MOSFET−a. W rzeczywistości kondensator
po dłuższym czasie rozładuje się dzięki ma−
leńkim prądom upływu tranzystora i diody
Zenera. Aby radykalnie przyspieszyć rozła−
dowanie kondensatora po odłaczeniu napię−
cia wejściowego, należałoby albo zewrzeć
zaciski wejściowe, albo na stałe włączyć re−
zystor (np. 1M
Ω
) między zaciski wejściowe.
Jeśli więc działanie układu ma być zgod−
ne z cytowanym wcześniej opisem, diodę
Zenera należy dołączyć nie do drenu tranzy−
stora, tylko do źródła, jak pokazuje rysunek
B. Wtedy po wzroście napięcia powyżej za−
danego progu, MOSFET zacznie przewo−
dzić. Należy wziąć pod uwagę, że tak zmo−
dyfikowany układ także po wyłączeniu tran−
zystora będzie pobierał jakiś niewielki prąd
(tym mniejszy, im wyższe napięcie diody
Zenera i większa rezystancja szeregowo
włączonego rezystora i potencjometru). Na
marginesie należałoby wspomnieć, że przy
bardzo małych prądach, napięcie stabilizacji
diody Zenera może być zaskakująco niskie
w porównaniu z jej napięciem nominalnym.
Prosta modyfikacja pokazana na rysunku
B, zaproponowana przez przeważającą część
uczestników, zapewnia wprawdzie zgodność
z opisem, jednak ma istotną wadę. Niestety,
nikt nie zwrócił na to uwagi. Chodzi o to, że
napięcie zasilające może zmieniać się bardzo
wolno. Wtedy powoli i stopniowo będzie za−
tykał się MOSFET, i napięcie za stabilizato−
rem będzie pomału maleć. Spowoduje to
błędną pracę dalszej części układu. Na domiar
złego, taka błędna praca nie będzie niczym sy−
gnalizowana. W oryginalnym układzie, gdzie
występuje silne dodatnie sprzężenie zwrotne,
napięcie wyjściowe zaniknie gwałtownie.
Niewątpliwie jest to nieporównanie lepsze,
niż powolne obniżanie napięcia wyjściowego.
Układ albo pracuje poprawnie, albo nie pracu−
je wcale. “Poprawiony” układ z rysunku B nie
zapewnia takiego bezpieczeństwa. I to jest
wada, którą należy usunąć, w przeciwnym
wypadku nie ma sensu stosowanie go. Przy−
spieszenie wyłączania nastąpi po wprowadze−
niu niezbyt silnego, dodatniego sprzężenia
zwrotnego. Można je wprowadzić dodając je−
den rezystor (R1) według rysunku C. Pojawi
C
Co
o t
tu
u n
niie
e g
gr
ra
a?
?
Rys. A
Rys. B
Rys. C
