Предлагаемый ниже прерыватель тока отличает от подобных устройста аналогичного назначения малое падение напряжения на открытом коммутирующем элементе и малый собственный потребляемый ток в течение той части периода работы, когда этот элемент закрыт.

Прерыватель способен работать в широком интервале тока нагрузки - от единиц миллиампер до десятков ампер на частоте от долей герц до десятков килогерц. В качестве нагрузки может быть использована лампа накаливания, свето-диод с токоограничительным резистором, динамическая головка, автомобильная сирена, обмотка рвле или трансформатора и другие потребители тока.

Рис. 1

Принципиальная схема прерывателя показана на рис. 1. На полевом транзисторе VT1 и логических элементах DD1.1, DD1.2 построен генератор прямоугольных импульсов. Частота их следования задана резистором R3 и конденсатором С2, а резистор R4 и диод VD1 обеспечивают скважность импульсов, равную двум. Резистор R5 образует цепь положительной ОС, увеличивающей скорость переключения элементов микросхемы DD1.
Такое построение генератора значительно снижает ток, потребляемый микросхемой DD1, поскольку в линейном режиме работает только транзистор VT1. Кроме этого, оно существенно упрощает частотозадающую цепь.
Узел на транзисторах VT2, VT3 блокирует работу прерывателя при уменьшении напряжения питания ниже 8 В. Это необходимо, чтобы предотвратить перегревание мощного полевого транзистора VT4 из-за его неполного открывания пои пониженном наппяжении питания.

При снижении напряжения питания эмиттерный переход транзистора VT3, работающий как стабилитрон, закрывается, следом за ним закрывается транзистор VT2. Высокий уровень на нижнем по схеме входе элемента DD1.2 сменяется низким, в результате чего работа генератора останавливается в положении, когда на выходе элементов DD1.3, DD1.4 низкий уровень. Транзистор VT4 при этом закрыт, ток через нагрузку не протекает.

Резистор R9 улучшает запуск генератора при плавном повышении напряжения питания. Конденсаторы С4, С5 защищают узел управления работой генератора от помех.
Слаботочные узлы прерывателя получают питание от параметрического стабилизатора, собранного
на элементах R11, VD2, VD3. Диод VD4 защищает устройство от аварийной перемены полярности напряжения питания. Когда нагрузка RH обесточена, конденсатор СЗ накапливает энергию, необходимую для поддержания напряжения затвор- исток транзистора VT4 на уровне не ниже 10 В в те интервалы времени, когда он открыт и напряжение питания прерывателя близко к нулю.
При номинальном напряжении питания стабилитроны VD2, VD3 закрыты и не увеличивают потребляемый прерывателем ток, который в паузах, когда питание на нагрузку не подается, не превышает 300 мкА. Варистор RU1 защищает полевой транзистор VT4 от всплесков напряжения, создаваемых индуктивной составляющей нагрузки (например, обмоткой повышающего трансформатора преобразователя напряжения для лампы дневного света или люстры Чижевского). Плавкая вставка FU1 защищает транзистор VT4 от перегрузки чрезмерно большим током.
Устройство собрано навесным способом на монтажной плате размерами 64x45 мм. Все резисторы - МЛТ, С1 -4 или импортные. Конденсатор СЗ - импортный, С2 - любой малогабаритный пленочный, например К73-17, остальные - любые.
Вместо диодов 1N4148 подойдут любые из серий КД521, КД522, КД103. Стабилитроны КС168А можно заменить на КС407Д, 1N4736A. Полевой транзистор КП501А заменим любым из серий КП501, КП502, КП504 или импортным ZVN2120, BSS88. Вместо 2SA933 подойдет любой р-п-р транзистор из серийБ89012, КТ3107. Транзистор КТ645Б можно заменить любым из серий КТ645, КТ315. Они обычно имеют напряжение лавинного пробоя эмиттерного перехода около 7 В, транзисторы же серии КТ3102 - около 8 В, а, например, импортные 2SC3330, 2SC1740 - около 9...10 В. Чем меньше это напряжение, тем при меньшем напряжении питания прекратит работу генератор. При замене транзисторов не следует забывать о различиях в их цоколевке
Полевой транзистор IRFZ30 имеет сопротивление открытого канала не более 0,05 Ом, рассчитан на напряжение сток исток 50 В, максимальный ток стока 30 А и может рассеивать мощность до 90 Вт. Его можно заменить на IRFZ34, IRFZ42. Цоколевка этих транзисторов одинакова.
Вместо CNR07D470K подойдут варисторы FNR-05K470, FNR-07K470.
С указанными на схеме номиналами элементов С2, R3, R4 частота переключения прерывателя около 1 Гц, что подходит, например, для его работы в системе аварийной автомобильной сигнализации, указателей поворота, в новогодней иллюминации. С конденсатором С2 емкостью 470 пФ частота генератора повысится до 2 кГц и тогда при напряжении питания 12 В прерыватель можно нагрузить вторичной обмоткой звукового трансформатора ТВ-ЗШ (его магнитопровод следует полностью разобрать и собрать заново, разместив пластины "вперекрышку") от лампово-полупроводникового телевизора, а подключенная к первичной обмотке этого трансформатора лампа накаливания мощностью 15...25 Вт на напряжение 20 В будет светить полным накалом. В таком качестве прерыватель можно использовать как преобразователь напряжения, например, для питания низковольтного маломощного электропаяльника.
Если необходимо по тем или иным причинам изменить скважность импульсов генератора, это можно реализовать подборкой резистора R4.
Описанное устройство может работать и при напряжении питания, большем 12 В, требуется только выбрать резистор R11 такого сопротивления, чтобы ток через стабилитроны VD2, VD3 был близок к номинальному. Так, например, при напряжении питания 24 В сопротивление этого резистора должно быть равным 3,6 кОм, а мощность рассеяния - не менее 1 Вт.
Чем больше рабочая частота прерывателя, тем больше потери мощности на переключение транзистора VT4. Это потребует его установки на теплоотвод с большей теплоотво-дящей поверхностью.

Фото одного из вариантов конструкции прерывателя тока показано на рис. 2.

Литература

1. Кожуров А. Коммутатор нагрузки. - Радио, 1991, № 7, с. 37- 39.
2. Чуднов В., Диалектов В. Работа коммутатора со слаботочной нагрузкой. - Радио, 1997, № 11, с. 53.

Автор: А. Бутов, с. Курба Ярославской обл.