Предложена конструкция силового модуля на основе взаимосвязанных последовательно включенных полевых или биполярных транзисторов. Модуль имеет четыре вывода: вход, общая шина и два выхода для поочередного подключения нагрузок при подаче на вход цифровых или аналоговых управляющих сигналов. Приведены примеры практического использования такого модуля.
Ранее в статьях [1, 2] были изложены возможности и преимущества использования двуханодных тиристоров, работающих с широтно-импульсным регулированием попеременно на две нагрузки. По аналогии с двуханодными тиристорами ниже предложены варианты исполнения и использования силового модуля из двух взаимосвязанных полевых или биполярных транзисторов.
Силовой модуль, Рисунок 1, содержит два последовательно включенных транзистора VT1 и VT2, защищенных диодами VD2 и VD4 при работе на индуктивную нагрузку или при случайной переполюсовке питающего напряжения, а также ограничители напряжений на резисторах R1, R2 и стабилитронах VD1, VD3. Стоки или коллекторы транзисторов, к которым может быть подключены нагрузки, открыты. В зависимости от свойств транзисторов такие модули могут быть использованы в аналоговых или цифровых устройствах. Такая достаточно очевидная комбинация элементов может быть размещена в корпусе DIP4, Рисунок 1.
 |
|
| Рисунок 1. | Электрическая схема силового модуля на основе двухстокового полевого транзистора и его возможная цоколёвка в корпусе DIP4. |
На Рисунке 2 продемонстрированы способы управления работой оптических осветительных или индикаторных устройств с использованием широтно-импульсной модуляции (ШИМ) или при подаче на вход модуля аналогового сигнала. Регулируя коэффициент заполнения импульсов входного сигнала (либо амплитуду аналогового сигнала), можно перераспределять мощность светового потока, излучаемого источниками света (лампами накаливания или светодиодами), изменять тепловыделение нагревательных элементов, либо управлять скоростью вращения роторов электродвигателей.
 |
|
| Рисунок 2. | Варианты использования двухстокового силового модуля с ШИМ управлением при его нагружении на источники оптического излучения: (а) – лампы накаливания; (б) – светодиоды. |
В качестве источника управляющих сигналов для широтно-импульсного управления может быть использована классическая схема генератора, Рисунок 3. Такой генератор позволяет при помощи потенциометра R2 регулировать коэффициент заполнения импульсов выходных сигналов практически от 0 до 100%.
 |
|
| Рисунок 3. | Вариант простейшего генератора импульсов для широтно-импульсного управления выходного сигнала. |
На Рисунке 4 приведена схема аналогового управления энерговыделением в цепях нагрузки (например, ламп накаливания) с использованием двухстокового силового модуля при питании устройства от мостового выпрямителя без сглаживающих пульсации конденсаторов.
 |
|
| Рисунок 4. | Аналоговое управление работой двухстокового силового модуля при его питании нефильтрованным напряжением от мостового выпрямителя. |
Простая схема управления попеременной работой двух нагрузок с использованием в качестве ШИМ-генератора микросхемы 222 [3, 4] и выходного каскада на основе силового двухстокового модуля показана на Рисунке 5.
 |
|
| Рисунок 5. | Управление нагрузками двухстокового силового модуля от ШИМ-генератора на микросхеме DA1 222. |
Для питания нагрузок (ламп накаливания EL1 и EL2) используется понижающий трансформатор и диодный мост VD2–VD5. Для питания ШИМ-генератора использован параметрический стабилизатор напряжения, выполненный на резисторе R5 и стабилитроне VD1. Для фильтрации выпрямленного напряжения используется конденсатор C2. Коэффициент заполнения импульсов плавно регулируется от 0 до 100% потенциометром R2.
 |
|
| Рисунок 6. | Использование двухстоковых транзисторов в составе цветомузыкальной установки, либо в качестве генератора неповторяющихся цветовых эффектов. |
На Рисунке 6 показана возможность использования микросхем DA1–DA3 222 в качестве выходных каскадов цветомузыкальной установки (ЦМУ). На управляющие входы установки подаются предварительно отфильтрованные по полосе частот сигналы – низкие (НЧ), средние (СЧ) и высокие (ВЧ) частоты. В качестве нагрузок каналов используют светодиоды разного цвета свечения, что позволяет синтезировать разнообразные цветовые гаммы на собирающем свет экране.
Кроме цветомузыкальных установок на основе данной конструкции может быть создан генератор цветовых эффектов, для чего на управляющие входы элементов DA1–DA3 подаётся цифровой шум от трех независимых источников. Это позволяет наблюдать при помощи разноцветных светодиодов красивые цветовые эффекты, переливающиеся во времени по случайному закону.
Литература
- Шустов М.А., Шустов А.М. Двуханодный MOSFET тиристор.
- Shustov M.A., Shustov A.M., Giesberts T. Dual-Anode MOSFET Thyristor. ElektorLabs. 2019. V. 45. № 3 (495). P. 15–19.
- Shustov M.A. Chip 222 – alternative 555. PWM generator with independent frequency control. International Journal of Circuits and Electronics. 2021. V. 6. P. 23–31.
- Шустов М.А. Микросхема 222 – альтернатива 555. ШИМ-генератор с независимой регулировкой частоты.
