Приведены схемы коммутаторов нагрузки с однокнопочным управлением. Для переключения нагрузки использованы управляющие элементы, имеющие два стабильных состояния. Имеется регулируемая защита устройств по току.
Известно большое разнообразие электронных устройств, предназначенных для однокнопочного управления нагрузкой. В приводимых ниже коммутаторах нагрузки использованы бистабильные элементы, выполненные на компараторе DA1.1 и двух транзисторах VT1 и VT2, Рисунок 1, или на КМОП-коммутаторах DA1.1 и DA1.2, Рисунок 2.
 | |
| Рисунок 1. | Коммутатор нагрузки с защитой по току на основе двух компараторов и трех транзисторов. |
Для перевода бистабильных элементов из одного состояния в другое использован принцип временнóго управления, для реализации которого на вход бистабильного элемента временно подключается предварительно заряженный конденсатор, параллельно которому подключен резистор. Изначально на входе и выходе бистабильного элемента поддерживается уровень логического нуля. При нажатии кнопки SB1 и кратковременном подключении заранее заряженного конденсатора C1 к входу бистабильного элемента элемент переключает свое состояние. Напряжение высокого уровня наступает на затвор силового полевого транзистора VT3, нагрузка транзистора подключается к источнику питания.
Для отключения нагрузки повторно нажимают кнопку SB1, но, более продолжительное время. За это время ранее заряженный конденсатор C1 разряжается на параллельно ему включенный резистор R1 и шунтирует вход бистабильного элемента. Бистабильный элемент возвращается в исходное состояние и отключает нагрузку от источника питания.
Для защиты устройства от перегрузки по току, а также для регулирования максимального тока защиты использована схема, выполненная на компараторе DA1.2. Неинвертирующий вход компаратора подключен к датчику тока – низкоомному сопротивлению R7, включенному в цепь истока силового транзистора VT3. Инвертирующий вход компаратора подключен к движку потенциометра R11, входящего в состав резистивного делителя напряжения R10–R12.
Регулировка потенциометра R11 позволяет задавать величину максимального тока (до 1 А), протекающего через цепь нагрузки. В случае, если ток через датчик тока (резистор R7) превысит максимально заданный уровень, и напряжение на нем превысит напряжение, снимаемое с движка потенциометра R11, произойдет переключение компаратора DA1.2. Поскольку на выходах компараторов LM339 или им подобных использованы транзисторы с открытым коллектором, выходной транзистор компаратора DA1.2 зашунтирует выходной транзистор компаратора DA1.1 и, тем самым, отключит нагрузку от источника питания.
На Рисунке 2 приведена более простая схема коммутатора нагрузки с использованием КМОП-элементов управления, работающая при максимальном напряжении питания до 15 В. Бистабильный элемент выполнен на двух ключах DA1.1 и DA1.2 микросхемы DA1 CD4066. Работает устройство по ранее описанному принципу. Узел защиты по току отличий не имеет. Максимальный ток нагрузки 1 А. Компаратор DA2.1 при срабатывании защиты подает уровень высокого напряжения на вход управления ключом DA1.2, отключая тем самым нагрузку от источника питания.
 | |
| Рисунок 2. | Коммутатор нагрузки с защитой по току с использованием двух микросхем и выходного силового транзистора. |
Максимальное напряжение питания устройств определяется свойствами используемых элементов, в частности, максимальное напряжение питания микросхемы LM339 может достигать 36 В, а для микросхемы CD4066 – 15 В. Выходной силовой каскад на полевом транзисторе может питаться от более высоковольтного источника напряжения, предельная величина которого ограничена свойствами этого транзистора. Диод VD1 предназначен для защиты силового транзистора при работе на индуктивную нагрузку.