В популярной 155-й серии микросхем ТТЛ-логики малой степени интеграции, есть одна микросхема, заметно выделяющаяся среди других своей повышенной нагрузочной способностью. Это - K155ЛA18. Она выполнена в восьмивыводном корпусе DIP-8 и содержит два логических элемента И-НЕ с открытым коллектором на выходе.
Выходное напряжение микросхемы не превышает 0,5 V при выходном втекающем ток 100 mА и 0,7 V при токе 300mA. Максимальное напряжение на выходах (выводы 3 и 5) в состоянии лог. 1 может достигать 30 V, что позволяет управлять нагрузкой мощностью до 9 W, например, маломощные электродвигатели, электромагнитные реле, миниатюрные лампы накаливания.
Ток потребления микросхемы при высоком уровне выходного напряжения не более 14 mА, при низком - не более 70 mА. Высокая нагрузочная способность этой микросхемы позволяет её применять без дополнительных буферных усилителей для управления мощными биполярными транзисторами, работающими с нагрузкой при токе коллектора до нескольких ампер.
На рис.1 приводится схема фотореле, которое при напряжении питания 12V способно управлять нагрузкой, потребляющей ток до 2,5 А. В качестве фотодатчика применен импортный фототранзистор с высокой чувствительностью и малым темновым током. Это позволило подключить фотодатчик VT1 непосредственно к одному из входов DD1.1, без применения буферных усилителей с высоким входным сопротивлением. Сам узел фотореле, выполненный на VT1, DD1, VT2 и элементах обвязки построен по традиционной схеме триггера Шмитта, что обеспечивает работу силового транзистора в ключевом режиме.
Так как в одной микросхеме K155J1A18 есть только два инвертора, то для стабильной работы узла может потребоваться подбор сопротивления резистора R4, входящего в цепь положительной обратной связи, номинал которого будет зависеть от входного напряжения питания. Незначительное неудобство окупается простой схемы.
Когда фототранзистор VT1 освещен недостаточно, на входном выводе 2 DD1.1 будет высокий логический уровень, на выходе DD1.1 и входах DD1.2 низкий, на выходе DD1.2 высокий. Транзистор VT2 будет закрыт, напряжение на нагрузку не подается, светодиод HL1 не светится. Если освещенность фототранзистора превысит заданное значение, состояния на информационных входах ИМС сменятся на противоположные. Так как на выходе D1.2 будет лог. О, то через переход база-эмиттер транзистора VT2 потечет ток, значение которого будет ограничиваться резистором R5. Транзистор VT2 откроется, на нагрузку поступит напряжение питания, о чем известит светящийся светодиод HL1. Когда VT2 закрыт, через резистор R4 протекает небольшой ток, но, так как сопротивление резистора R6 достаточно мало, напряжение эмиттер-база будет заведомо меньше 0,5V, таким образом, VT2 будет закрыт полностью.
Микросхема DD1 питается стабилизированным напряжением 5V ± 5%, от интегрального стабилизатора, собранного на специализированной микросхеме DA1. Предохранитель FU1 защищает мощный транзистор от перегрузки или короткого замыкания в цепи нагрузки.
Если вместо фототранзистора установить терморезистор сопротивлением 8...10 кОм, например, ММТ-1, ММТ-4, то устройство превратится в термореле. В таком варианте его можно использовать, например, для управления вентилятором, который бы включался при перегреве чего-либо, например, это может быть дополнительный вентилятор, установленный в системном блоке компьютера, включающийся при увеличении температуры внутри системного блока. Если описываемый узел будет предназначен именно для таких целей, то стабилизатор DA1 не потребуется, так как напряжения +5V и +12V там уже имеются.
Не стоит только забывать о необходимости применения LC-фильтров. Если вентилятор будет потреблять ток не более 200 mА, то ключ на силовом транзисторе можно не устанавливать, а «минус» вентилятора подключить непосредственно к выходу DD1.2. Параллельно выводам питания маломощного электродвигателя должна быть подключена демпфирующая цепь из последовательно включенных резистора на 82 От и оксидного конденсатора на 22 мкФ.
Постоянные резисторы можно использовать типа С1-4, МЛТ, С2-23, С2-33 или другие. Оксидные конденсаторы типа К50-35, К50-16 или импортные аналоги. На отечественные конденсаторы, для улучшения их герметизации, со стороны выводов желательно нанести каплю клея «Момент», клея «Клей резиновый» или аналогичного с густой консистенцией. Керамические конденсаторы К10-17, КМ-5, КМ-6 емкостью 0,033...0,22 мкФ. Фототранзистор можно заменить на L51P3, L32P3, L32P3C или отечественными, например, КТФ102А, ФТ-3Г. Если требуется более высокая чувствительность, то можно установить несколько фототранзисторов параллельно. Мощный биполярный р-n-р транзистор VT2 можно заменить любым из серий КТ818, 2Т818, КТ837, КТ853, 2Т709, 2SA1244, 2SA1471, 2SB857. При токе нагрузки более 1A VT2 устанавливается на теплоотвод.
