Απλή γεννήτρια σταθερού ρεύματος χρησιμοποιώντας τρανζίστορ

Πολλοί από εμάς που έχουμε συνεργαστεί με αναλογικά κυκλώματα θα συναντούσαν συχνά τους όρους της πηγής τάσης και της τρέχουσας πηγής σε έναν σχεδιασμό κυκλώματος. Ενώ οτιδήποτε παρέχει σταθερή τάση όπως μια απλή έξοδο USB 5V ή έναν προσαρμογέα 12V μπορεί να θεωρηθεί πηγή τάσης, ο όρος πηγή ρεύματος φαίνεται πάντα να παραμένει μυστήριο. Και πολλά κυκλώματα, ειδικά αυτό που περιλαμβάνει Op-Amp ή κυκλώματα εναλλαγής θα απαιτούσαν από εσάς να χρησιμοποιήσετε μια συνεχή πηγή ρεύματος για να λειτουργήσει ο σχεδιασμός. Τι σημαίνει λοιπόν η τρέχουσα πηγή; Πώς θα λειτουργήσει και γιατί χρειάζεται;

Σε αυτό το σεμινάριο θα βρούμε απαντήσεις σε αυτές τις ερωτήσεις και θα δημιουργήσουμε και θα δοκιμάσουμε ένα απλό κύκλωμα πηγής σταθερού ρεύματος χρησιμοποιώντας τρανζίστορ. Το κύκλωμα που χρησιμοποιείται σε αυτό το σεμινάριο θα μπορεί να παρέχει σταθερό ρεύμα 100mA στο φορτίο σας, αλλά μπορείτε να το τροποποιήσετε χρησιμοποιώντας ένα ποτενσιόμετρο σύμφωνα με τις απαιτήσεις σχεδίασης. Ενδιαφέρον σωστά! Ας ξεκινήσουμε λοιπόν.

Τι είναι η πηγή σταθερού ρεύματος (CC);

Κανονικά, όταν μια παροχή ηλεκτρικού ρεύματος μονάδες μονάδας φορτίο μπορεί να υπάρχουν δύο πιθανές καταστάσεις λειτουργίας, το ένα είναι με σταθερή τάση (CV) τρόπο λειτουργίας, και από την άλλη με σταθερό ρεύμα (CC) τρόπο λειτουργίας.

Στη λειτουργία CV, το τροφοδοτικό καθιστά την τάση εξόδου σταθερή και αλλάζει το ρεύμα εξόδου όπως απαιτείται από την αντίσταση φορτίου. Το καλύτερο παράδειγμα θα είναι η θύρα USB 5V, όπου η τάση εξόδου είναι σταθερή στα 5V, αλλά με βάση το φορτίο το ρεύμα θα διαφέρει. Εάν συνδέσετε ένα μικρό led θα τραβήξει λιγότερο ρεύμα και αν συνδέσετε ένα μεγαλύτερο θα τραβήξει περισσότερο ρεύμα, αλλά η τάση στο LED θα είναι πάντα 5V.

Στη λειτουργία CC, μια ιδανική παροχή ρεύματος πηγής κάνει το ρεύμα εξόδου σταθερό και μεταβάλλει την τάση εξόδου όπως απαιτείται από την αντίσταση φορτίου. Ένα παράδειγμα για αυτό θα είναι ο φορτιστής μπαταρίας 12V σε λειτουργία CC όπου το ρεύμα φόρτισης θα καθοριστεί από την τάση θα μεταβάλλεται. Σε περίπτωση που η μπαταρία σας είναι 10,5V εάν τη συνδέσετε σε φορτιστή μπαταρίας 1A 12V, το ρεύμα εξόδου σας από το φορτιστή θα είναι πάντα 1A, αλλά η τάση εξόδου θα ποικίλλει για να διατηρηθεί αυτό το ρεύμα φόρτισης 1A. Αυτό είναι όπου απαιτούνται κυκλώματα σταθερού ρεύματος, άλλο παράδειγμα μπορεί να είναι κύκλωμα οδήγησης σταθερού ρεύματος LED όπου ρεύμα αν και ένα LED πρέπει να είναι σταθερό.

Απλή σταθερή τρέχουσα πηγή 100mA με χρήση τρανζίστορ

Σε αυτό το έργο, θα δημιουργήσουμε μια απλή γεννήτρια πηγής σταθερού ρεύματος τρανζίστορ χρησιμοποιώντας μόνο 4 στοιχεία. Είναι ένα πολύ φθηνό κύκλωμα που μπορεί να παρέχει 100mA συνεχή πηγή ρεύματος χρησιμοποιώντας τροφοδοτικό 5V. Θα έχει επίσης ποτενσιόμετρο για τον έλεγχο της τρέχουσας εξόδου από 1 έως 100mA εύρος. Θα παρέχει σταθερό ρεύμα ακόμη και αν υπάρχουν αλλαγές στην αντίσταση φορτίου. Αυτό θα σας φανεί χρήσιμο όταν ένα κύκλωμα χρειάζεται σταθερή παροχή ρεύματος χωρίς διακυμάνσεις. Προηγουμένως είχαμε κατασκευάσει επίσης έναν άλλο τύπο κυκλώματος ρεύματος πηγής που ονομάζεται Howland Current Pump Circuit, και το κύκλωμα Current Mirror μπορείτε επίσης να τα ρίξετε μια ματιά εάν ενδιαφέρεστε. Τώρα, ας δούμε τα υλικά που απαιτούνται για αυτό το έργο.

Απαιτούμενα υλικά:

1. TL431
2. BC547
3. 2k αντίσταση 1%
4. Μεταβλητή αντίσταση 10k
5. 22R 1% αντίσταση
6. Προσαρμογέας 5V DC ή μονάδα PSU.
7. Διαφορετικό είδος αντίστασης φορτίου σύμφωνα με τις απαιτήσεις.
8. Ένα ψωμί και καλώδια σύνδεσης
9. Πολύμετρο για δοκιμές.

Όπως αναφέρεται στο παραπάνω BOM, το κύκλωμα αποτελείται από δύο μόνο ενεργά συστατικά, TL431 και BC547. Το TL431 είναι ένας ρυθμιστής διακλάδωσης που χρησιμοποιεί μια αναφορά τάσης 2,5V. Υποστηρίζει 1-100mA ρεύματος καθόδου για λειτουργίες που σχετίζονται με διακλάδωση. Το πακέτο αυτού του στοιχείου είναι το ίδιο με το γενικό τρανζίστορ διαμέσου οπών. Άλλα συστατικά είναι παθητικά συστατικά. Οι αντιστάσεις πρέπει να έχουν ανοχή 1% για την ακριβή έξοδο.

Διάγραμμα κυκλώματος σταθερής τρέχουσας πηγής:

Το διάγραμμα κυκλώματος για πηγή συνεχούς ρεύματος που χρησιμοποιεί το έργο τρανζίστορ φαίνεται παρακάτω.

Το παραπάνω κύκλωμα είναι πλήρως συνδεδεμένο σε 5V lin. Το φορτίο εξόδου πρέπει να συνδεθεί μεταξύ της εξόδου και της σύνδεσης GND. Στο παραπάνω σχήμα, το BC547 λειτουργεί ως τρανζίστορ διέλευσης,