תכנן מעגל כיור זרם קבוע פשוט באמצעות op

המקור הנוכחי והכיור הנוכחי הם שני מונחים עיקריים המשמשים בתכנון אלקטרוניקה, שני מונחים אלה מכתיבים כמה זרם יכול לעזוב או להיכנס למסוף. לדוגמה, הכיור והזרם המקורי של פין פלט דיגיטלי 8051 מיקרו-בקר טיפוסי הוא 1.6mA ו- 60uA בהתאמה. כלומר הסיכה יכולה לספק (מקור) עד 60uA כשהיא עשויה גבוהה ויכולה לקבל (כיור) עד 1.6mA כאשר היא נמוכה. במהלך תכנון המעגלים שלנו, לפעמים אנחנו צריכים לבנות את המקור הנוכחי שלנו ואת מעגלי הכיור הנוכחיים שלנו. במדריך הקודם בנינו מעגל מקור זרם מבוקר מתח באמצעות אופ-מגבר משותף ו- MOSFET אשר ניתן להשתמש בהם לצורך הזרמת זרם לעומס, אך במקרים מסוימים במקום זרם המקור, נצטרך אפשרות לשקוע נוכחית.

לפיכך, במדריך זה נלמד כיצד לבנות מעגל כיור זרם קבוע מבוקר מתח. מעגל שוקע זרם קבוע מבוקר מתח, כפי שהשם מרמז, שולט בכמות הזרם השקועה דרכו בהתבסס על המתח המופעל. לפני שנמשיך הלאה בבניית מעגלים, בואו נבין את מעגל הכיור הזרם הקבוע.

מהו מעגל כיור זרם קבוע?

מעגל שוקע זרם קבוע למעשה שוקע זרם ללא קשר להתנגדות העומס כל עוד מתח הקלט אינו משתנה. עבור מעגל בעל התנגדות של 1 אוהם, המופעל באמצעות כניסה 1V, הזרם הקבוע הוא 1A על פי חוק אוהם. אבל אם חוק אוהם מחליט כמה זרם זורם במעגל, אז למה אנחנו צריכים מקור זרם קבוע ומעגל שוקע זרם?

כפי שניתן לראות מהתמונה לעיל, מעגל מקור הנוכחי מספק זרם להנעת העומס. כמות העומס הנוכחי שתקבל תוחלט על ידי מעגל המקור הנוכחי מכיוון שהוא משמש כחשמל. באופן דומה, מעגל הכיור הנוכחי פועל כמו קרקע, שוב כמות הזרם שהעומס מקבל תישלט על ידי מעגל הכיור הנוכחי. ההבדל העיקרי הוא שמעגל המקור צריך למקור (לספק) מספיק זרם לעומס, בעוד שמעגל הכיור צריך רק להגביל את הזרם דרך המעגל.

כיור זרם מבוקר מתח באמצעות Op-Amp

מעגל כיור זרם קבוע מבוקר מתח עובד בדיוק באותו אופן כמו מעגל מקור זרם מבוקר מתח שבנינו קודם.

עבור מעגל הכיור הנוכחי, מתחבר חיבור המגבר, כלומר הכניסה השלילית מחוברת נגד שנט. זה יספק את המשוב השלילי הדרוש למגבר. אז יש לנו טרנזיסטור PNP שמחובר על פני פלט ה- Op-amp כך שסיכת הפלט של ה- amp-amp יכולה להניע את הטרנזיסטור PNP. עכשיו, זכרו תמיד שמגבר אופ ינסה להפוך את המתח בשני הקלטים (חיוביים ושליליים) לשווים.

נניח, קלט 1V ניתן על פני הקלט החיובי של המגבר. כעת מגבר ה- Op ינסה להכניס את הקלט השלילי האחר גם כ- 1V. אך כיצד ניתן לעשות זאת? הפלט של המגבר-על יפעיל את הטרנזיסטור באופן שהכניסה האחרת תקבל 1 וולט מהספק שלנו.

נגד השאנט יפיק מתח ירידה לפי חוק אוהם, V = IR. לכן, 1A של זרימת זרם דרך הטרנזיסטור תיצור מתח ירידה של 1V. הטרנזיסטור PNP ישקע את זרם ה- 1A הזה והמגבר ישתמש בירידת מתח זו ויקבל משוב 1V רצוי. בדרך זו, שינוי מתח הכניסה ישלט על הבסיס, כמו גם על הזרם דרך הנגד. עכשיו, בואו נכניס את העומס שיש לשלוט במעגל שלנו.

כפי שאתה יכול לראות, כבר תכננו מעגלי כיור זרם מבוקרי מתח באמצעות Op-Amp. אך לצורך הדגמה מעשית, במקום להשתמש ב- RPS כדי לספק מתח משתנה ל- Vin, בואו נשתמש בפוטנציומטר. אנו כבר יודעים שהפוטנציומטר המוצג להלן פועל כמחלק פוטנציאלי המספק מתח משתנה בין 0 וולט לספק (+).

עכשיו, בואו נבנה את המעגל ונבדוק איך זה עובד.

בְּנִיָה

זהה להדרכה הקודמת, נשתמש ב- LM358 מכיוון שהוא זול מאוד, קל למצוא וזמין באופן נרחב. עם זאת, יש לו שני ערוצי Op-amp בחבילה אחת, אבל אנחנו צריכים רק אחד. בנינו בעבר מעגלים רבים המבוססים על LM358, ותוכלו גם לבדוק אותם. התמונה למטה היא סקירה של תרשים הסיכה LM358.

לאחר מכן, אנו זקוקים לטרנזיסטור PNP, BD140 משמש למטרה זו. טרנזיסטורים אחרים יעבדו גם הם, אך פיזור חום הוא נושא. לכן, לחבילת הטרנזיסטור צריכה להיות אפשרות לחבר גוף קירור נוסף. BD140 pinout מוצג בתמונה למטה -

מרכיב עיקרי נוסף הוא הנגד נגד שאנט. בואו ניכנס לנגן של 47 אוהם 2 וואט לפרויקט זה. פירוט הרכיבים הנדרשים מתואר ברשימה שלהלן.

1. מגבר אופ (LM358)
2. טרנזיסטור PNP (BD140)
3. נגד שאנט (47 אוהם)
4. נגד 1k
5. נגד 10k
6. ספק כוח (12V)
7. פוטנציומטר 50k
8. לוח לחם וחוטי חיבור נוספים

מעגל כיור זרם מבוקר מתח עובד

המעגל בנוי בלוח לחם פשוט למטרות בדיקה כפי שניתן לראות בתמונה למטה. כדי לבדוק את מתקן הזרם הקבוע, נגדים שונים משמשים כעמס התנגדות.

מתח הכניסה משתנה באמצעות הפוטנציומטר והשינויים הנוכחיים משתקפים בעומס. כפי שנראה בתמונה למטה, זרם 0.16A נבלע על ידי העומס. תוכל גם לבדוק את העבודה המפורטת בסרטון המקושר בתחתית עמוד זה. אבל, מה בדיוק קורה בתוך המעגל?

כפי שנדון בעבר, במהלך הקלט 8V, המגבר-על יגרום לירידת המתח על פני הנגד המחלף עבור 8V בסיכת המשוב שלו. תפוקת המגבר-על תפעיל את הטרנזיסטור עד שנגר השאנט מייצר ירידה של 8 וולט.

בהתאם לחוק אוהם, הנגד יפיק ירידה של 8 וולט רק כאשר הזרימה הנוכחית היא 170mA (.17A). הסיבה לכך היא שמתח = התנגדות x הנוכחית לכן, 8V =.17A x 47 אוהם. בתרחיש זה, העומס ההתנגדות המחובר בסדרה כמוצג בתרשים יתרום גם הוא לזרימת הזרם. מגבר ה- OP יפעיל את הטרנזיסטור ואותה זרם יוטבע לקרקע כמו הנגד המחלף.

כעת, אם המתח קבוע, עומס התנגדות כלשהו מחובר, זרימת הזרם תהיה זהה, אחרת המתח על פני המגבר לא יהיה זהה למתח הכניסה.

לפיכך, אנו יכולים לומר שהזרם דרך העומס (זרם שקוע) שווה לזרם דרך הטרנזיסטור שגם הוא שווה לזרם דרך הנגד. אז, על ידי סידור מחדש של המשוואה הנ"ל, כיור זרם לפי העומס = ירידת מתח / התנגדות שאנט.

כפי שנדון קודם, ירידת המתח תהיה זהה למתח הכניסה על פני המגבר. לָכֵן, כיור זרם לפי העומס = מתח כניסה / עמידות בשנט.

אם מתח הקלט ישתנה, גם הזרימה הנוכחית דרך העומס תשתנה.

שיפורי עיצוב

1. אם פיזור החום גבוה יותר, הגדל את הספק נגד הנגד. לבחירה בהספק של נגד המחלף, R _w = אני ² R ניתן להשתמש, איפה R _w הוא בהספק נגד לי היא את הזרימה הנוכחית מקסימלית R הוא הערך של נגד מחלף.
2. ל- LM358 שני מגברי אופטי בחבילה אחת. מלבד זאת, רבים ממחשבי ה- IC של מגבר ה- Op-amp יש שני מגברי-על במארז יחיד. אם מתח הכניסה נמוך מדי, ניתן להשתמש במגבר האופציה השני כדי להגביר את מתח הכניסה כנדרש.