Jednoduchý generátor konštantného prúdu využívajúci tranzistor

Mnoho z nás, ktorí sme pracovali s analógovými obvodmi, by sme sa pri návrhu obvodu často stretli s pojmami zdroj napätia a prúd. Aj keď za zdroj napätia možno považovať čokoľvek, čo poskytuje konštantné napätie, ako napríklad jednoduchý 5V USB výstup alebo 12V adaptér, pojem prúdový zdroj vždy zostáva záhadou. A veľa obvodov, najmä obvodov s operačným zosilňovačom alebo spínacích obvodov, by vyžadovalo, aby ste pri návrhu mohli použiť zdroj konštantného prúdu. Čo sa teda myslí súčasným zdrojom? Ako to bude fungovať a prečo je to potrebné?

V tomto tutoriáli nájdeme odpovede na tieto otázky a taktiež pomocou tranzistora zostrojíme a otestujeme jednoduchý obvod zdroja konštantného prúdu. Obvod použitý v tomto výučbe bude schopný dodávať do vašej záťaže konštantný prúd 100 mA, ale môžete ho upraviť pomocou potenciometra podľa svojich konštrukčných požiadaviek. Zaujimave spravne! Tak poďme na to.

Čo je zdroj konštantného prúdu (CC)?

Normálne, keď napájacia jednotka napája záťaž, môžu existovať dva možné režimy prevádzky, jeden je v režime prevádzky s konštantným napätím (CV) a druhý v režime s konštantným prúdom (CC).

V režime CV napájací zdroj robí výstupné napätie konštantným a mení výstupný prúd podľa toho, ako to vyžaduje odpor záťaže. Najlepším príkladom bude váš 5V USB port, kde je výstupné napätie fixné na 5V, ale podľa zaťaženia sa prúd bude meniť. Ak pripojíte malú led diódu, bude odoberať menší prúd a ak pripojíte väčšiu, bude odoberať viac prúdu, ale napätie na LED bude vždy 5V.

V režime CC je pri ideálnom napájaní zo zdroja energie konštantný výstupný prúd a výstupné napätie sa mení podľa toho, ako to vyžaduje odpor záťaže. Príkladom toho bude nabíjačka batérií 12V v režime CC, kde bude nabíjací prúd fixovaný napätím, ktoré sa bude meniť. V prípade, že je vaša batéria 10,5 V, ak ju pripojíte k 1A 12V nabíjačke batérií, bude váš výstupný prúd z nabíjačky vždy 1A, ale výstupné napätie sa bude meniť, aby sa tento nabíjací prúd 1A udržal. Toto je miesto, kde sa vyžadujú obvody s konštantným prúdom, ďalším príkladom môže byť budiaci obvod LED s konštantným prúdom, kde prúd, hoci LED musí byť konštantný.

Jednoduchý 100mA zdroj konštantného prúdu pomocou tranzistora

V tomto projekte postavíme jednoduchý generátor zdroja konštantného prúdu s tranzistormi, ktorý bude obsahovať iba 4 komponenty. Jedná sa o veľmi lacný obvod, ktorý môže poskytnúť zdroj konštantného prúdu 100 mA pomocou napájacieho zdroja 5 V. Bude tiež mať potenciometer na riadenie prúdového výstupu v rozsahu 1 až 100 mA. Poskytne stály prúd, aj keď dôjde k zmenám v zaťažení. Toto bude užitočné použiť, keď obvod potrebuje stabilný prúd bez kolísania. Predtým sme tiež postavili iný typ prúdového zdrojového obvodu s názvom Howland Current Pump Circuit a obvod Current Mirror si ich môžete v prípade záujmu tiež pozrieť. Poďme sa teraz pozrieť na materiály potrebné pre tento projekt.

Potrebné materiály:

1. TL431
2. BC547
3. 2k rezistor 1%
4. 10k variabilný rezistor
5. 22R 1% odpor
6. 5V DC adaptér alebo jednotka napájacieho zdroja.
7. Podľa potreby sa vyžaduje iný druh zaťaženia.
8. Nepálske pole a zapojenie drôtov
9. Multimetr na testovanie.

Ako je uvedené vo vyššie uvedenom kusovníku, obvod sa skladá iba z dvoch aktívnych komponentov, TL431 a BC547. TL431 je bočníkový regulátor, ktorý používa referenciu napätia 2,5V. Podporuje 1 - 100 mA katódového prúdu pre operácie spojené s bočníkom. Balenie tohto komponentu je rovnaké ako generický tranzistor s otvorom. Ostatné komponenty sú pasívne komponenty. Pre presný výstup musia byť rezistory v tolerancii 1%.

Schéma zapojenia zdroja konštantného prúdu:

Schéma zapojenia zdroja konštantného prúdu pomocou projektu tranzistora je uvedená nižšie.

Vyššie uvedený obvod je úplne zapojený do vedenia 5V. Výstupné zaťaženie musí byť zapojené medzi výstup a GND pripojenie. Vo vyššie uvedenej schéme BC547 pracuje ako priechodný tranzistor,