Konstruer en enkel konstantstrømskrets med op

Current Source og Current sink er to hoveduttrykk brukt i elektronikkdesign, disse to begrepene dikterer hvor mye strøm som kan forlate eller komme inn i en terminal. For eksempel er vasken og kildestrømmen til en typisk 8051 Microcontroller digital utgangsstift henholdsvis 1,6mA og 60uA. Betydning at pinnen kan levere (kilde) opptil 60uA når den er høy og kan motta (synke) opptil 1,6 mA når den er lav. Under kretsdesignen vår må vi noen ganger bygge vår egen strømkilde og nåværende vaskekretser. I den forrige opplæringen bygde vi en spenningsstyrt strømkildekrets med vanlig op-amp og MOSFET som kan brukes til å skaffe strøm til en belastning, men i noen tilfeller i stedet for kildestrømmen, trenger vi et nåværende synkealternativ.

Derfor vil vi i denne opplæringen lære hvordan du bygger en spenningskontrollert konstantstrømskrets. En spenningskontrollert konstantstrømssink-krets, som navnet antyder, styrer mengden strøm som er senket gjennom den basert på den påførte spenningen. Før vi fortsetter med kretskonstruksjon, la oss forstå om konstantstrømssinkekrets.

Hva er en konstant strømvaskekrets?

En konstant strømvaskkrets senker faktisk strøm uavhengig av belastningsmotstand så lenge inngangsspenningen ikke endres. For en krets med 1 ohm motstand, drevet med 1V inngang, er konstant strøm 1A i henhold til Ohms Law. Men hvis Ohms lov bestemmer hvor mye strøm som strømmer gjennom en krets, hvorfor trenger vi så konstant strømkilde og strømvaskkrets?

Som du kan se fra bildet ovenfor, gir en strømkildekrets strøm for å drive belastningen. Mengden strømbelastning som mottas vil bli bestemt av strømkildekretsen siden den fungerer som en strømforsyning. På samme måte fungerer den aktuelle vaskekretsen som en jord, igjen vil mengden strøm lasten mottar styres av den aktuelle vaskekretsen. Hovedforskjellen er at kildekretsen har til kilden (tilfører) nok strøm til lasten, mens vaskekretsen bare må begrense strømmen gjennom kretsen.

Spenningsstyrt strømvask ved bruk av Op-Amp

Spenningsstyrt vaskekrets for konstantstrøm fungerer nøyaktig på samme måte som spenningsstyrt strømkildekrets som vi bygde tidligere.

For en nåværende vaskekrets endres op-amp-tilkoblingen, det vil si at den negative inngangen er koblet til en shuntmotstand. Dette vil gi den nødvendige negative tilbakemeldingen til op-amp. Så har vi en PNP-transistor, som er koblet over Op-amp-utgangen slik at op-amp-utgangspinnen kan drive PNP-transistoren. Husk alltid at en Op-Amp vil prøve å gjøre spenningen ved begge inngangene (positive og negative) like.

La oss anta at 1V-inngang er gitt over den positive inngangen til op-amp. Op-amp vil nå prøve å lage den andre negative inngangen også som 1V. Men hvordan kan dette gjøres? Utgangen fra op-amp vil slå på transistoren på en måte som den andre inngangen får 1V fra Vsupply.

Shuntmotstanden vil produsere en fallspenning i henhold til Ohms lov, V = IR. Derfor vil 1A strømstrøm gjennom transistoren skape en fallspenning på 1V. PNP-transistoren vil synke denne 1A strømmen, og op-amp vil bruke dette spenningsfallet og få ønsket 1V tilbakemelding. På denne måten vil endring av inngangsspenningen kontrollere basen så vel som strømmen gjennom shuntmotstanden. La oss nå introdusere belastningen som må kontrolleres i kretsen vår.

Som du kan se, har vi allerede designet spenningskontrollerte strømvaskkretser ved hjelp av Op-Amp. Men for praktisk demonstrasjon, i stedet for å bruke en RPS for å gi variabel spenning til Vin, la oss bruke et potensiometer. Vi vet allerede at potensiometeret vist nedenfor fungerer som en potensiell deler for å gi en variabel spenning mellom 0V og Vsupply (+).

La oss nå bygge kretsen og sjekke hvordan den fungerer.

Konstruksjon

Samme som den forrige opplæringen, vil vi bruke LM358 da det er veldig billig, lett å finne og allment tilgjengelig. Imidlertid har den to op-amp kanaler i en pakke, men vi trenger bare en. Vi har tidligere bygget mange LM358-baserte kretser, du kan også sjekke dem ut. Bildet nedenfor er en oversikt over LM358-pin-diagrammet.

Deretter trenger vi en PNP-transistor, BD140 brukes til dette formålet. Andre transistorer vil også fungere, men varmespredning er et problem. Derfor må Transistor-pakken ha et alternativ for å koble til en ekstra kjøleribbe. BD140 pinout vises i bildet nedenfor -

En annen hovedkomponent er Shunt Resistor. La oss holde oss til 47 ohm 2 watt motstand for dette prosjektet. Detaljerte nødvendige komponenter er beskrevet i listen nedenfor.

1. Op-amp (LM358)
2. PNP Transistor (BD140)
3. Shunt-motstand (47 ohm)
4. 1k motstand
5. 10k motstand
6. Strømforsyning (12V)
7. 50k potensiometer
8. Brettbrett og ekstra tilkoblingsledninger

Spenningsstyrt strømvask kretsarbeid

Kretsen er konstruert i et enkelt brødbord for testformål, som du kan se på bildet nedenfor. For å teste konstantstrømanlegget brukes forskjellige motstander som motstandsbelastning.

Inngangsspenningen endres ved hjelp av potensiometeret og strømendringene reflekteres i belastningen. Som vist på bildet nedenfor, er 0,16 A strøm senket av belastningen. Du kan også sjekke detaljert arbeid i videoen som er lenket nederst på denne siden. Men hva skjer akkurat inne i kretsen?

Som diskutert tidligere, vil op-forsterkeren under 8V-inngangen få spenningen til å falle over shuntmotstanden for 8V i tilbakemeldingspinnen. Utgangen fra op-amp vil slå på transistoren til shuntmotstanden produserer et 8V fall.

I henhold til Ohms-loven vil motstanden bare produsere et 8V fall når strømmen er 170mA (.17A). Dette er fordi spenning = strøm x motstand. Derfor er 8V =.17A x 47 ohm. I dette scenariet vil den tilkoblede motstandsbelastningen som er i serie som vist i skjematikken også bidra til strømmen. Op-amp vil slå på transistoren og samme mengde strøm vil bli senket til bakken som shuntmotstanden.

Nå, hvis spenningen er fast, uansett hvilken resistiv belastning som er koblet til, vil strømmen være den samme, ellers vil ikke spenningen over op-amp være den samme som inngangsspenningen.

Dermed kan vi si at strømmen gjennom belastningen (strømmen er senket) er lik strømmen gjennom transistoren, som også er lik strømmen gjennom shuntmotstanden. Så ved å omorganisere ligningen ovenfor, Nåværende vask ved belastning = Spenningsfall / Shunt-motstand.

Som diskutert tidligere, vil spenningsfallet være det samme som inngangsspenningen over op-amp. Derfor, Nåværende vask ved belastning = Inngangsspenning / Shunt-motstand.

Hvis inngangsspenningen endres, vil også strømmen synke gjennom lasten endres.

Designforbedringer

1. Hvis varmespredningen er høyere, kan du øke shuntmotstandseffekten. For valg av effekten av shuntmotstanden, R _w = I ^2- R kan bli brukt, hvor R _w er motstandswattstyrke og I er den maksimale strøm som flyter og R er verdien av shunt-motstand.
2. LM358 har to op-forsterkere i en enkelt pakke. Annet enn dette har mange op-amp ICer to op-forsterkere i en enkelt pakke. Hvis inngangsspenningen er for lav, kan man bruke den andre op-amp til å forsterke inngangsspenningen etter behov.