- Kas ir pastāvīgas strāvas izlietnes ķēde?
- Sprieguma kontrolēta strāvas izlietne, izmantojot Op-Amp
- Celtniecība
- Strāvas kontrolēta strāvas izlietnes ķēde darbojas
- Dizaina uzlabojumi
Strāvas avots un pašreizējā izlietne ir divi galvenie termini, ko lieto elektronikas projektēšanā, šie divi termini nosaka, cik strāva var atstāt vai ievadīt termināli. Piemēram, tipiska 8051 mikrokontrollera digitālā izejas kontakta izlietne un avota strāva ir attiecīgi 1,6 mA un 60 mA. Tas nozīmē, ka tapa var piegādāt (avotu) līdz 60uA, kad tā ir augsta, un var saņemt (izlietni) līdz 1,6 mA, ja tā ir zema. Ķēdes projektēšanas laikā mums dažreiz ir jāveido pašiem savas strāvas avota un pašreizējās izlietnes shēmas. Iepriekšējā apmācībā mēs izveidojām sprieguma kontrolētu strāvas avota ķēdi, izmantojot kopēju op-amp un MOSFET, kurus var izmantot strāvas iegūšanai uz slodzi, bet dažos gadījumos avota strāvas vietā mums būs nepieciešama pašreizējā izlietnes opcija.
Tādējādi šajā apmācībā mēs uzzināsim, kā izveidot sprieguma kontrolētu pastāvīgas strāvas izlietnes ķēdi. Sprieguma kontrolēta pastāvīgas strāvas izlietnes ķēde, kā norāda nosaukums, kontrolē caur to iegremdētās strāvas daudzumu, pamatojoties uz pielietoto spriegumu. Pirms turpināt ķēdes būvniecību, sapratīsim par pastāvīgas strāvas izlietnes ķēdi.
Kas ir pastāvīgas strāvas izlietnes ķēde?
Pastāvīgas strāvas izlietnes ķēde faktiski nogremdē strāvu neatkarīgi no slodzes pretestības, kamēr ieejas spriegums netiek mainīts. Ķēdei ar 1 omu pretestību, kuru darbina, izmantojot 1 V ieeju, pastāvīgā strāva ir 1A saskaņā ar Ohma likumu. Bet, ja Ohma likums izlemj, cik daudz strāvas plūst caur ķēdi, tad kāpēc mums ir nepieciešams pastāvīgs strāvas avots un strāvas izlietnes ķēde?
Kā redzat no iepriekš minētā attēla, strāvas avota ķēde nodrošina strāvu, lai vadītu slodzi. Saņemtās pašreizējās slodzes daudzumu izlems strāvas avota ķēde, jo tā darbojas kā strāvas padeve. Līdzīgi pašreizējā izlietnes ķēde darbojas kā zeme, atkal strāvas daudzumu, ko saņem slodze, kontrolēs pašreizējā izlietnes ķēde. Galvenā atšķirība ir tā, ka avota ķēdei avotam (padevei) jābūt pietiekamai strāvai līdz slodzei, savukārt izlietnes ķēdei ir tikai jāierobežo strāva caur ķēdi.
Sprieguma kontrolēta strāvas izlietne, izmantojot Op-Amp
Sprieguma kontrolēta pastāvīgas strāvas izlietnes ķēde darbojas tieši tāpat kā ar sprieguma vadītu strāvas avota ķēdi, kuru mēs izveidojām iepriekš.
Pašreizējai izlietnes ķēdei op-amp savienojums tiek mainīts, tas ir, negatīvā ieeja ir savienota ar šunta rezistoru. Tas nodrošinās nepieciešamās negatīvās atsauksmes op-amp. Tad mums ir PNP tranzistors, kas ir savienots pāri Op-amp izejai, lai op-amp izejas tapa varētu vadīt PNP tranzistoru. Tagad vienmēr atcerieties, ka Op-Amp mēģinās panākt, lai spriegums abās ieejās (pozitīvās un negatīvās) būtu vienāds.
Pieņemsim, ka 1 V ieeja tiek dota visā op-amp pozitīvajā ieejā. Op-amp tagad mēģinās padarīt otru negatīvo ievadi arī kā 1V. Bet kā to var izdarīt? Op-amp izeja ieslēdz tranzistoru tādā veidā, ka otra ieeja saņems 1 V no mūsu Vsupply.
Šunta rezistors radīs kritiena spriegumu saskaņā ar omu likumu, V = IR. Tāpēc strāvas plūsmas 1A caur tranzistoru radīs kritiena spriegumu 1 V. PNP tranzistors nogremdēs šo 1A strāvu, un op-amp izmantos šo sprieguma kritumu un iegūs vēlamo 1V atgriezenisko saiti. Tādā veidā, mainot ieejas spriegumu, tiks kontrolēta bāze, kā arī strāva caur šunta rezistoru. Tagad ieviesīsim slodzi, kas jākontrolē, mūsu ķēdē.
Kā redzat, mēs jau esam izstrādājuši sprieguma kontrolētas strāvas izlietnes shēmas, izmantojot Op-Amp. Bet praktiskai demonstrēšanai tā vietā, lai izmantotu RPS, lai nodrošinātu mainīgu spriegumu Vin, izmantosim potenciometru. Mēs jau zinām, ka zemāk parādītais potenciometrs darbojas kā potenciāls dalītājs, lai nodrošinātu mainīgu spriegumu no 0V līdz Vsupply (+).
Tagad izveidosim ķēdi un pārbaudīsim, kā tā darbojas.
Celtniecība
Tāpat kā iepriekšējā apmācībā, mēs izmantosim LM358, jo tas ir ļoti lēts, viegli atrodams un plaši pieejams. Tomēr tajā ir divi op-amp kanāli vienā paketē, bet mums ir nepieciešams tikai viens. Iepriekš mēs esam izveidojuši daudzas uz LM358 balstītas shēmas, kuras varat arī pārbaudīt. Zemāk redzamais attēls ir LM358 tapu diagrammas pārskats.
Tālāk mums ir nepieciešams PNP tranzistors, šim nolūkam tiek izmantots BD140. Darbosies arī citi tranzistori, taču jautājums ir par siltuma izkliedēšanu. Tāpēc Transistor paketē jābūt iespējai pievienot papildu siltuma izlietni. BD140 pinout ir parādīts zemāk esošajā attēlā -
Vēl viena galvenā sastāvdaļa ir šunta rezistors. Turēsimies pie šī projekta 47ohmu 2 vatu rezistora. Detalizēti nepieciešamie komponenti ir aprakstīti zemāk esošajā sarakstā.
- Op-amp (LM358)
- PNP tranzistors (BD140)
- Šunta rezistors (47 omi)
- 1k rezistors
- 10k rezistors
- Barošanas avots (12V)
- 50k potenciometrs
- Maizes dēlis un papildu savienojošie vadi
Strāvas kontrolēta strāvas izlietnes ķēde darbojas
Ķēde ir izveidota vienkāršā maizes dēlī testēšanas vajadzībām, kā redzat zemāk redzamajā attēlā. Lai pārbaudītu pastāvīgās strāvas iekārtu, kā rezistīvu slodzi tiek izmantoti dažādi rezistori.
Ieejas spriegums tiek mainīts, izmantojot potenciometru, un pašreizējās izmaiņas tiek atspoguļotas slodzē. Kā redzams zemāk esošajā attēlā, slodze nogremdē 0,16A strāvu. Detalizētu darbu varat arī pārbaudīt videoklipā, kas ir saistīts ar šīs lapas apakšdaļu. Bet kas tieši notiek ķēdes iekšienē?
Kā jau tika apspriests iepriekš, 8 V ieejas laikā op-amp padarīs sprieguma kritumu 8V šunta rezistorā tā atgriezeniskajā kontaktā. Op-amp izeja ieslēdz tranzistoru, līdz šunta rezistors rada 8 V kritienu.
Saskaņā ar omu likumu rezistors radīs 8 V kritumu tikai tad, ja strāvas plūsma ir 170 mA (0,17 A). Tas ir tāpēc, ka spriegums = strāva x pretestība. Tāpēc 8V = 0,17A x 47 omi. Šajā scenārijā pievienotā pretestības slodze, kas ir virknē, kā parādīts shēmā, arī veicinās strāvas plūsmu. Op-amp ieslēgs tranzistoru, un tāds pats strāvas daudzums tiks nogremdēts zemē kā šunta rezistors.
Tagad, ja spriegums ir fiksēts, neatkarīgi no pieslēgtās pretestības slodzes, strāvas plūsma būs tāda pati, pretējā gadījumā spriegums op-amp nav vienāds ar ieejas spriegumu.
Tādējādi mēs varam teikt, ka strāva caur slodzi (strāva ir nogrimusi) ir vienāda ar strāvu caur tranzistoru, kas ir vienāda ar strāvu caur šunta rezistoru. Tātad, pārkārtojot iepriekšējo vienādojumu, Pašreizējā izlietne pēc slodzes = Sprieguma kritums / Šunta pretestība.
Kā tika apspriests iepriekš, sprieguma kritums būs tāds pats kā ieejas spriegums op-amp. Tāpēc
Pašreizējā izlietne pēc slodzes = Ieejas spriegums / Šunta pretestība.
Ja tiek mainīts ieejas spriegums, mainīsies arī strāvas izlietne caur slodzi.
Dizaina uzlabojumi
- Ja siltuma izkliede ir lielāka, palieliniet šunta rezistora jaudu. Par izvēloties jaudas no šunta rezistoru, R w = I 2 R var izmantot, kur R w ir rezistors jaudas, un man ir maksimālais strāvas plūsma, un R ir vērtība šunta rezistors.
- LM358 ir divi op-ampēri vienā iepakojumā. Izņemot šo, daudziem op-amp IC ir divi op-ampēri vienā iepakojumā. Ja ieejas spriegums ir pārāk zems, var izmantot otro op-amp, lai pēc vajadzības pastiprinātu ieejas spriegumu.