цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » Источник тока управляемый напряжением своими руками


Источник тока управляемый напряжением своими руками

Автор: Mike(admin) от 10-02-2020, 07:35

Схема источника тока, управляемого напряжением, с использованием операционного усилителя


В цепи источника тока с управлением по напряжению небольшое количество напряжения на входе будет пропорционально контролировать поток тока на выходных нагрузках. Этот тип схемы обычно используется в электронике для управления устройствами, управляемыми током, такими как биполярные транзисторы, симисторы и т.п.. Мы знаем, что в биполярном транзисторе ток, протекающий через базу транзистора, контролирует, насколько транзистор закрыт. Во многих типах схем одним из методов обеспечения такого управления является использование цепи источника тока, управляемого напряжением.


Источник тока управляемый напряжением своими руками

В этом проекте мы объясним, как можно спроектировать источник тока, управляемый напряжением, с использованием операционного усилителя, а также собрать его, чтобы продемонстрировать его работу. Схема очень проста и может быть собрана с минимальным количеством компонентов.


Чтобы понять работу этой схемы, важно знать, как работает операционный усилитель.


операционный усилитель

На изображении выше показан один операционный усилитель. Усилитель усиливает сигналы, но кроме усиления сигналов он также может выполнять математические операции. Операционный усилитель является основой аналоговой электроники и используется во многих приложениях, таких как суммирующий усилитель, дифференциальный усилитель, инструментальный усилитель, операционный усилитель и т. д.


Если мы внимательно посмотрим на изображение выше, то увидим, что у усилителя есть два входа и один выход. Эти два входа имеют знак + и -. Положительный вход называется неинвертирующим, а отрицательный – инвертирующим. Первое правило, используемое относительно усилителя, заключается в том, что разница между этими двумя входами всегда равна нулю. Для лучшего понимания давайте посмотрим на изображение ниже.


операционный усилитель

Вышеуказанная схема усилителя является схемой повторителя напряжения. Выход подключен к отрицательному выводу, что делает его усилителем с коэффициентом усиления 1x. Следовательно, напряжение, подаваемое на вход, доступно на выходе.


Как обсуждалось ранее, операционный усилитель производит дифференцирование обоих входов 0. Поскольку выход подключен к входной клемме, операционный усилитель будет генерировать то же напряжение, которое подается на другую входную клемму. Таким образом, если на вход подается 5 В, поскольку выход усилителя подключен к отрицательной клемме, он будет выдавать 5 В, что в конечном итоге подтверждает правило 5 В - 5 В = 0. Это справедливо для всех операций отрицательной обратной связи усилителей. Учитывая то же правило, давайте посмотрим на следующую схему.


Источник тока управляемый напряжением своими руками

Теперь вместо выхода операционного усилителя, подключенного непосредственно к отрицательному входу, отрицательный сигнал обратной связи выводится из шунтирующего резистора, подключенного через N-канальный полевой МОП-транзистор (MOSFET). Выход операционного усилителя подключен через затвор MOSFET. Давайте предположим, что на положительный вход операционного усилителя подается 1 В. Операционный усилитель обеспечит путь отрицательной обратной связи для напряжения 1 В любой ценой. Выход включит МОП-транзистор, чтобы подать 1 В через отрицательный вывод. Правило шунтирующего резистора – создавать падение напряжения по закону Ома, V = IR. Следовательно, падение напряжения 1 В будет происходить, если ток 1 А протекает через резистор 1 Ом. Операционный усилитель будет использовать это падение напряжения и получит желаемую обратную связь 1 В. Теперь, если мы подключим нагрузку, которая требует управления током для работы.


Источник тока управляемый напряжением своими руками

Подробная принципиальная схема источника тока, управляемого напряжением с использованием операционного усилителя, приведена на следующем рисунке.


Источник тока управляемый напряжением своими руками

Чтобы собрать эту схему, нам нужен операционный усилитель. LM358 – это очень дешевый операционный усилитель, и он идеально подходит для этого проекта, однако он имеет два канала операционного усилителя в одном корпусе, но нам нужен только один. На следующем изображении представлен обзор схемы контактов LM358.


LM358.

Далее нам нужен N-канальный MOSFET, для этого возьмем IRF540N, другие MOSFET также будут работать, но убедитесь, что корпус MOSFET предполагает подключение дополнительного радиатора, если это потребуется, и необходимо тщательно продумать выбор соответствующей спецификации МОП-транзистора по мере необходимости. Распиновка IRF540N показана на следующем изображении.


IRF540N

Третье требование – шунтирующий резистор. Давайте используем в резистор 1 Ом 2 Вт. Требуются дополнительные два резистора, один для резистора затвора MOSFET, а другой резистор обратной связи. Эти два резистора необходимы для уменьшения эффекта нагрузки. Однако падение между этими двумя резисторами незначительно.


Теперь нам нужен источник питания, поэтому возьмем настольный источник питания. В настольном блоке питания есть два канала. Один из них, первый канал используется для подачи питания на схему, а другой канал является вторым каналом, используемым для подачи переменного напряжения для управления источником тока схемы. Поскольку управляющее напряжение подается от внешнего источника, оба канала должны иметь одинаковый потенциал, поэтому клемма заземления второго канала подключается через клемму заземления первого канала. Однако это управляющее напряжение может подаваться от делителя переменного напряжения с использованием любого вида потенциометра. В таком случае достаточно одного источника питания.


Схема собрана на макетной плате для целей тестирования, как вы можете видеть на следующем изображении. Нагрузка не подключена к цепи, чтобы сделать ее почти идеальной 0 Ом (короткое замыкание) для тестирования операции управления током.


Источник тока управляемый напряжением своими руками

Входное напряжение изменяется от 0,1 В до 0,5 В, а изменения тока отражаются в другом канале. Как видно на изображении ниже, вход 0,4 В с нулевым током фактически превращается во второй канал, который потребляет 400 мА тока на выходе 9 В. Схема питается от источника питания 9 В.


Источник тока управляемый напряжением своими руками

Мы можем сказать, что ток через нагрузку (источник тока) равен току через полевой МОП-транзистор, который также равен току через шунтирующий резистор. Учтя это в математической форме, мы получим,что ток источника нагрузки = падение напряжения / сопротивление шунта. падение напряжения будет таким же, как и входное напряжение на операционном усилителе. Поэтому при изменении входного напряжения источник тока через нагрузку также изменится. Следовательно, ток на нагрузке = входное напряжение / сопротивление шунта.




© digitrode.ru


Теги: источник тока





Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий