цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » Простой источник постоянного тока своими руками

Простой источник постоянного тока своими руками

Автор: Mike(admin) от 25-10-2019, 05:05

Многие из нас, кто работал с аналоговыми цепями, часто сталкивались с терминами источник напряжения и источник тока в конструкции схемы. В то время как все, что обеспечивает постоянное напряжение, например, простой выход USB 5 В или адаптер 12 В, может рассматриваться как источник напряжения, термин «источник тока» всегда остается загадкой. И многие схемы, особенно те, в которых используются операционные усилители или коммутационные цепи, потребуют от вас использования источника постоянного тока. Так что подразумевается под источником тока? Как это будет работать и зачем это нужно?


Простой источник постоянного тока своими руками

В этом уроке мы найдем ответы на эти вопросы, а также соберем и протестируем простую схему источника постоянного тока с использованием транзистора. Схема, используемая в этом руководстве, сможет выдавать постоянный ток 100 мА на вашу нагрузку, но вы можете изменить его с помощью потенциометра в соответствии с вашими проектными требованиями.


Обычно, когда блок питания управляет нагрузкой, возможны два режима работы: один – в режиме постоянного напряжения (CV), а другой – в режиме постоянного тока (CC).


В режиме CV источник питания обеспечивает постоянство выходного напряжения и изменяет выходной ток в соответствии с сопротивлением нагрузки. Лучшим примером будет ваш USB-порт на 5В, где выходное напряжение зафиксировано на уровне 5В, но в зависимости от нагрузки ток будет меняться. Если вы подключите маленький светодиод, он будет потреблять меньше тока, а если вы подключите больший, он будет потреблять больше тока, но напряжение на светодиоде всегда будет 5 В.


В режиме постоянного тока идеальный источник тока обеспечивает постоянный выходной ток и изменяет выходное напряжение в зависимости от сопротивления нагрузки. Примером этого будет зарядное устройство на 12 В в режиме CC, в котором зарядный ток будет зависеть от напряжения. В случае, если ваша батарея составляет 10,5 В, если вы подключите ее к зарядному устройству на 1 А 12 В, ваш выходной ток от зарядного устройства всегда будет 1 А, но выходное напряжение будет изменяться для поддержания этого тока зарядки 1 А. Так что именно здесь требуются цепи постоянного тока, другим примером может быть схема драйвера светодиода постоянного тока, где ток светодиода должен быть постоянным.


В этом проекте мы создадим простой транзисторный генератор постоянного тока, используя только 4 компонента. Это очень недорогая схема, которая может обеспечить источник постоянного тока 100 мА с использованием источника питания 5 В. Он также будет иметь потенциометр для управления токовым выходом в диапазоне от 1 до 100 мА. Это обеспечит постоянный ток, даже если есть изменения в сопротивлении нагрузки. Устройство будет полезно для использования, когда цепь нуждается в стабильном питании без колебаний.


Схема состоит только из двух активных компонентов, TL431 и BC547. TL431 является шунтовым регулятором, который использует опорное напряжение 2,5 В. Он поддерживает ток катода 1-100 мА для операций, связанных с шунтом. Другие компоненты являются пассивными компонентами. Резисторы должны иметь допуск 1% для точного вывода. Принципиальная схема источника постоянного тока с использованием транзистора.


Простой источник постоянного тока своими руками. Схема

Вышеприведенная схема полностью подключена к линии 5В. Выходная нагрузка должна быть подключена между выходом и заземлением. На приведенной выше схеме BC547 работает в качестве проходного транзистора. Выходной ток цепи зависит от приведенной ниже формулы, которую можно использовать для расчета выходного тока цепи источника постоянного тока:


Iout = Vref/R4 + Ika


Для этой схемы:


Iout = 100 мА или .100 A
Vref = 2,5 В
Ika = 1 мА или .001 A (Примечание: минимальный ток смещения)



В итоге:


Iout = Vref/R4 + Ika
.100 = 2.5/R4 + .001
.100 - .001 = 2.5/R4
R4 = 2.5/.099
R4 = 25 Ом (приблизительно)



Доступное самое низкое значение R4 составляет 22 Ом. Теперь значение потенциометра можно найти по той же формуле. До этого максимальный доступный ток 100 мА был достигнут резистором 22 Ом. На этот раз потенциометр снизит выходной ток до самого низкого уровня. Поскольку минимальный ток катода, требуемый для TL431, составляет 1 мА, следует предположить, что самый низкий ток будет 2 мА. Следовательно, используя ту же формулу:


Iout = Vref/VR1 + Ika
.002 = 2,5/VR1 + .001
.002 - .001 = 2.5/VR1
.001 = 2,5/VR1
VR1 = 2,5 кОм



Таким образом, доступный потенциометр с минимальным значением 2,2 кОм можно использовать для управления током. Последний расчет заключается в определении значения резистора смещения R1 по следующей формуле:


R1 = Vin/(Iout/hFE + Ika)


Для этой схемы:


Iout = 100 мА (.100A)
Vin = 5 В
hFE = 100 (Максимум)
Ika = 1 мА или .001 A
R1 = Vin/(Iout/hFE + Ika)
R1 = 5/(.100/100 + .001)
R1 = 2,5 кОм



Таким образом, доступное наименьшее значение R1 может составлять 2,2 кОм.


Транзистор BC547 действует как проходной транзистор, который управляется резистором смещения R1 и шунтирующим регулятором TL431. База транзистора фактически подключена через делитель тока. Эта схема делителя тока выполнена с использованием резистора смещения и шунтирующего регулятора. TL431 регулирует постоянный ток посредством измерения опорного напряжения. Схема собранная на макете может выглядеть следующим образом.


Простой источник постоянного тока своими руками

Для проверки схемы использовались разные нагрузки (разные значения резистора). Был использован мультиметр для измерения выходного тока цепи, и выходной ток всегда был около 100 мА, как показано на следующем изображении.


Простой источник постоянного тока своими руками

Источники постоянного тока используются во многих устройствах. В системе светодиодного освещения для операций, связанных с управлением светодиодом, требуется источник постоянного тока. Как и в портативных устройствах, в цепях зарядки аккумуляторов также применяются источники постоянного тока.




© digitrode.ru


Теги: источник тока



   Благодарим Вас за интерес к информационному проекту digitrode.ru.
   Если Вы хотите, чтобы интересные и полезные материалы выходили чаще, и было меньше рекламы,
   Вы можее поддержать наш проект, пожертвовав любую сумму на его развитие.


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

Комментарии:

Оставить комментарий