Дизајнирајте струјно коло напона контролисано помоћу оп

У кругу извора струје којим се управља напоном, као што назив говори, мала количина напона на улазу пропорционално ће контролисати проток струје на излазним оптерећењима. Ова врста кола се обично користи у електроници за погон уређаја који се контролишу струјом попут БЈТ, СЦР итд. Знамо да у БЈТ струја која пролази кроз базу транзистора контролише колико је транзистор затворен, ова основна струја се може обезбедити код многих типова кола, једна метода је коришћење овог напона контролисаног круга извора струје. Такође можете проверити коло константне струје које се такође може користити за погон уређаја под надзором струје.

У овом пројекту ћемо објаснити како се може дизајнирати извор струје контролисан напоном помоћу оп-амп- а и такође ћемо га изградити да покажемо свој рад. Ова врста кола напона контролисаног извора струје назива се и струјни серво. Коло је врло једноставно и може се конструисати са минималним бројем компонената.

Основе оп-амп-а

Да бисмо разумели рад овог кола, неопходно је знати како ради оперативно појачало.

Горња слика је једно оперативно појачало. Појачало појачава сигнале, али осим појачавајућих сигнала може да врши и математичке операције. О п-појачало или оперативно појачало је окосница аналогне електронике и користи се у многим апликацијама, као што су сумирајуће појачало, диференцијално појачало, инструментационо појачало, оп-амп појачало, итд.

Ако пажљиво погледамо горњу слику, постоје два улаза и један излаз. Та два улаза имају знак + и -. Позитивни улаз назива се неинвертујући улаз, а негативни улаз инвертујући улаз.

Прво правило које појачало ради је да разлика између ова два улаза увек буде нула. Да бисмо боље разумели, погледајмо слику испод -

Горњи круг појачала је круг следбеника напона. Излаз је повезан на негативни терминал што га чини појачалом од 1к појачања. Стога је напон дат на улазу доступан преко излаза.

Као што је претходно речено, оперативно појачало прави диференцијацију оба улаза 0. Како је излаз повезан преко улазног терминала, оп-појачало ће произвести исти напон који се пружа на другом улазном терминалу. Дакле, ако је 5В дато преко улаза, пошто је излаз појачала повезан на негативну стезаљку, произвест ће 5В што на крају доказује правило 5В - 5В = 0. То се дешава за све негативне повратне операције појачала.

Пројектовање извора струје контролисаног напоном

По истом правилу, погледајмо доњи круг.

Сада се уместо излаза оп-појачала који је директно повезан на негативни улаз, негативна повратна спрега изводи из ранжирног отпорника повезаног преко Н-канала МОСФЕТ-а. Излаз оп-ампера је повезан преко Мосфет капије.

Претпоставимо да је 1В улаз дат преко позитивног улаза оп-појачала. Оп-појачало ће негативну повратну спрегу учинити 1В по сваку цену. Излаз ће укључити МОСФЕТ да добије 1В преко негативног терминала. Правило ранжирног отпорника је да произведе пад напона према Омском закону, В = ИР. Према томе, 1В пад напона ће се произвести ако 1А струје протиче кроз отпор од 1 Охм.

Оптичко појачало ће искористити овај пад напона и добити жељене повратне информације од 1В. Сада, ако прикључимо терет којем је потребна струјна контрола за рад, можемо користити овај круг и поставити терет на одговарајуће место.

Детаљан дијаграм кола за извор напона под надзором Оп-Амп може се наћи на доњој слици -

Конструкција

Да бисмо конструисали ово коло, потребан нам је оптички појачавач. ЛМ358 је врло јефтин, лако је пронаћи оп-појачало и савршен је избор за овај пројекат, међутим, он има два оп-амп канала у једном пакету, али потребан нам је само један. Претходно смо направили много кола заснованих на ЛМ358, а можете их и проверити. Слика доле је преглед шеме ЛМ358 пинова.

Даље, потребан нам је Н-канални МОСФЕТ, за овај ИРФ540Н ће радити и други МОСФЕТ-ови, али побрините се да МОСФЕТ- ов пакет има могућност повезивања додатног хладњака ако је потребно и потребно је пажљиво размотрити одабир одговарајуће спецификације МОСФЕТ по потреби. Исјечак ИРФ540Н приказан је на доњој слици -

Трећи услов је ранжирни отпорник. Зауставимо се на отпору од 1 охма од 2 вата. Потребна су додатна два отпорника, један за отпорник МОСФЕТ капије, а други повратни отпорник. Ова два су потребна за смањење ефекта оптерећења. Међутим, пад између ова два отпорника је занемарљив.

Сад нам је потребан извор напајања, то је стоно напајање. На располагању су два канала за напајање са клупе. Један од њих, први канал се користи за напајање круга, а други који је други канал који служи за пружање променљивог напона за контролу изворне струје кола. Како се управљачки напон примењује из спољног извора, оба канала морају бити у истом потенцијалу, тако да је стезаљка уземљења другог канала повезана преко терминала уземљења првог канала.

Међутим, овај управљачки напон се може дати из променљивог делитеља напона помоћу било које врсте потенциометра. У таквом случају довољно је једно напајање. Због тога су за израду променљивог извора струје под напоном контролисане следеће компоненте -

1. Опционо појачало (ЛМ358)
2. МОСФЕТ (ИРФ540Н)
3. Отпорник за шант (1 Охм)
4. 1к отпорник
5. 10к отпорник
6. Напајање (12В)
7. Јединица за напајање
8. Даска за хлеб и додатне прикључне жице

Извор напона контролисан напоном

Коло је направљено у табли за потребе тестирања, као што можете видети на доњој слици. Оптерећење није повезано у струјно коло да би било готово идеално 0 Охма (кратко спојено) за тестирање тренутне радње управљања.

Улазни напон се мења са 0,1 В на 0,5 В, а промене струје се одражавају у другом каналу. Као што се види на доњој слици, улаз од 0,4 В са 0 повлачења струје је ефективно други канал за цртање 400 мА струје на излазу од 9 В. Коло се напаја напајањем од 9В.

Такође можете погледати видео на дну ове странице за детаљан рад. Реагује у зависности од улазног напона. На пример, када је улазни напон.4В, оптичко појачало ће реаговати да има исти напон.4В у свом пин-у за повратне информације. Излаз опционог појачала укључује и контролише МОСФЕТ док пад напона на ранжирном отпорнику не постане.4В.

У овом сценарију примењује се закон Охма. Отпор ће произвести пад од.4В само ако ће струја кроз отпорник бити 400мА (.4А). То је зато што је напон = струја к отпор. Према томе,.4В =.4А к 1 Охм.

У овом сценарију, ако прикључимо оптерећење (отпорно оптерећење) у серију исто као што је описано у шеми, између позитивног терминала напајања и одводног пина МОСФЕТ-а, опцијско појачало ће укључити МОСФЕТ и кроз терет и отпорник струјаће иста количина струје производећи исти пад напона као и пре.

Дакле, можемо рећи да је струја кроз оптерећење (струја се добија) једнака струји кроз МОСФЕТ која је такође једнака струји кроз ранжирни отпорник. Стављајући га у математички облик који добијамо, Струја која долази до оптерећења = Пад напона / отпор ранжирања.

Као што је претходно речено, пад напона биће исти као и улазни напон на опционом појачалу. Стога, ако се промени улазни напон, променит ће се и извор струје кроз оптерећење. Стога, Струја која долази до оптерећења = Улазни напон / отпор ранжирања.

Побољшања дизајна

1. Повећање снаге отпорника може побољшати расипање топлоте кроз ранжирни отпорник. Да би се изабрала снага напона отпорника, може се користити Р _в = И ² Р, при чему је Р _в снага отпорника, а И максимална изворна струја, а Р вредност ранжирног отпора.
2. Баш као и ЛМ358, многи оптички појачала имају по два појачала у једном пакету. Ако је улазни напон пренизак, друго неискоришћено опционо појачало може се користити за појачавање улазног напона по потреби.
3. За побољшање проблема са топлотом и ефикасношћу могу се користити МОСФЕТ-ови са малим отпором, заједно са одговарајућим хладњаком.