- Apakah Litar Tenggelam Arus Tetap?
- Sink arus terkawal voltan menggunakan Op-Amp
- Pembinaan
- Litar sinki arus terkawal voltan berfungsi
- Penambahbaikan Reka Bentuk
Sumber Semasa dan sink arus adalah dua istilah utama yang digunakan dalam reka bentuk elektronik, kedua istilah ini menentukan berapa banyak arus boleh keluar atau memasuki terminal. Sebagai contoh, sink dan arus sumber pin output digital Mikrokontroler 8051 khas masing-masing adalah 1.6mA dan 60uA. Maksudnya pin dapat memberikan (sumber) hingga 60uA ketika dibuat Tinggi dan dapat menerima (tenggelam) hingga 1.6mA ketika dibuat Rendah. Semasa reka bentuk litar kami, kadangkala kita perlu membina litar sumber dan sinki semasa kita sendiri. Dalam tutorial sebelumnya, kami membina litar sumber arus terkawal voltan menggunakan op-amp dan MOSFET biasa yang boleh digunakan untuk sumber arus ke beban, tetapi dalam beberapa kes, bukannya arus sumber, kita memerlukan pilihan sink semasa.
Oleh itu, dalam tutorial ini, kita akan belajar bagaimana membina litar sink arus terus yang dikawal voltan. Litar sink arus terus yang dikawal voltan, seperti namanya mengawal jumlah arus yang tenggelam melaluinya berdasarkan voltan yang dikenakan. Sebelum meneruskan pembinaan litar, mari kita fahami mengenai litar sink arus berterusan.
Apakah Litar Tenggelam Arus Tetap?
Litar sink arus berterusan sebenarnya menenggelamkan arus tanpa mengira rintangan beban selagi voltan input tidak berubah. Untuk litar dengan rintangan 1-ohm, dikuasakan menggunakan input 1V, arus tetap 1A mengikut Undang-Undang Ohms. Tetapi, jika undang-undang Ohms memutuskan berapa banyak arus yang mengalir melalui litar, maka mengapa kita memerlukan sumber arus tetap dan litar sink semasa?
Seperti yang anda lihat dari gambar di atas, litar sumber Arus menyediakan arus untuk menggerakkan beban. Jumlah beban semasa yang diterima akan ditentukan oleh litar sumber semasa kerana ia berfungsi sebagai bekalan kuasa. Begitu juga, litar sink semasa berfungsi seperti tanah, sekali lagi jumlah arus yang diterima oleh beban akan dikawal oleh litar sink semasa. Perbezaan utama adalah bahawa litar sumber mempunyai sumber (bekalan) arus yang cukup ke beban, sementara litar sink harus menghadkan arus melalui litar.
Sink arus terkawal voltan menggunakan Op-Amp
Litar sink arus terus terkawal voltan berfungsi sama seperti litar sumber arus terkawal voltan yang kami bina lebih awal.
Untuk litar sink semasa, sambungan op-amp diubah, iaitu input negatif disambungkan ke perintang shunt. Ini akan memberikan maklum balas negatif yang diperlukan kepada op-amp. Kemudian kita mempunyai transistor PNP, yang dihubungkan melintasi output Op-amp sehingga pin output op-amp dapat menggerakkan transistor PNP. Sekarang, selalu ingat bahawa Op-Amp akan berusaha menjadikan voltan pada kedua input (positif dan negatif) sama.
Mari kita anggap, input 1V diberikan pada input positif op-amp. Op-amp sekarang akan cuba menjadikan input negatif yang lain juga sebagai 1V. Tetapi bagaimana ini dapat dilakukan? Keluaran op-amp akan menghidupkan transistor dengan cara yang input lain akan mendapat 1V dari Vsupply kami.
Perintang shunt akan menghasilkan voltan penurunan mengikut undang-undang Ohms, V = IR. Oleh itu, arus arus 1A melalui transistor akan mewujudkan voltan penurunan 1V. Transistor PNP akan merendam arus 1A ini dan op-amp akan menggunakan penurunan voltan ini dan mendapat maklum balas 1V yang diinginkan. Dengan cara ini, menukar voltan input akan mengawal Base dan juga arus melalui perintang shunt. Sekarang, mari kita memperkenalkan beban yang harus dikawal ke dalam litar kita.
Seperti yang anda lihat, kami telah merancang litar sink arus voltan terkawal menggunakan Op-Amp. Tetapi untuk demonstrasi praktikal, bukannya menggunakan RPS untuk memberikan voltan berubah-ubah kepada Vin, mari gunakan potensiometer. Kita sudah tahu bahawa potensiometer yang ditunjukkan di bawah berfungsi sebagai pembahagi berpotensi untuk memberikan voltan berubah antara 0V hingga Vsupply (+).
Sekarang, mari buat litar dan periksa cara kerjanya.
Pembinaan
Sama seperti tutorial sebelumnya, kami akan menggunakan LM358 kerana sangat murah, senang dijumpai, dan banyak terdapat. Namun, ia mempunyai dua saluran op-amp dalam satu pakej, tetapi kita hanya memerlukan satu. Kami sebelumnya telah membina banyak litar berasaskan LM358 yang anda juga boleh periksa. Gambar di bawah adalah gambaran keseluruhan gambarajah pin LM358.
Seterusnya, kita memerlukan transistor PNP, BD140 digunakan untuk tujuan ini. Transistor lain juga akan berfungsi, tetapi pelesapan haba menjadi masalah. Oleh itu, pakej Transistor perlu mempunyai pilihan untuk menyambungkan heat sink tambahan. Pinout BD140 ditunjukkan pada gambar di bawah -
Komponen utama lain adalah Shunt Resistor. Mari kita gunakan 47ohms 2watt perintang untuk projek ini. Perincian komponen yang diperlukan dijelaskan dalam senarai di bawah.
- Op-amp (LM358)
- Transistor PNP (BD140)
- Perintang Shunt (47 Ohms)
- Perintang 1k
- Perintang 10k
- Bekalan kuasa (12V)
- Potensiometer 50k
- Papan Roti dan wayar penyambung tambahan
Litar sinki arus terkawal voltan berfungsi
Litar dibina di papan roti sederhana untuk tujuan pengujian seperti yang anda lihat pada gambar di bawah. Untuk menguji kemudahan arus tetap, perintang yang berbeza digunakan sebagai beban perintang.
Voltan input diubah menggunakan potensiometer dan perubahan semasa dicerminkan pada beban. Seperti yang dilihat pada gambar di bawah, arus 0.16A tenggelam oleh beban. Anda juga boleh melihat kerja terperinci dalam video yang dihubungkan di bahagian bawah halaman ini. Tetapi, apa sebenarnya yang berlaku di dalam litar?
Seperti yang telah dibincangkan sebelumnya, semasa input 8V, op-amp akan membuat penurunan voltan melintasi perintang shunt untuk 8V dalam pin maklum balasnya. Keluaran op-amp akan menghidupkan Transistor sehingga perintang shunt menghasilkan penurunan 8V.
Menurut undang-undang Ohms, perintang hanya akan menghasilkan penurunan 8V apabila aliran arus adalah 170mA (.17A). Ini kerana Voltan = rintangan x semasa. Oleh itu, 8V =.17A x 47 Ohms. Dalam senario ini, beban resistif bersambung yang secara bersiri seperti yang ditunjukkan dalam skema juga akan menyumbang kepada arus arus. Op-amp akan menghidupkan transistor dan jumlah arus yang sama akan tenggelam ke tanah dengan perintang shunt.
Sekarang, jika voltan tetap, beban resistif apa pun yang disambungkan, aliran arus akan sama, jika tidak, voltan merentasi op-amp tidak akan sama dengan voltan input.
Oleh itu, kita dapat mengatakan bahawa arus melalui beban (arus tenggelam) sama dengan arus melalui Transistor yang juga sama dengan arus melalui perintang shunt. Jadi, dengan menyusun semula persamaan di atas, Tenggelam semasa oleh beban = Kejatuhan voltan / Ketahanan Shunt.
Seperti yang dibincangkan sebelumnya, penurunan voltan akan sama dengan voltan masukan merentasi op-amp. Oleh itu, Tenggelam semasa oleh beban = Input voltan / Shunt Resistance.
Sekiranya voltan input diubah, sink arus melalui beban juga akan berubah.
Penambahbaikan Reka Bentuk
- Sekiranya pelesapan haba lebih tinggi, tingkatkan watt perintang shunt. Untuk memilih watt perintang shunt, R w = I 2 R dapat digunakan, di mana R w adalah watt perintang dan I adalah aliran arus maksimum dan R adalah nilai perintang shunt.
- LM358 mempunyai dua op-amp dalam satu pakej. Selain daripada ini, banyak op-amp IC mempunyai dua op-amp dalam satu pakej. Sekiranya voltan input terlalu rendah, seseorang boleh menggunakan op-amp kedua untuk menguatkan voltan masukan seperti yang diperlukan.