Penjana arus malar sederhana menggunakan transistor

Ramai di antara kita yang pernah bekerja dengan litar Analog sering kali menemui istilah sumber voltan dan sumber semasa dalam reka bentuk litar. Walaupun apa-apa yang memberikan voltan tetap seperti output USB 5V sederhana atau penyesuai 12V dapat dianggap sebagai sumber voltan, istilah sumber arus selalu kelihatan sebagai misteri. Dan banyak litar, terutama yang melibatkan Op-Amp atau beralih litar memerlukan anda menggunakan sumber arus tetap untuk membuat reka bentuk berfungsi. Jadi apa yang dimaksudkan dengan sumber semasa? Bagaimana ia akan berfungsi dan mengapa ia diperlukan?

Dalam tutorial ini kita akan menemui jawapan untuk soalan-soalan ini dan kita juga akan membina dan menguji litar sumber arus tetap yang mudah menggunakan transistor. Litar yang digunakan dalam tutorial ini akan dapat memberikan arus tetap 100mA ke beban anda tetapi anda boleh mengubahnya menggunakan potensiometer mengikut keperluan reka bentuk anda. Menarik betul! Oleh itu, mari kita mulakan.

Apakah Sumber Arus Tetap (CC)?

Biasanya apabila unit bekalan kuasa menggerakkan muatan ada dua kemungkinan mod operasi, satu adalah dengan mod operasi Constant Voltage (CV), dan yang lain oleh operasi mod Constant Current (CC)

Dalam mod CV, bekalan kuasa menjadikan voltan output tetap dan mengubah arus output seperti yang diperlukan oleh rintangan beban. Contoh terbaik ialah port USB 5V anda, di mana voltan keluaran ditetapkan pada 5V tetapi berdasarkan beban arus akan berbeza. Sekiranya anda menyambungkan led kecil, ia akan menarik arus lebih sedikit dan jika anda menyambung yang lebih besar, ia akan menarik arus lebih banyak tetapi voltan merentasi LED akan selalu 5V.

Dalam mod CC, bekalan kuasa sumber arus yang ideal menjadikan arus keluaran tetap dan mengubah voltan keluaran seperti yang diperlukan oleh rintangan beban. Contoh untuk ini ialah pengecas bateri 12V dalam mod CC di mana arus pengecasan akan tetap dengan voltan akan berubah-ubah. Sekiranya bateri anda 10.5V jika anda menyambungkannya ke pengecas bateri 1A 12V, arus keluaran anda dari pengecas akan selalu 1A tetapi voltan keluaran akan berubah-ubah untuk mengekalkan arus pengecasan 1A ini. Jadi di sinilah litar arus tetap diperlukan, contoh lain ialah litar pemacu LED arus malar di mana arus walaupun LED mesti tetap.

Sumber Arus Konstan 100mA menggunakan Transistor

Dalam projek ini, kami akan membina penjana sumber arus terus transistor sederhana dengan hanya menggunakan 4 komponen. Ini adalah litar yang sangat murah yang dapat menyediakan sumber arus tetap 100mA menggunakan bekalan kuasa 5V. Ia juga akan mempunyai potensiometer untuk mengawal output semasa dari julat 1 hingga 100mA. Ia akan memberikan arus yang stabil walaupun terdapat perubahan dalam rintangan beban. Ini akan berguna untuk digunakan apabila litar memerlukan bekalan arus yang stabil tanpa turun naik. Sebelumnya kami juga telah membina jenis litar sumber arus yang lain yang dipanggil Litar Pam Arus Howland, dan litar Cermin Arus, anda juga dapat melihatnya jika berminat. Sekarang, mari lihat bahan yang diperlukan untuk projek ini.

Bahan yang Diperlukan:

1. TL431
2. BC547
3. 2k perintang 1%
4. Perintang pemboleh ubah 10k
5. Perintang 22% 1R
6. Penyesuai 5V DC atau unit PSU.
7. Jenis rintangan beban yang berbeza mengikut keperluan.
8. Papan roti dan wayar penyambung
9. Multimeter untuk ujian.

Seperti yang dinyatakan dalam BOM di atas, rangkaian hanya terdiri dari dua komponen aktif, TL431 dan BC547. TL431 adalah pengatur shunt yang menggunakan rujukan voltan 2.5V. Ia menyokong arus katod 1-100mA untuk operasi berkaitan shunt. Pakej komponen ini sama dengan transistor lubang melalui generik. Komponen lain adalah komponen pasif. Perintang mesti berada dalam toleransi 1% untuk output yang tepat.

Diagram Litar Sumber Arus Tetap:

Gambarajah litar untuk sumber arus tetap menggunakan projek transistor ditunjukkan di bawah.

Litar di atas disambungkan sepenuhnya dalam lin 5V. Beban output perlu dihubungkan antara Output dan sambungan GND. Dalam skema di atas, BC547 berfungsi sebagai transistor pas,