Prosty generator prądu stałego wykorzystujący tranzystor

Wielu z nas, którzy pracowali z obwodami analogowymi, często spotykałoby się z terminami źródło napięcia i źródło prądu w projekcie obwodu. Podczas gdy wszystko, co zapewnia stałe napięcie, takie jak zwykłe wyjście USB 5 V lub adapter 12 V, można uznać za źródło napięcia, termin źródło prądu zawsze wydaje się pozostawać tajemnicą. Wiele obwodów, zwłaszcza tych obejmujących wzmacniacz operacyjny lub obwody przełączające, wymagałoby użycia stałego źródła prądu, aby projekt działał. Co więc oznacza obecne źródło? Jak to będzie działać i dlaczego jest potrzebne?

W tym samouczku znajdziemy odpowiedzi na te pytania, a także zbudujemy i przetestujemy prosty obwód źródła prądu stałego za pomocą tranzystora. Obwód używany w tym samouczku będzie w stanie dostarczyć stały prąd o wartości 100 mA do obciążenia, ale można go zmodyfikować za pomocą potencjometru zgodnie z wymaganiami projektowymi. Ciekawe prawda! Więc zacznijmy.

Co to jest źródło prądu stałego (CC)?

Zwykle, gdy zasilacz zasila obciążenie, mogą istnieć dwa możliwe tryby pracy, jeden to tryb pracy ze stałym napięciem (CV), a drugi to tryb pracy ze stałym prądem (CC).

W trybie CV zasilacz stabilizuje napięcie wyjściowe i zmienia prąd wyjściowy zgodnie z wymaganiami rezystancji obciążenia. Najlepszym przykładem będzie port USB 5 V, w którym napięcie wyjściowe jest ustalone na 5 V, ale w zależności od obciążenia prąd będzie się różnić. Jeśli podłączysz małą diodę, będzie pobierać mniej prądu, a jeśli podłączysz większą, będzie pobierać więcej prądu, ale napięcie na diodzie zawsze będzie wynosić 5 V.

W trybie CC, idealne źródło prądu zapewnia stały prąd wyjściowy i zmienia napięcie wyjściowe zgodnie z wymaganiami rezystancji obciążenia. Przykładem tego będzie ładowarka akumulatorów 12 V w trybie CC, w której prąd ładowania będzie ustalany przez zmienne napięcie. W przypadku, gdy bateria ma 10,5 V, po podłączeniu jej do ładowarki 1 A 12 V, prąd wyjściowy z ładowarki zawsze będzie wynosił 1 A, ale napięcie wyjściowe będzie się zmieniać, aby utrzymać ten prąd ładowania 1 A. Więc to jest miejsce, w którym wymagane są obwody prądu stałego, innym przykładem może być obwód sterownika LED prądu stałego, w którym prąd przez diodę LED musi być stały.

Proste źródło prądu stałego 100mA wykorzystujące tranzystor

W tym projekcie zbudujemy prosty tranzystorowy generator prądu stałego wykorzystujący tylko 4 komponenty. Jest to bardzo niedrogi obwód, który może zapewnić źródło prądu stałego 100 mA przy użyciu zasilacza 5 V. Posiada również potencjometr do sterowania prądem wyjściowym w zakresie od 1 do 100mA. Zapewni stały prąd, nawet jeśli wystąpią zmiany w rezystancji obciążenia. Będzie to pomocne w przypadku, gdy obwód wymaga stałego zasilania prądem bez fluktuacji. Wcześniej zbudowaliśmy również inny typ obwodu źródła prądu, zwany obwodem pompy prądowej Howlanda, a także obwód lustra prądowego, na który możesz również przyjrzeć się, jeśli jesteś zainteresowany. Spójrzmy teraz na materiały potrzebne do tego projektu.

Wymagane materiały:

1. TL431
2. BC547
3. Rezystor 2k 1%
4. Rezystor zmienny 10k
5. Rezystor 22R 1%
6. Zasilacz 5 V DC lub zasilacz.
7. Różne rodzaje rezystancji obciążenia zgodnie z wymaganiami.
8. Płytka prototypowa i podłącz przewody
9. Multimetr do testowania.

Jak podano w powyższym zestawieniu komponentów, obwód składa się tylko z dwóch aktywnych komponentów, TL431 i BC547. TL431 to regulator bocznikowy, który wykorzystuje napięcie odniesienia 2,5 V. Obsługuje prąd katodowy 1-100 mA dla operacji związanych z bocznikiem. Pakiet tego komponentu jest taki sam, jak ogólny tranzystor przewlekany. Pozostałe komponenty są komponentami pasywnymi. Aby uzyskać dokładny sygnał wyjściowy, rezystory muszą mieć tolerancję 1%.

Schemat obwodu źródła prądu stałego:

Schemat obwodu źródła prądu stałego wykorzystującego projekt tranzystora pokazano poniżej.

Powyższy obwód jest w całości podłączony w lince 5V. Obciążenie wyjściowe należy podłączyć między wyjściem a połączeniem GND. Na powyższym schemacie BC547 pracuje jako tranzystor przejściowy,