Tervezzen egy egyszerű állandó áramú mosogató áramkört az op segítségével

Az áramforrás és az áramelnyelő két fő kifejezés, amelyet az elektronikai tervezés során használnak, ez a két kifejezés meghatározza, hogy mennyi áram távozhat vagy beléphet a terminálba. Például a mosogató és a forrás jelenlegi egy tipikus 8051 mikrokontroller digitális kimenet csap 1.6mA és 60uA volt. Ez azt jelenti, hogy a tű akár 60uA-t is képes szállítani (forrás), ha Magasra van állítva, és akár 1.6mA-t is képes (süllyeszteni), ha alacsonyra van állítva. Áramkörtervezésünk során néha meg kell építenünk saját áramforrásunkat és áramelnyelő áramköreinket. Az előző bemutatóban egy feszültség által vezérelt áramforrás áramkört építettünk közös op-amp és MOSFET használatával, amelyek felhasználhatók az áram terhelésre történő eljuttatására, de egyes esetekben az áramforrás helyett szükségünk lesz egy aktuális mosogató lehetőségre.

Ennélfogva ebben az oktatóanyagban megtanuljuk, hogyan kell felépíteni egy feszültség által vezérelt állandó áramú mosogató áramkört. A feszültség által vezérelt állandó áramú süllyesztő áramkör, ahogy a neve is sugallja, az alkalmazott feszültség alapján szabályozza a rajta keresztül süllyesztett áram mennyiségét. Mielőtt tovább folytatnánk az áramkörépítést, ismerkedjünk meg az állandó áramú mosogató áramkörrel.

Mi az állandó áramú mosogató áramkör?

Az állandó áramú mosogató áramkör valóban leereszti az áramot, függetlenül a terhelési ellenállástól, mindaddig, amíg a bemeneti feszültség nem változik. 1 ohmos ellenállású áramkör esetén, amelyet 1 V bemenet segítségével táplálnak, az állandó áram 1 A az Ohm törvény szerint. De ha Ohm-törvény dönti el, hogy mekkora áram folyik át egy áramkörön, akkor miért van szükségünk állandó áramforrásra és áramelnyelő áramkörre?

Amint a fenti képen látható, egy áramforrás áramkör biztosítja az áramot a terhelés meghajtására. Az áramterhelés mértékét az áramforrás áramköre határozza meg, mivel az tápegységként működik. Hasonlóképpen, az áramelnyelő áramkör földként működik, ismét a terhelés által kapott áram mennyiségét az áramelnyelő áramkör fogja szabályozni. A fő különbség az, hogy a forrás áramkörnek elegendő áramot kell táplálnia a forráshoz (táplálnia) a terheléshez, míg a mosogató áramkörnek csak korlátoznia kell az áramkörön keresztüli áramot.

Feszültségvezérelt áramellátó az Op-Amp segítségével

A feszültségvezérelt állandó áramú mosogató áramkör pontosan ugyanúgy működik, mint a korábban épített feszültségvezérelt áramforrás áramkör.

Áramáramlási áramkör esetén az op-amp csatlakozás megváltozik, vagyis a negatív bemenet egy söntellenálláshoz csatlakozik. Ez biztosítja a szükséges negatív visszacsatolást az op-amp felé. Ezután van egy PNP tranzisztorunk, amely az Op-amp kimeneten keresztül van összekötve, hogy az op-amp kimeneti tű meghajtja a PNP tranzisztort. Mindig emlékezzen arra, hogy egy Op-Amp megpróbálja egyenlővé tenni a feszültséget mindkét bemeneten (pozitív és negatív).

Tegyük fel, hogy 1 V bemenet adódik az op-amp pozitív bemenetén. Az Op-amp most megpróbálja a másik negatív bemenetet is 1V-ként megadni. De hogyan lehet ezt megtenni? Az op-amp kimenete bekapcsolja a tranzisztort úgy, hogy a másik bemenet 1 V-ot kapjon a Vsupply-ból.

A söntellenállás az Ohm-törvény szerint esési feszültséget produkál, V = IR. Ezért a tranzisztoron átáramló 1A áram 1V esési feszültséget hoz létre. A PNP tranzisztor elnyeli ezt az 1A áramot, az op-amp pedig ezt a feszültségesést használja és megkapja a kívánt 1V-os visszacsatolást. Így a bemeneti feszültség megváltoztatása vezérli az alapot, valamint a söntellenálláson keresztüli áramot. Vezessük be az áramkörünkbe az irányítandó terhelést.

Amint láthatja, az Op-Amp használatával már kialakítottuk a feszültség által vezérelt áramellátó áramköröket. De a gyakorlati bemutatás érdekében használjunk egy potenciométert ahelyett, hogy RPS-t használnánk a változó feszültség biztosításához Vin számára. Azt már tudjuk, hogy az alább látható potenciométer potenciálosztóként működik, hogy változó feszültséget biztosítson 0 V és V táp (+) között.

Most építsük fel az áramkört és ellenőrizzük a működését.

Építkezés

Az előző oktatóanyaghoz hasonlóan az LM358-at is használni fogjuk, mivel nagyon olcsó, könnyen megtalálható és széles körben elérhető. Ugyanakkor két op-amp csatornája van egy csomagban, de csak egy kell. Korábban sok LM358 alapú áramkört építettünk, ezeket is ellenőrizheti. Az alábbi kép áttekintést nyújt az LM358 tűs diagramról.

Ezután szükségünk van egy PNP tranzisztorra, erre a célra a BD140- et használjuk. Más tranzisztorok is működni fognak, de a hőelvezetés kérdés. Ezért a Transistor csomagnak opcióval kell rendelkeznie további hűtőborda csatlakoztatásához. A BD140 kivezetés az alábbi képen látható -

Egy másik fő komponens a Shunt Resistor. Maradjunk a projektben 47 ohmos 2 wattos ellenállásban. A szükséges komponensek részletes leírását az alábbi lista tartalmazza.

1. Op-amp (LM358)
2. PNP tranzisztor (BD140)
3. Shunt ellenállás (47 Ohm)
4. 1k ellenállás
5. 10k ellenállás
6. Tápegység (12V)
7. 50k potenciométer
8. Kenyérlemez és további csatlakozó vezetékek

Feszültség vezérelt áramú mosogató áramkör működik

Az áramkör tesztelés céljából egy egyszerű kenyérlapba van felépítve, amint az az alábbi képen látható. Az állandó áramerősség teszteléséhez különböző ellenállásokat használnak ellenállóként.

A bemeneti feszültséget a potenciométer segítségével megváltoztatják, és az áramváltozásokat a terhelés tükrözi. Amint az az alábbi képen látható, a terhelés 0,16A áramot süllyeszt el. A részletes munkát az oldal alján linkelt videóban is ellenőrizheti. De mi történik pontosan az áramkörön belül?

Amint azt korábban említettük, a 8V-os bemenet során az op-erősítő visszacsatoló tüskéjében feszültségcsökkenést okoz a söntellenálláson 8V-ra. Az op-amp kimenete bekapcsolja a tranzisztort, amíg a söntellenállás 8V-os esést nem eredményez.

Az Ohm törvény szerint az ellenállás csak akkor hoz 8 V esést, ha az áram 170mA (.17A). Ennek oka, hogy Feszültség = áram x ellenállás. Ezért 8V = 0,17A x 47 Ohm. Ebben a forgatókönyvben a kapcsolt rezisztív terhelés, amely a vázlatos ábra szerint soros, szintén hozzájárul az áram áramlásához. Az op-amp bekapcsolja a tranzisztort, és ugyanannyi áram süllyed a földre, mint a söntellenállás.

Ha rögzített a feszültség, függetlenül attól, hogy milyen ellenállási terhelést csatlakoztatunk, az áram áramlása megegyezik, különben az op-amp feszültsége nem azonos a bemeneti feszültséggel.

Így azt mondhatjuk, hogy a terhelésen átáramló áram (az áram süllyedt) megegyezik a tranzisztoron átáramló árammal, amely egyenlő a söntellenálláson átáramló áramával is. Tehát a fenti egyenlet átrendezésével

Áramelnyelő a terhelés alapján = Feszültségesés / Shunt ellenállás.

Amint azt korábban megbeszéltük, a feszültségesés megegyezik az op-erősítő bemeneti feszültségével. Ezért, Áramelnyelő a terhelés alapján = Bemeneti feszültség / Shunt ellenállás.

Ha megváltoztatja a bemeneti feszültséget, akkor a terhelésen keresztüli áramelnyelő is megváltozik.

Tervezési fejlesztések

1. Ha a hőelvezetés nagyobb, növelje a söntellenállás teljesítményét. Kiválasztására a teljesítmény a sönt ellenállás, R _w = I ² R lehet használni, ahol R _w jelentése az ellenállás teljesítmény, és azt a maximális áram, és R jelentése az értéke söntellenálláson.
2. Az LM358 két op-amperrel rendelkezik egy csomagban. Ezen kívül sok op-amp IC-nek két op-amperje van egyetlen csomagban. Ha a bemeneti feszültség túl alacsony, akkor a második op-amp-ot használhatja a bemeneti feszültség szükség szerinti erősítésére.