Стабилизатор тока на транзисторах: Стабилизатор тока на транзисторе — RadioRadar

Содержание

Стабилизатор тока на двух транзисторах (схема, плата, сборка, испытание) — Схемка: Электронные Радиосхемы

Схема простейшего стабилизатора тока

Выше представлена очень простая схема линейного стабилизатора тока на двух транзисторах: полевом и биполярном, первый силовой, он управляет нагрузкой (на схеме светодиод), а второй (маломощный) полупроводниковый прибор задаёт режим работы первого.

Принцип работы (работа стабилизатора тока)

Пусть наша нагрузка это R, будем считать, что её сопротивление почти не изменяется (R = const), ток мы хотим неизменный (I = const), а что у нас остаётся – только выходное напряжение на источнике тока, его то и будет подбирать схема, причём не просто от балды, а именно такое, при котором через вышеупомянутою нагрузку R потечёт ровно тот ток I, на который рассчитано устройство.

А вот разбор работы самой схемы:

после подключения источника питания через резистор R1 открывается полевой транзистор, через резистор R2-открытый канал сток-исток VT1 и нагрузку (светодиод) течёт ток.
Чем больший ток, тем больше будет падать напряжения на резисторе, и когда оно достигнет значения открытия VT2 (для кремниевого биполярного примерно 0,60-0,75 В) тот откроется, через его ЭК потечёт ток от минуса к затвору VT1, тем самым прикрыв его, но не полностью, ведь R1 никуда не девается.

Примечание. Детали для данного экземпляра взяты со старых плат, в частности мощный полевой N-канальный транзистор MTD20N06V в DPAK (TO-252) исполнении с материнки, у него сопротивление открытого канала 65 мОм, а максимальное длительно приложенное напряжение затвор-исток 20 Вольт, питается схема от БП 12 Вольт (скачки напряжения не более нескольких Вольт), поэтому диод Зенера не понадобится. Биполярный транзистор – это известный BC847A в SOT-23 корпусе. Резистор R1 = 11 кОм, R2 = 2 Ом типоразмера 1205 и мощностью 0.25 Вт. Этот экземпляр предназначен для стабилизированного тока:

Iстаб = UБЭ * R2 = 0.

6 В / 2 Ом = 300 мА

Испытание

Дорожки были начерчены маркером, поэтому плата немного отличается от разработанной, крепления под винтики сделаны не были. Подключаем устройство к источнику питания (у меня был трансформатор 12В с диодным мостом и конденсатором), теперь зная, что ток относительно невелик я тупо замкнул выход амперметром, рассчитанным на измерение постоянного тока до 20А, показания ниже:

 

Это адекватный результат для такой схемы. Далее были подключены по очереди два светодиода 10 Вт с различным напряжением питания. Для СД с одним кристаллом напряжение вышло  Uвых = 2.72 В при токе Iвых = 0.31 А, при этом на входе Uпит = 10.88 В, т.е. рассеивается примерно:

P1 = (Uпит - Uвых)*Iвых = (10.88-2.72)*0.31 = 8.16*0.31 = 2.53 Вт

Для второго светодиода, в котором три кристалла соединены последовательно Uвых = 10. 32 В, Iвых 

= 0.29 А при Uпит = 11.22 В, получаем:

P2 = (Uпит - Uвых)*Iвых = (11.22-10.32)*0.31 = 0.9*0.31 = 0.279 Вт

Когда входное напряжение как можно меньше отличается от нужного напряжения питания для обеспечения требуемого тока, тогда и достигается высокий КПД (со вторым СИД η = 92%) при простоте исполнения.

Заменим резистор, определяющий выходной ток источника тока на 470 Ом, тогда получим выходной ток:

Iвых = UБЭ/R2 = 0.6 / 471 = 1276 мкА

Проверка амперметром:

Таким образом при питании 12 В подключаем светодиод 5 мм, через него проходит ток ~1.3 мА, через два/три светодиода ток будет такой же, ведь напряжения питания хватает для этого.

Ещё сделал небольшой график зависимости выходного стабильного тока от напряжения питания стабилизатора тока. Сначала происходит выход на номинальный ток (когда напряжения питания не хватает для Iст), а потом всё прекрасно, при изменении напряжения в три раза (с 10 до 30 В) изменение тока всего на 0.64 мА или 4.22%.

Увеличение стабильности

При работе часть энергии рассеивается, происходит нагрев платы и компонентов схемы, параметры плывут, а главное изменяется напряжение насыщения ( UБЭ) транзистора VT2, те самые ~0,7 В будут изменяться, что приведёт к изменению выходного тока.

ТКН (Температурный Коэффициент Напряжения) pn-перехода транзистора отрицательный, при повышении температуры UБЭ будет уменьшаться. Для термостабилизации вводим дополнительно элемент с положительным ТКН – стабилитрон (с Uст > 6.5 В), тогда при нагреве напряжение на одном компоненте (VT2) будет уменьшаться, а на другом (D1) увеличиваться, таким образом получается компенсация. В совершенстве ТКН обоих приборов должен быть равен по величине и противоположным по знаку, а нагрев происходить одинаково (именно поэтому они расположены рядом на плате).

Также добавлен ещё один транзистор VT3, который выступает источником тока для

VT2, что придаст ещё большей стабильности, т.к. при изменении напряжения питания в определённом диапазоне ток базы VT2 почти не будет изменяться.

Печатные платы

Всё уместилось на маленьком кусочке (3 на 2 см) фольгированного текстолита, тепло отводится путём крепления всей платы на кусок алюминия винтами, спроектирована она с расчётом на крепёж M2, чтобы легко и надёжно закрепить её или попросту приклеить к теплоотводу теплопроводящим клеем (Stars 922). При необходимости её можно легко уменьшить почти в два раза раза два.

Список компонентов

Видео

В конечном счете

Такой условный источник тока можно использовать как стабилизатор тока для светодиодов в автомобиле (12 В-14,4 В), с помощью него подключать лазеры к какому-то трансформатору или ИБП со скачущим напряжением в несколько вольт или использовать в схемах зарядных устройств. Но, как вы поняли использовать данное устройство можно с любой другой нагрузкой, требующей стабильного значения электрического тока. Этот стабилизатор рассеивает “лишнюю” энергию в виде теплоты, что может быть неприемлемо в ситуациях, когда разница напряжений большая и протекающий ток не мал, но, например, в условиях когда входное напряжение не сильно превышает выходное и ток стабилизации мал, почему бы и нет?

Стабилизатор тока на транзисторе, описание зарядного устройства


Стабилизатор тока на транзисторе очень напоминает стабилизатор напряжения. Эта простая схема может быть использована как стабилизатор выходного тока независимо от входного напряжения. На его основе можно изготовить зарядное устройство - тот же самый стабилизатор тока. Параметры элементов вычисляются по закону Ома.

Описание зарядного устройства

Описание зарядного устройства начнём с условий. Допустим у нас есть 9-ти вольтовый аккумулятор и мы должны зарядить его током в 40 мА.

Мы соединяем транзистор и стабилитрон как показано на схеме. Если стабилитрон будет рассчитан на напряжение стабилизации 5.6 Вольт, то из схемы хорошо понятно, что напряжение на резисторе R2 будет 5 вольт. (Это подробно рассматривалось в статье Самодельный стабилизатор). Чтобы ток через резистор составил 40 мА его сопротивление должно быть ... сколько? 🙂

Закон Ома - I = U/R
R = 5 вольт / 0.04 А
R = 125 Ом.

Если ток в 40 мА течёт через резистор R2, то большая часть этого тока течёт через переход коллектор-эмиттер, и значит через аккумулятор B. На самом деле, небольшая часть эмиттерного тока течёт через резистор R1 и через переход база-эмиттер. Мы можем компенсировать это небольшим уменьшением резистора R2. К тому же, ближайшее стандартное значение сопротивления к 125 является 120 Ом. Теперь ток через резистор R2 будет около 41 мА, а ток через аккумулятор будет около 40 мА.

Напряжение источника питания зарядного устройства

Напряжение источника питания должно состоять из суммы: напряжение аккумулятора - 9 вольт, напряжение на резисторе R2 - 5 вольт и напряжение на переходе коллектор-эмиттер, обычно чуть меньше одного вольта. Т.е. минимальное напряжение источника питания зарядного устройства должно быть 9 + 5 + 1 = 15 вольт.

Можно использовать этот простой метод для разработки простого зарядного устройства для любого NiCd или NiMh аккумулятора. Только необходимо убедиться, что значение максимального тока коллектора транзистора больше необходимого зарядного тока.


Стабилизатор тока на транзисторе

В процессе работы электрических сетей постоянно возникает необходимость в стабилизации тока. Данная процедура осуществляется с помощью специальных приборов, в число которых входит стабилизатор тока на транзисторе. Они широко применяются в различных электронных устройствах, а также при зарядке аккумуляторов всех типов. Стабилизаторы используются в интегральных микросхемах в качестве генераторов тока, создавая преобразовательные и усилительные каскады.

Простой стабилизатор тока на транзисторе

Обычные стабилизаторы тока обладают большим выходным сопротивлением, исключая тем самым влияние факторов сопротивления нагрузки и входного напряжения на величину выходного тока. Основным недостатком этих устройств является необходимость использования источника питания с высоким напряжением. В этом случае стабильность тока достигается применением резисторов с большим сопротивлением. Поэтому мощность, выделяемая резистором (P = I2 x R) при больших значениях токов может стать неприемлемой для нормальной работы системы. Гораздо лучше зарекомендовали себя стабилизаторы тока на транзисторах, которые выполняют свои функции, независимо от величины входного напряжения.

Наиболее простыми устройствами считаются диодные стабилизаторы. Благодаря им, электрические схемы значительно упрощаются, что приводит к снижению общей стоимости приборов. Работа схем становится более устойчивой и надежной. Эти качества сделали диодные стабилизаторы просто незаменимыми в обеспечении питания светодиодов. Диапазон напряжений, в котором они могут нормально функционировать, составляет 1,8-100 вольт. За счет этого становится возможным преодолевать импульсные и продолжительные изменения напряжения.

Поэтому свечение светодиодов может быть разной яркости и оттенков, в зависимости от тока, протекающего в цепи. Несколько таких светильников, включенных последовательно, работают в нормальном режиме при участии всего лишь одного диодного стабилизатора. Данная схема может быть легко преобразована, в зависимости от количества светодиодов и питающего напряжения. Необходимый ток задается стабилизаторами, включенными параллельно в светодиодную цепь.

Такие стабилизаторы установлены во многих конструкциях светодиодных светильников, в том числе применяется и стабилизатор тока на биполярном транзисторе. Это связано со свойствами светодиодов, обладающих нелинейной вольтамперной характеристикой. То есть, когда на светодиоде изменяется напряжение, изменение тока происходит непропорционально. При постепенном увеличении напряжения, вначале наблюдается очень медленное возрастание тока и свечение светодиода отсутствует. После достижения напряжением порогового значения свет появляется и одновременно наблюдается очень быстрый рост тока.

Если напряжение продолжает увеличиваться, наступает критическое возрастание тока, что приводит к сгоранию светодиода. Поэтому значение порогового напряжения всегда указывается в числе характеристик светодиодных источников света. Светодиоды повышенной мощности выделяют много тепла и должны подключаться к специальным теплоотводам.

В связи с широким разбросом порогового напряжения, все светодиоды должны подключаться к источнику питания через стабилизатор. Даже у однотипных светодиодов может быть разное прямое напряжение. Следовательно, при параллельном подключении двух источников света, через них будет проходить разный ток. Отличие может быть настолько велико, что один из светодиодов раньше времени выйдет из строя или сразу сгорит.

С помощью стабилизатора для светодиода устанавливается значение заданного тока, независимо от напряжения, приложенного к схеме. Когда напряжение превышает пороговый уровень, ток, достигнув нужного значения, дальше уже не изменяется. При дальнейшем росте напряжения, оно остается неизменным на светодиоде, а возрастает лишь на стабилизаторе.

Стабилизатор тока на полевом транзисторе схема

Скачки сетевого напряжения очень часто приводят к выходу из строя электроприборов, устройств и прочего оборудования. Для того чтобы предупредить возникновение подобных ситуаций применяются различные стабилизирующие устройства. Среди них широкой популярностью пользуются стабилизаторы тока на полевых транзисторах, обеспечивающие стабильную работу электрооборудования. В быту часто используется стабилизатор постоянного тока своими руками, схема которого позволяет решать основные задачи.

Основной функцией данных устройств является компенсация перепадов и скачков напряжения в сети. Стабилизаторы автоматически поддерживают точно заданные параметры тока. Помимо скачков тока, компенсируется изменение мощности нагрузки и температуры окружающей среды. Например, если мощность, потребляемая оборудованием, возрастет, то соответственно увеличится и потребляемый ток. Как правило это приводит к падению напряжения на сопротивлении проводов и источника тока.

Среди многих стабилизирующих устройств, наиболее надежной считается схема стабилизатора тока на полевике, в которой транзистор подключается последовательно с сопротивлением нагрузки. Это вызывает лишь незначительные изменения нагрузочного тока, тогда как значение входного напряжения постоянно меняется.

Для того чтобы знать, как работают такие стабилизаторы, нужно знать устройство и принцип действия полевых транзисторов. Данные элементы управляются электрическим полем, в связи с этим и возникло их название. Само электрическое поле возникает под действием приложенного напряжения, следовательно, все полевые транзисторы являются полупроводниковыми приборами, работающими под управлением напряжения, открывающего каналы этих устройств.

Принцип действия полевого транзистора

Полевой транзистор состоит из трех электродов – истока, стока и затвора. Вход заряженных частиц происходит через исток, а выход – через сток. Закрытие или открытие потока частиц осуществляется с помощью затвора, выполняющего функции крана. Заряженные частицы будут течь лишь при условии напряжения, которое должно быть приложено между стоком и истоком. Если напряжение отсутствует, то и тока в канале не будет. Следовательно, чем выше подаваемое напряжение, тем больше открывается кран. За счет этого ток в канале между стоком-истоком увеличивается, а сопротивление канала – уменьшается. Для источников питания предусмотрена работа полевых транзисторов в режиме ключа, обеспечивающая полное открытие или закрытие канала.

Данные свойства позволяют сделать расчет стабилизатора тока на транзисторе, обеспечивающего поддержание токовых параметров на определенном уровне. Использование полевых транзисторов определяет и принцип действия такого стабилизатора. Всем известно, что каждый идеальный источник тока обладает ЭДС, стремящейся к бесконечности и также бесконечно большим внутренним сопротивлением. Это позволяет получить ток с необходимыми параметрами, вне зависимости от сопротивления нагрузки.

В таком идеальном источнике возникает ток, который остается на одном и том же уровне, несмотря на изменения сопротивления нагрузки. Поддержание тока на неизменном уровне требует постоянного изменения величины ЭДС в диапазоне свыше нуля и до бесконечности. То есть сопротивление нагрузки и ЭДС должны изменяться таким образом, чтобы ток при этом стабильно оставался на том же уровне.

Однако на практике такая идеальная микросхема стабилизатора тока не сможет обеспечить всеми необходимыми качествами. Это связано с тем, что диапазон напряжения на нагрузке сильно ограничен и не поддерживает требуемого уровня тока. В реальных условиях источники тока и напряжения используются совместно. В качестве примера можно привести обычную сеть, напряжением 220 вольт, а также другие источники в виде аккумуляторов, генераторов, блоков питания и других устройств, вырабатывающих электроэнергию. К каждому из них могут последовательно подключаться стабилизаторы тока на полевых транзисторах. Выходы этих устройств по сути являются источниками тока с нужными параметрами.

Таким образом, зависимость нагрузки и выходных характеристик полевого транзистора оказывает влияние на значение тока при минимальном и максимальном значении входного напряжения. Однако токовые изменения незначительны и не оказывают отрицательного влияния на потребителей.

Сборка стабилизатора тока из двух транзисторов

Стабилизатор тока на полевом транзисторе

В статье расскажу, как сделать простой стабилизатор тока для светодиодов на полевом транзисторе.

Описание задумки.

Задолго до разработки фонарика на ATtiny13 мне уже доводилось работать со сверх-яркими светодиодами. И что могу сказать. Редкий радиолюбитель жаждет чтобы светодиоды перегорали, как можно чаще! :). Особенно мощные и дорогие. Вот и мне этого не хотелось и решил взяться за разработку стабилизатора тока.

Немного теории.

Мне часто задают один и тот же вопрос, мол почему именно стабилизатор тока лучше для светодиодов, а не стабилизатор напряжения. Ответ простой, но он многим не нравиться. Постараюсь пояснить на вольт-амперной характеристики(ВАХ) SMD светодиода типоразмера 3528, рисунок 1.

Рисунок 1 – Вольт-амперная характеристика(ВАХ) SMD светодиода типоразмера 3528 при 25⁰С.

Ось У – ток через светодиод.

Ось Х – падение напряжения на светодиоде.

Теперь внимание! Заявленный производителем ток для данного светодиода равен 20мА. Смотрим на рисунок и видим, что ток 20 мА приблизительно соответствует напряжению на светодиоде 3,4В. Если поднять напряжение на светодиоде до 3,5В, а это всего лишь на 0,1В больше чем его типовое напряжение, то ток увеличиться до 50мА, а это в 2,5 раза больше чем его заявленный ток. Если всё перевести в процентное соотношение, то получиться что ток возрастает в 2,5 раза, при увеличении напряжения всего лишь на 3%(округлил). Вот почему стабилизатор напряжения должен быть практически идеальным!

Теперь рассмотрим стабилизатор тока. Если стабилизировать ток 20мА, то увеличение тока на 3% даст результат – 20,6мА. Согласитесь, что это совсем другой результат и он куда лучше предыдущего!

Иногда мне пытаются доказать, что последовательное соединение светодиодов + стабилизатор напряжения лучше, чем параллельное + стабилизатор тока. Это, конечно, тема для отдельной статьи, но хочу тут немного пояснить, что параллельное соединение однозначно выигрывает.

Для примера возьмём пять светодиодов 20мА, 3,4В и соединим их последовательно и параллельно. При последовательном соединении если один светодиод перегорает и остаётся замкнутым, а такое бывает и часто, напряжение 17В(3,4В*5шт) делится между оставшимися четырьмя светодиодами в равных пропорциях (предположим что так). Получается, что падение напряжение на каждом светодиоде будет - 4,25В (17В/4шт). Ток при этом возрастает до неимоверных значений, а это приводит к последовательному перегоранию оставшихся светодиодов или части из них.

При параллельном соединении и стабилизации тока в 100мА(20мА*5шт) перегорание светодиода приведёт к увеличению тока на оставшихся всего на 5мА(20мА/4шт). Или по-другому: 100мА/4шт = 25мА – ток на каждом светодиоде. Разница очевидна! В этой статье не буду больше приводить плюсы и минусы каждого из решений, статья совсем о другом. Надеюсь пример был понятным. Мой личный выбор всегда на стороне параллельного соединения светодиодов и стабилизатора тока для них. Если и ваш тоже, то читайте дальше, как сделать несложный стабилизатор тока для светодиодов.

О схеме.

Принципиальная схема стабилизатора тока на полевом транзисторе показана на рисунке 2.

Рисунок 2.

Резистор R1 нужен для того чтобы транзистор VT2 открывался. Стабилитрон VD1 защищает затвор от перенапряжения, для транзистора P0903BDG максимальное напряжение затвор-сток – 20В. Если у вас другой транзистор, то информацию на него смотрите в даташите. Параметр этот называется Gate-Source Voltage. Если напряжение питание значительно меньше максимального напряжения затвор-сток, то можно вообще стабилитрон не ставить. Резисторы R2-R6 выполняют роль шунта. На схему добавил их побольше чтобы можно было удобно подобрать нужный номинал.

Схема работает следующим образом. В начальный момент времени транзистор VT2 открыт, ток протекает через светодиоды и шунт из резисторов R2-R6, транзистор VT1 закрыт. При протекании тока через шунт на нём падает определённое напряжение и если оно равняется напряжению открытия транзистора VT1, то он открывается и «садит» затвор транзистора VT2 на минус питания, транзистор VT2 закрывается и ток через светодиоды и шунт начинает снижаться. При снижении тока через светодиоды будет снижаться падение напряжение и на шунте, как только напряжение станет меньше чем нужно для открытия транзистора VT1, он закроется и «освободит» затвор транзистора VT2. Транзистор VT2 снова откроется и ток устремиться к светодиодам и шунту. Дальше все повторяется по кругу.

Настройка.

Настройка схемы заключается в определении необходимого тока для светодиодов и подбору номиналов резисторов шунта. Приблизительно считаю, что падение напряжение на шунте должно быть около 0,5В. Этого напряжения достаточно для открытия транзистора VT1. Хотя по даташиту напряжение база-эмиттер для транзистора BC846 – 0,66В, для отечественных – 0,7В.

В качестве примера рассчитаю для вас номиналы резисторов шунта на ток 170мА.

Сопротивление шунта(Ом) = падение напряжение на шунте(В) / ток через шунт (А), получается: Сопротивление шунта = 0,5В / 0,17А = 2,94 Ом. Полученный результат округляю до 3 Ом. Из стандартного ряда можно взять два резистора номиналом 1 Ом и 2 Ом и впаять их на плату, как R2, R3. Резисторы R4-R6 при этом исключаются из схемы.

Дальше нужно проверить какой ток стабилизирует стабилизатор. Для проверки потребуется амперметр или миллиамперметр. Прибор нужно подключить в разрыв любого из проводов питания, подать питающее напряжение, оно, кстати, должно быть больше чем типовое питание светодиодов. Лучше использовать источник питания с возможностью регулировки выходного напряжения. Подключаем, регулируем, смотрим.

В определённый момент времени ток через стабилизатор перестанет меняться – это и будет током стабилизации. Дальнейшее увеличение напряжения ничего не изменит, разве что добавит разогрев транзистора VT2. Нужно понимать, что всё избыточное напряжение будет выделяться на транзисторе VT2 в качестве тепла. Если ток стабилизации получился таким какой нужен значит подбор шунта закончен, если же ток отличается от нужного значения в большую сторону – увеличиваем сопротивление шунта, в меньшую – уменьшаем.

О печатной плате.

Печатную плату разрабатывал под SMD компоненты в программе P-CAD 2006. Размеры платы – 37x18мм, рисунок 3. Вы можете разработать свою печатную плату и прислать мне файл для размещения на сайте.

Рисунок 3.

О деталях.

Перечень деталей, необходимых для сборки стабилизатора тока, свёл в таблицу 1.

Таблица1 – перечень компонентов.

Позиционное обозначение

Наименование

Аналог/замена

R1

Резистор 10к.

SMD типоразмер 0805

R2-R6

Резисторы шунта.

SMD типоразмер 1206

VD1

Стабилитрон 9,1В.

Корпус SOD80

VT1

Транзистор биполярный BC846. Структура – n-p-n.

Корпус SOT23.

VT2

Транзистор полевой P0903BDG. Структура - n-канальный.

Корпус DPAK

Резюмирую. Во всех моих разработках со светодиодами обязательно есть стабилизатор тока. Он или простой, как в тот, что описан в статье или на операционном усилителе. Светодиоды обычно подключаю параллельно или последовательно-параллельно, всё зависит от конкретной задачи. В этой же статье рассказал, как сделать несложный стабилизатор тока для светодиодов на полевом транзисторе. Постарался объяснить, чем отличается стабилизатор напряжения от стабилизатора тока для светодиодов и что лучше. Надеюсь у меня получилось. Привёл принципиальную схему стабилизатора тока и печатную плату. Все файлы можно скачать с сайта. Приятных разработок!

Ну и фото напоследок.

BC846 datasheet.

P0903BDG datasheet.

Архив с проектом.

Стабилизаторы тока » PRO-диод

Стабилизаторы тока

25.10.2013 | Рубрика: Электроника

Бывают случаи, когда необходимо пропускать стабильный ток через светодиоды, ограничить ток зарядки аккумуляторов или испытать источник питания, а реостата под рукой нет. В этом, и не только, случае помогут специальные схемотехнические решения ограничивающие, регулирующие и стабилизирующие ток. Далее подробно рассмотрены схемы стабилизаторов и регуляторов тока

Источники тока, в отличие от источников напряжения, стабилизируют выходной ток, изменяя выходное напряжение так, чтобы ток через нагрузку всегда оставался одинаковым.
Таким образом, источник тока отличается от источника напряжения, как вода отличается от суши. Типичное применение источников тока – питание светодиодов, зарядка аккумуляторов и т.п.
Внимание! Не путайте стабилизатор тока со стабилизатором напряжения! Это может плохо кончиться =)

Простой стабилизатор тока на КРЕНке

Для этого стабилизатора тока достаточно применить КР142ЕН12 или LM317. Это регулируемые стабилизаторы напряжения способные работать с токами до 1,5А, входными напряжениями до 40В и рассеивают мощность до 10Вт (при соблюдении теплового режима).
Схема и применение показаны на рисунках ниже

Стабилизатор тока на КР142ЕН12 (LM317)

Стабилизатор тока на КРЕН в качестве зярядного устройства

Собственное потребление данных микросхем относительно невелико – около 8мА и это потребление практически не меняется при изменении тока протекающего через крен или изменения входного напряжения. Как видим, в вышеприведенных схемах, стабилизатор LM317 работает как стабилизатор напряжения, удерживая на резисторе R3 постоянное напряжение, которое можно регулировать в некоторых пределах построечным резистором R2. В данном случае R3 называется токозадающим резистором. Поскольку сопротивление R3 неизменно, то ток через него будет стабильным. Ток на входе крен будет примерно на 8мА больше.

Таким образом, мы получили простой как веник стабилизатор тока, который может применяться как электронная нагрузка, источник тока для заряда аккумуляторов и т.п.

Интегральные стабилизаторы достаточно шустро реагируют на изменение входного напряжения. Недостаток же такого регулятора тока – весьма большое сопротивление токозадающего резистора R3 и как следствие необходимость применять более мощные и более дорогие резисторы.

Простой стабилизатор тока на двух транзисторах

Достаточно широкое распространение получили простенькие стабилизаторы тока на двух транзисторах. Основной минус данной схемы – не очень хорошая стабильность тока в нагрузке при изменении питающего напряжения. Впрочем, для многих применений сгодятся и такие характеристики.

Далее показана схема стабилизатора тока на транзисторе. В данной схеме токозадающим резистором является R2. При увеличении тока через VT2, увеличится напряжение на токозадающем резисторе R2, которое при величине примерно 0,5…0,6В начинает открывать транзистор VT1. Транзистор VT1 открываясь начинает закрывать транзистор VT2 и ток через VT2 уменьшается.

Стабилизатор тока на транзисторах

Зарядка аккумуляторов

Вместо биполярного транзистора VT2, можно применить MOSFET – полевой транзистор.

Стабилитрон VD1 выбирается на напряжение 8…15В и необходим в случаях, когда напряжение источника питания достаточно велико и может пробить затвор полевого транзистора. Для мощных MOSFET это напряжение составляет порядка 20В. Далее показана схема стабилизатора тока с использованием MOSFET.

Стабилизатор тока на полевом транзисторе

Нужно учитывать, что MOSFET открываются при напряжении на затворе не менее 2В, соответственно увеличивается и напряжение, необходимое для нормальной работы схемы стабилизатора тока. При зарядке аккумуляторов и некоторых других задачах вполне достаточно будет включить транзистор VT1 с резистором R1 непосредственно к источнику питания так, как это показано на рисунке:

Стабилизатор тока на полевом транзисторе

В схемах стабилизатора тока на транзисторах необходимое значение токозадающего резистора для заданного значения тока примерно в два раза меньше, чем в схемах со стабилизатором на КР142ЕН12 или LM317. Это позволяет применить токозадающий резистор меньшей мощности.

Стабилизатор тока на операционном усилителе (на ОУ)

Если необходимо собрать регулируемый в широких пределах стабилизатор тока или стабилизатор тока с токозадающим резистором на порядок или даже два ниже, чем на схемах, показанных ранее, можно применить схему с усилителем ошибки на ОУ (операционном усилителе). Схема такого стабилизатора тока показана на рис:

Стабилизатор тока на операционном усилителе

В данной схеме токозадающим является резистор R7. ОУ DA2.2 усиливает напряжение токозадающего резистора R7 – это усиленное напряжение ошибки. ОУ DA2.1 сравнивает опорное напряжение и напряжение ошибки и регулирует состояние полевого транзистора VT1.

Обратите внимание, что схема требует отдельного питания, подаваемого на разъем XP2. Напряжение питания должно быть достаточным для работы компонентов схемы и не превышать значения напряжения пробоя затвора MOSFET VT1.

В качестве генератора опорного напряжения в схеме на рис. 7 применена микросхема DA1 REF198 с выходным напряжением 4,096В. Это достаточно дорогая микросхема, поэтому ее можно заменить обычной кренкой, а если напряжение питания схемы (+U) является стабильным, то и вовсе обойтись без стабилизатора напряжения в данной схеме. В этом случае переменный резистор R подсоединяется не к REF, а к +U. В случае электронного управления схемой вывод 3 DA2.1 можно подключить непосредственно к выходу ЦАП.

Для настройки схемы необходимо выставить ползунок переменного резистора R1 в верхнее по схеме положение, подстроечным резистором R3 установить необходимое значение тока – это значение будет максимальным. Теперь резистором R1 можно регулировать ток через VT1 от 0 до установленного при настройке максимального тока. Элементы R2, C2, R4 необходимы для предотвращения возбуждения схемы. Из-за этих элементов временные характеристики не являются идеальными, что видно по осциллограмме

Осциллограмма стабилизатора тока на ОУ

На осциллограмме луч 1 (желтый) показывает напряжение нагружаемого ИП (источника питания), луч 2 (голубой) показывает напряжение на токозадающем резисторе R7. Как видно, в течение 80 мкс через схему протекает ток в несколько раз больше установленного.

Стабилизатор тока на микросхеме импульсного стабилизатора напряжения

Иногда от стабилизатора тока требуется не только работать в широком диапазоне питающих напряжений и нагрузок, но и иметь высокий КПД. В этих случаях компенсационные стабилизаторы не годятся и на смену им приходят стабилизаторы импульсные (ключевые). Кроме того, импульсные стабилизаторы могут при небольшом входном напряжении получать высокое напряжение на нагрузке.

Далее предлагается к рассмотрению широко распространенная микросхема MAX771. Основные характеристики MAX771:

  • Напряжение питяния 2…16,5В
  • Собственное потребление 110uA
  • Выходная мощность до 15W
  • КПД при токе нагрузки 10mA…1A достигает 90%
  • Опорное напряжение 1,5V

На рисунке показан один из вариантов включения микросхемы, именно его мы и возьмем за основу нашей схемы.

MAX771 включен как повышающий стабилизатор напряжения

Упрощенно процесс стабилизации выглядит следующим образом. Резисторы R1 и R2 являются делителями выходного напряжения микросхемы, как только делимое напряжение, поступающее на вывод FB микросхемы MAX771, больше опорного напряжения (1,5V) микросхема уменьшает выходное напряжение и наоборот — если напряжение на выводе FB меньше 1,5V, микросхема увеличивает входное напряжение.

Очевидно, что если контрольные цепи изменить так, чтобы MAX771 реагировала (и соответственно регулировала) выходной ток, то мы полчим стабилизированный источник тока.
Ниже показаны модифицированная схема с ограничением выходного напряжения и вариант нагрузки.

Схема стабилизатора тока на MAX771
Нагрузка для стабилизатора тока

При небольшой нагрузке, пока падение напряжения на токоизмерительном резисторе R3 меньше 1,5V, схема на Рис.10a работает как стабилизатор напряжения, стабилизируя напряжение на уровне стабилитрона VD2 + 1,5V. Как только ток нагрузки становится достаточно большим, на R3 падение напряжения увеличивается и схема переходит в режим стабилизации тока.

Резистор R8 устанавливается в том случае, если напряжение стабилизации может быть большим — больше 16,5V. Резистор R3 является токозадающим и рассчитывается по формуле: R3 = 1,5/Iст.
Недостатком схемы является достаточно большое падение напряжения на токоизмерительном резисторе R3. Данный недостаток устраняется применением операционного усилителя (ОУ) для усиления сигнала с резистора R3. Например, если резистор требуется уменьшить в 10 раз при заданном токе, то усилитель на ОУ должен усилить напряжение падающее на R3 тоже в 10 раз.

Заключение

Итак, было рассмотрено несколько схем выполняющих функцию стабилизации тока. Конечно же, эти схемы можно улучшать, увеличивая быстродействие, точность и т.д. Можно применять в качестве датчика тока специализированные микросхемы и делать сверхмощные регулирующие элементы, но эти схемы идеально подходят в тех случаях, когда требуется быстро создать инструмент для облегчения своей работы или решения определенного круга задач.

Метки:: Стабилизатор тока

cxema.org - Три схемы простых регуляторов тока

В сети очень много схем регуляторов напряжения для самых разных целей, а вот с регуляторами тока дела обстоят иначе. И я хочу немного восполнить этот пробел, и представить вам три простые схемы регуляторов постоянного тока, которые стоит взять на вооружение, так, как они универсальны и могут быть использованы во многих самодельных конструкциях. 

Регуляторы тока по идее не многим отличается от регуляторов напряжения. Прошу не путать регуляторы тока со стабилизаторами тока, в отличии от первых они поддерживают стабильный выходной ток не зависимо от напряжения на входе и выходной нагрузки.

Стабилизатор тока - неотемлимая часть любого нормального лабораторного блока питания или зарядного устройства, предназначен он для ограничения тока подаваемого на нагрузку. В этой статье мы рассмотрим пару стабилизаторов и один регулятор общего применения. 

Во всех трех вариантах в качестве датчика тока использованы шунты, по сути низкоомные резисторы. Для увеличения выходного тока любой из перечисленных схем нужно будет снизить сопротивление шунта. Нужное значение тока выставляют вручную, как правило вращением переменного резистора. Все три схемы работают в линейном режиме, а значит силовой транзистор при больших нагрузках будет сильно нагреваться. 

Первая схема отличается максимальной простотой и доступностью компонентов.  Всего два транзистора, один из них управляющий, второй является силовым, по которому и протекает основной ток. 

Датчик тока представляет из себя низкоомный проволочный резистор. При подключении выходной нагрузки на этом резисторе образуется некоторое падение напряжения, чем мощнее нагрузка, тем больше падение. Такого падения напряжения достаточно для срабатывания управляющего транзистора, чем больше падение, тем больше приоткрыт транзистор. Резистор R1, задает напряжение смещения для силового транзистора, именно благодаря ему основной транзистор находится в открытом состоянии. Ограничение тока происходит за счет того, что напряжение на базе силового транзистора, которое было образовано резистором R1 грубо говоря затухаеться или замыкается на массу питания через открытый переход маломощного транзистора, этим силовой транзистор будет закрываться, следовательно, ток протекающий по нему уменьшается вплоть до полного нуля.

Резистор R1 по сути обычный делитель напряжения, которым  мы можем задать как бы степень приоткрытия управляющего транзистора, а следовательно, управлять и силовым транзистором ограничивая ток протекающий по нему. 

Вторая схема построена на базе операционного усилителя. Ее неоднократно использовал в зарядных устройствах для автомобильного аккумулятора. В отличии от первого варианта - эта схема является стабилизатором тока.

Как и в первой схеме тут также имеется датчик тока (шунт), операционный усилитель фиксирует падение напряжения на этом шунте, все по уже знакомой нам схеме. Операционный усилитель  сравнивает напряжение на шунте с опорным, которое задается стабилитроном. Переменным резистором мы искусственно меняем опорное напряжение. Операционный усилитель в свою очередь постарается сбалансировать напряжение на входах путем изменения выходного напряжения. 

Выход операционного усилителя управляет мощным полевым транзистором. То есть принцип работы мало чем отличается от первой схемы, за исключением того, что тут имеется источник опорного напряжения выполненный на стабилитроне. 

Эта схема также работает в линейном режиме и силовой транзистор при больших нагрузках будет сильно нагреваться.

Последняя схема построена на базе популярной интегральной микросхеме стабилизатора LM317. Это линейный стабилизатор напряжения, но имеется возможность использовать микросхему в качестве стабилизатора тока. 

Нужный ток задается переменным резистором. Недостатком схемы является то, что основной ток протекает именно по ранее указанному резистору и естественно тот нужен мощный, очень желательно использование проволочных резисторов. 

Максимально допустимый ток для микросхемы LM317 1,5 ампера, увеличить его можно дополнительным силовым транзистором. В этом случае микросхема уже будет в качестве управляющей, поэтому нагреваться не будет, взамен будет нагреваться транзистор и от этого никуда не денешься. 

Небольшое видео

Печатные платы 

 

Схема мощного стабилизатора тока на 100

В литературе не часто можно встретить описания стабилизаторов тока на 100...200 А, однако в некоторых процессах (гальваника, сварка и др.) они необходимы. На первый взгляд, для стабилизации таких токов необходимы и соответствующие мощные транзисторы.

Вашему вниманию предлагается стабилизатор тока на 150 А (с плавной регулировкой от нуля до максимума), выполненный на обычных, широко распространенных транзисторах серии КТ827. Примененное схемотехническое решение позволяет легко увеличить или уменьшить максимальный стабилизируемый ток.

Принципиальная схема

Принципиальная схема предлагаемого стабилизатора тока изображена на рис. 1. Как видно, нагрузка включена несколько необычно — в разрыв провода, соединяющего отрицательный вывод диодного моста VD5...VD8 с общим проводом устройства.

Рис. 1. Принципиальная схема мощного стабилизатора тока 150А на транзисторах.

Все мощные транзисторы VT1...VT16 включены по схеме с общим коллектором, но каждый из них нагружен на свой уравнивающий резистор (R4...R19), также соединенный с общим проводом.

Таким образом, через подключенную к розетке XS1 нагрузку стабилизатора протекает суммарный ток всех 16 транзисторов. Ток через каждый из транзисторов VT1...VT16 выбран около 9 А, что значительно меньше предельно допустимого значения для транзисторов КТ827А...КТ827В. При падении напряжения на транзисторе 10... 11 В рассеиваемая мощность достигает 100 Вт.

Разброс параметров транзисторов и сопротивлений резисторов R4...RI9 не имеет значения, так как каждый транзистор управляется своим операционным усилителем.

Выходы ОУ DA1.1...DA8.2 через транзисторы VT17...VT32 соединены с базами транзисторов VT1...VT16, а напряжения обратных связей поданы на инвертирующие входы с эмиттеров соответствующих транзисторов. ОУ поддерживают на инвертирующих входах (и, соответственно, на эмиттерах транзисторов VT1...VT16) такие же напряжения, какие имеются у них на неинвертирующих входах.

На неинвертирующие входы всех ОУ подано стабильное управляющее напряжение с резистивного делителя R2, R3, подключенного к выходу интегрального стабилизатора DA11. При изменении управляющего напряжения изменяется ток через каждый из резисторов R4...R19 и, соответственно, через общую нагрузку, подключенную к розетке XS1. Питаются ОУ от стабилизатора, выполненного на микросхемах DA9, DA10 и транзисторе VT33.

Детали и конструкция

Вместо составных транзисторов КТ827А в стабилизаторе тока можно применить транзисторы этой серии с индексами Б, В, Г или комбинации из двух транзисторов соответствующей мощности (например, КТ315 + КТ819 с любыми буквенными индексами).

Сдвоенные ОУ КР140УД20 заменимы на К157УД2 или на одинарные ОУ КР140УД6, К140УД7, К140УД14 и им подобные, стабилизатор 78L05 - на КР142ЕН5А, КР142ЕН5В или 78М05, транзисторы КТ315Е — на КТ3102, КТ603, диоды Д200 - на Д160. Вместо трансформатора ТПП232 (Т1) допустимо применение ТПП234, ТПП253 или любого другого с двумя вторичными обмотками на напряжение 16...20 В.

Резистор R1 может быть любого типа, R2 желательно применить высокостабильный, например, С2-29. Для регулирования тока нагрузки был использован переменный резистор СП5-35А (с высокой разрешающей способностью), но можно, конечно, применить и любой другой, обеспечивающий требуемую точность установки тока.

Конденсатор C3 набран из десяти конденсаторов К50-32А, С4, С6 — К50-35, остальные — любого типа. Использовать в качестве C3 один конденсатор большой емкости нельзя, так как он будет сильно перегреваться из-за того, что его выводы не рассчитаны на такие большие токи (недостаточное сечение провода).

Сдвоенные ОУ DA1...DA8, транзисторы VT17...VT32, интегральный стабилизатор напряжения DA11, резисторы R2, R3 и конденсаторы С4...С7 монтируют на печатной плате, изготовленной по чертежу, показанному на рисунке 2.

Рис. 2. Печатная плата для мощного стабилизатора тока.

Транзисторы VT1-VT16 закрепляют на теплоотводах, способных рассеять не менее 100 Вт каждый. Все 16 теплоотводов собраны в батарею, для их охлаждения применены четыре вентилятора, что позволило включать стабилизатор тока на долговременную постоянную нагрузку. Если нагрузка будет кратковременной или импульсной, можно обойтись и теплоотводами меньших размеров.

Резисторы R4...R19 изготавливают из высокоомного (манганинового или константанового) провода диаметром 1...2 мм и закрепляют на теплоотводах соответствующих им транзисторов Для охлаждения диодов VD5...VD8 используют стандартные теплоотводы, рассчитанные на установку диодов Д200 (обдув их вентилятором не требуется).

Микросхему DA9 и транзистор VT33 размещают на небольших пластинчатых теплоотводах. При монтаже стабилизатора тока нужно учитывать, что через некоторые цепи будет течь ток 150 А, поэтому их необходимо выполнить проводом соответствующего сечения.

Вторичная обмотка трансформатора Т2 должна обеспечивать напряжение около 14 В при токе нагрузки 150 А (хорошо подходит сварочный трансформатор). Падение напряжения на сопротивлении нагрузки стабилизатора должно быть не более 10 В (остальное напряжение падает на транзисторах VT1. VT16 и резисторах R4...R19).

При большем падении напряжения на нагрузке придется повысить напряжение вторичной обмотки трансформатора Т2, однако в этом случае необходимо проследить, чтобы мощность рассеяния каждого из транзисторов не превысила максимально допустимую.

Налаживание

Налаживание собранного из исправных деталей устройства сводится к установке максимального стабилизируемого тока подбором резистора R2. Это удобно сделать временно заменив последний включенным реостатом подстроечным резистором сопротивлением 1,5 - 2 кОм.

Установив его движок в положение максимального сопротивления а движок резистора R3 в верхнее (по схеме) положение и включив последовательно с нагрузкой амперметр на ток 150-200А (или просто подсоединив его к гнездам розетки XS1) включают стабилизатор в сеть и, уменьшая сопротивление подстроенного резистора, добиваются отклонения стрелки амперметра до соответствующей отметки шкалы. Затем измеряют сопротивление введенной части подстроенного резистора и заменяют его постоянным ближайшего номинала.

При максимальном токе 150А напряжение на эмиттерах транзисторов VT1 - VT16 должно быть около 1,88В. Поэтому налаживание можно проводить и по напряжению на эмиттере какого-либо из этих транзисторов, хотя точность установки тока при этом будет небольшой из-за разброса сопротивлений резисторов R4-R19.

Если необходимо увеличить или уменьшить отдаваемый в нагрузку максимальный ток можно соответственно увеличить или уменьшить число транзисторов и ОУ.

Таким образом, на основе описанного стабилизатора можно создать значительно более мощный источник тока. Подключая нагрузку к стабилизатору тока, следует помнить, что на "земляном" проводе будет плюсовой выход стабилизатора.

И. Коротков.

Строительные, рабочие и проектные типы

Так же, как ситуации, в которых нам нужно регулировать напряжение в наших конструкциях, существуют сценарии, в которых нам нужно регулировать ток, который подается в определенную часть нашей цепи. В отличие от преобразования (перехода от одного уровня напряжения к другому), которое обычно является одной из основных причин регулирования напряжения, регулирование тока обычно заключается в поддержании подаваемого тока постоянным, независимо от изменений сопротивления нагрузки или входного напряжения.Цепи (встроенные или нет), которые используются для обеспечения постоянного тока , называются (постоянными) регуляторами тока , и они очень часто используются в силовой электронике.

Хотя регуляторы тока использовались в нескольких приложениях на протяжении многих лет, возможно, до недавнего времени они не были одной из самых популярных тем в обсуждениях проектирования электроники. Текущие регуляторы теперь достигли своего рода повсеместного статуса благодаря их важным приложениям в светодиодном освещении среди других приложений.

В сегодняшней статье мы рассмотрим эти регуляторы тока и рассмотрим лежащие в их основе принципы работы, их конструкцию, типы и применение, среди прочего .

Принцип действия регулятора тока

Работа регулятора тока аналогична работе регулятора напряжения с основным отличием в параметре, который они регулируют, и величине, которую они изменяют для обеспечения своего выхода. В регуляторах напряжения ток изменяется для достижения необходимого уровня напряжения, в то время как регуляторы тока обычно включают изменения напряжения / сопротивления для достижения требуемого выходного тока.Таким образом, хотя это возможно, обычно трудно одновременно регулировать напряжение и ток в цепи.

Чтобы понять, как работают регуляторы тока, необходимо быстро взглянуть на закон Ома;

  В = ИК или I = В / П  

Это означает, что для поддержания постоянного тока на выходе эти два свойства (напряжение и сопротивление) должны поддерживаться постоянными в цепи или регулироваться таким образом, чтобы при изменении одного значения другого соответственно регулировалось для сохранения такой же выходной ток.Таким образом, регулирование тока включает в себя регулировку напряжения или сопротивления в цепи или обеспечение неизменности значений сопротивления и напряжения независимо от требований / воздействий подключенной нагрузки.

Рабочий регулятор тока

Чтобы правильно описать, как работает регулятор тока, рассмотрим приведенную ниже принципиальную схему.

Переменный резистор в приведенной выше схеме используется для представления действия регулятора тока.Предположим, что переменный резистор автоматизирован и может автоматически регулировать собственное сопротивление. Когда схема находится под напряжением, переменный резистор регулирует свое сопротивление, чтобы компенсировать изменения тока из-за изменения сопротивления нагрузки или напряжения питания. Относительно базового класса электричества вы должны помнить, что при увеличении нагрузки, которая по сути является сопротивлением (+ емкость / индуктивность), происходит эффективное падение тока, и наоборот. Таким образом, когда нагрузка в цепи увеличивается (увеличение сопротивления), а не падение тока, переменный резистор уменьшает свое собственное сопротивление, чтобы компенсировать повышенное сопротивление и обеспечить одинаковые токи.Таким же образом, когда сопротивление нагрузки уменьшается, переменное сопротивление увеличивает свое собственное сопротивление, чтобы компенсировать уменьшение, таким образом поддерживая значение выходного тока.

Другой подход к регулированию тока состоит в том, чтобы подключить достаточно высокий резистор параллельно нагрузке так, чтобы в соответствии с законами основного электричества ток протекал по пути с наименьшим сопротивлением, который в этом случае будет проходить через нагрузку с только «незначительное» количество тока, протекающего через резистор высокого номинала.

Эти изменения также влияют на напряжение, поскольку некоторые регуляторы тока поддерживают ток на выходе, изменяя напряжение. Таким образом, практически невозможно регулировать напряжение на том же выходе, на котором регулируется ток.

Конструкция регуляторов тока Стабилизаторы тока

обычно реализуются с использованием стабилизаторов напряжения на основе микросхем, таких как MAX1818 и LM317, или с использованием пассивных и активных компонентов, таких как транзисторы и стабилитроны.

Проектирование регуляторов тока с использованием регуляторов напряжения

Для разработки регуляторов тока с использованием регулятора напряжения на основе микросхемы, метод обычно включает настройку регуляторов напряжения с постоянным сопротивлением нагрузки, и обычно используются линейные регуляторы напряжения, поскольку напряжение между выходом линейных регуляторов и их землей обычно составляет Таким образом, жестко регулируемый, фиксированный резистор может быть вставлен между выводами, так что фиксированный ток течет к нагрузке.Хороший пример дизайна, основанного на этом, был опубликован Budge Ing в одной из публикаций EDN в 2016 году.

Используемая схема использует линейный стабилизатор LDO MAX1818 для создания стабилизированного источника постоянного тока на стороне высокого напряжения. Источник питания (показанный на изображении выше) был спроектирован таким образом, что он питает RLOAD постоянным током, который равен I = 1,5 В / ROUT. Где 1,5 В - предустановленное выходное напряжение MAX1818 , но его можно изменить с помощью внешнего резистивного делителя.

Для обеспечения оптимальной производительности конструкции напряжение на входной клемме MAX1818 должно быть до 2,5 В, но не выше 5,5 В, поскольку это рабочий диапазон, указанный в техническом паспорте. Чтобы удовлетворить это условие, выберите значение ROUT, которое позволяет от 2,5 В до 5,5 В между IN и GND. Например, при нагрузке, скажем, 100 Ом при 5 В VCC, устройство правильно работает с ROUT выше 60 Ом, так как это значение допускает максимальный программируемый ток 1,5 В / 60 Ом = 25 мА. Тогда напряжение на устройстве будет равно минимально допустимому: 5 В - (25 мА × 100 Ом) = 2.5В.

Другие линейные регуляторы, такие как LM317, также могут использоваться в аналогичном процессе проектирования, но одно из основных преимуществ , которые имеют микросхемы типа MAX1818 по сравнению с другими, заключается в том, что они включают тепловое отключение, которое может быть очень важным в текущем регламенте , поскольку температура ИС имеет тенденцию к нагреванию при подключении нагрузок с высокими требованиями к току.

Для стабилизатора тока на базе LM317 рассмотрите схему ниже;

LM317 сконструированы таким образом, что регулятор продолжает регулировать свое напряжение до тех пор, пока напряжение между его выходным выводом и его регулировочным выводом не станет равным 1.25 В и как таковой делитель обычно используется при реализации в ситуации регулятора напряжения. Но для нашего случая использования в качестве регулятора тока это на самом деле очень упрощает нам задачу, потому что, поскольку напряжение постоянно, все, что нам нужно сделать, чтобы сделать ток постоянным, - это просто вставить резистор последовательно между выводами Vout и ADJ. как показано на схеме выше. Таким образом, мы можем установить выходной ток на фиксированное значение, которое задается:

  I = 1,25 / R 
 

Значение R является определяющим фактором значения выходного тока.

Чтобы создать регулятор переменного тока, нам нужно только добавить переменный резистор в схему вместе с другим резистором, чтобы создать делитель на регулируемом выводе, как показано на изображении ниже.

Работа схемы такая же, как и в предыдущей, с той разницей, что ток можно регулировать в цепи, поворачивая ручку потенциометра для изменения сопротивления. Напряжение на R составляет;

  В = (1 + R1 / R2) x 1.25  

Это означает, что ток через R определяется выражением;

  I  R  = (1,25 / R) x (1+ R1 / R2). 
 

Это дает цепи диапазон тока I = 1,25 / R и (1,25 / R) x (1 + R1 / R2)

Зависит от установленного тока; Убедитесь, что номинальная мощность резистора R может выдерживать ток, протекающий через него.

Преимущества и недостатки использования LDO в качестве регулятора тока

Ниже приведены некоторые преимущества для выбора подхода линейного регулятора напряжения.

    ИС регулятора
  1. включают защиту от перегрева, которая может пригодиться при подключении нагрузок с повышенными требованиями к току.
  2. ИС регулятора
  3. имеют больший допуск для больших входных напряжений и в значительной степени поддерживают высокое рассеивание мощности.
  4. Подход ИС регулятора предполагает использование меньшего количества компонентов с добавлением лишь нескольких резисторов в большинстве случаев, за исключением случаев, когда требуются более высокие токи и подключены силовые транзисторы.Это означает, что вы можете использовать одну и ту же микросхему для регулирования напряжения и тока.
  5. Уменьшение количества компонентов может означать сокращение стоимости внедрения и времени разработки.

Недостатки:

С другой стороны, конфигурации, описанные в рамках подхода ИС регулятора, позволяют пропускать тока покоя от регулятора к нагрузке в дополнение к регулируемому выходному напряжению. Это вносит ошибку, которая может быть недопустимой в некоторых приложениях.Однако это можно уменьшить, выбрав регулятор с очень низким током покоя.

Еще одним недостатком подхода к регулятору IC является отсутствие гибкости в конструкции.

Помимо использования микросхем регуляторов напряжения, регуляторы тока также могут быть спроектированы с использованием желейных частей, включая транзисторы, операционные усилители и стабилитроны с необходимыми резисторами. Стабилитрон используется в схеме, вероятно, просто, как если бы вы помните, что стабилитрон используется для регулирования напряжения.Конструкция регулятора тока с использованием этих деталей является наиболее гибкой, поскольку их обычно легко интегрировать в существующие схемы.

Регулятор тока на транзисторах

В этом разделе мы рассмотрим два дизайна. В первом будут использованы только транзисторы, а во втором - операционный усилитель и силовой транзистор .

Для транзисторов рассмотрим схему ниже.

Регулятор тока, описанный на схеме выше, является одной из простейших конструкций регулятора тока. Это регулятор тока низкой стороны ; Подключал после нагрузки до земли. Он состоит из трех основных компонентов; управляющий транзистор (2N5551), силовой транзистор (TIP41) и шунтирующий резистор (R). Шунт, который по сути представляет собой резистор малой мощности, используется для измерения тока, протекающего через нагрузку. При включении цепи на шунте отмечается падение напряжения.Чем выше значение сопротивления нагрузки RL, тем больше падение напряжения на шунте. Падение напряжения на шунте действует как триггер для управляющего транзистора, так что чем выше падение напряжения на шунте, тем больше транзистор проводит и регулирует напряжение смещения, приложенное к базе силового транзистора, для увеличения или уменьшения проводимости с помощью резистор R1, действующий как резистор смещения.

Как и в других схемах, переменный резистор может быть добавлен параллельно шунтирующему резистору для изменения уровня тока путем изменения величины напряжения, приложенного к базе управляющего транзистора.

Регулятор тока с операционным усилителем

В качестве второго варианта проектирования рассмотрим схему ниже;

Эта схема основана на операционном усилителе , и, как и в примере с транзистором, также использует шунтирующий резистор для измерения тока. Падение напряжения на шунте подается в операционный усилитель, который затем сравнивает его с опорным напряжением, установленным стабилитроном ZD1.Операционный усилитель компенсирует любые расхождения (высокие или низкие) в двух входных напряжениях, регулируя свое выходное напряжение. Выходное напряжение операционного усилителя подключается к мощному полевому транзистору, и проводимость зависит от приложенного напряжения.

Основным отличием этой конструкции от первой является опорное напряжение, реализуемое стабилитроном. Обе эти конструкции являются линейными, и при высоких нагрузках будет выделяться большое количество тепла, поэтому к ним следует присоединить радиаторы для отвода тепла.

Преимущества и недостатки

Основным преимуществом этого подхода к проектированию является гибкость, которую он предоставляет проектировщику. Детали могут быть выбраны, а конструкция сконфигурирована по вкусу без каких-либо ограничений, связанных с внутренней схемой, которая характерна для подхода, основанного на регуляторе, основанном на ИС.

С другой стороны, этот подход имеет тенденцию быть более утомительным, трудоемким, требует большего количества деталей, громоздких, подверженных сбоям и более дорогих по сравнению с подходом на основе регуляторов.

Применение регуляторов тока

Регуляторы постоянного тока находят применение во всех видах устройств, от цепей питания до цепей зарядки аккумуляторов, драйверов светодиодов и других приложений, где необходимо регулировать фиксированный ток независимо от приложенной нагрузки.

Вот и все! Надеюсь, ты кое-что узнал.

До следующего раза!

Нужен регулятор тока? Используйте регулятор напряжения!

В этой статье, входящей в коллекцию аналоговых схем AAC, показано, как линейные регуляторы напряжения могут быть полезны в приложениях с постоянным током.

Линейные регуляторы напряжения, также (несколько неточно) называемые LDO, являются одними из наиболее распространенных электронных компонентов. Например, LM7805 приобрел почти легендарный статус и непременно был бы включен в зал славы интегральных схем, если бы такая вещь существовала. В примечании к приложению от Texas Instruments хорошо сказано: ИС линейных регуляторов «настолько просты в использовании», что они практически «надежны» и «настолько недороги», что обычно являются одними из самых дешевых компонентов в конструкции.

Действительно, линейные регуляторы удобны, эффективны и универсальны. И на самом деле они могут быть даже более универсальными, чем вы думаете. Топологии линейных регуляторов построены на отрицательной обратной связи, как показано на следующей диаграмме, взятой из того же примечания к приложению:

Схема взята из в этой заметке приложения TI .

Отрицательная обратная связь - очень полезная вещь, особенно в сочетании с фиксированным источником тока, как в случае с регулятором напряжения LT3085 от Linear Tech.На следующей диаграмме показаны внутренние функции этого устройства.

Схема взята из таблицы данных LT3085 .

В предыдущих статьях (проект по разработке датчика цвета и исследование преобразователя напряжения в ток) мы исследовали использование отрицательной обратной связи в преобразователях напряжения в ток, которые могут точно регулировать яркость светодиода. Если вы знакомы с этими методами, неудивительно, что мы действительно можем использовать стабилизатор напряжения, такой как LT3085, для генерации постоянного тока.

В этой статье мы рассмотрим простой светодиодный драйвер на основе LT3085.

Линейный регулятор и операционный усилитель

Прежде чем мы проанализируем саму схему, мы должны обсудить преимущества подхода линейного регулятора к генерации постоянного тока. Методы операционных усилителей, представленные в предыдущих статьях, несомненно, эффективны, так зачем возиться с новой техникой?

Вот некоторые моменты, которые следует учитывать:

  • Большинство операционных усилителей не рассчитаны на высокий выходной ток, поэтому схема на основе линейного регулятора позволяет избежать ограничений по выходному току типичных операционных усилителей.
  • ИС регулятора
  • имеют защиту от перегрева.
  • Линейные регуляторы
  • обеспечивают большую устойчивость к большим входным напряжениям и высокой рассеиваемой мощности.
  • Возможно, вы сможете найти одну деталь, которая подходит практически для всех ваших требований по регулированию напряжения и генерации тока. Моим наименее любимым аспектом проектирования схем / печатных плат является создание новых библиотечных компонентов, поэтому я стараюсь использовать детали, которые могут пригодиться для будущих проектов.

LT3085 как регулятор напряжения

Давайте кратко рассмотрим функцию регулирования напряжения LT3085.Эта информация поможет нам понять реализацию с текущим исходным кодом.

Вот типичная конфигурация регулятора напряжения:

Схема взята из таблицы данных LT3085 .

Источник тока (10 мкА) создает напряжение на R SET . Это напряжение появляется на неинвертирующей входной клемме усилителя. Действие отрицательной обратной связи гарантирует, что напряжение на инвертирующем выводе равно напряжению на неинвертирующем выводе; другими словами, выходное напряжение равно напряжению на R SET .Выходной конденсатор необходим для обеспечения стабильности, и транзистор, подключенный к выходу усилителя, будет выглядеть очень знакомым, если вы читали мою статью о том, как буферизовать выход операционного усилителя для более высокого тока.

От напряжения к току

Назначение регулятора напряжения - обеспечить постоянное выходное напряжение независимо от сопротивления нагрузки. Другими словами, идеальный регулятор будет выдавать напряжение, равное (например) ровно 3,3 В при подключении к нагрузке 100 кОм и ровно 3.3 В при подключении к нагрузке 5 Ом. Что, конечно, меняется, так это ток нагрузки, который полностью определяется сопротивлением нагрузки (потому что напряжение на нагрузке не меняется).

Что же произойдет, если мы дадим идеальному регулятору напряжения фиксированное сопротивление нагрузки? Если напряжение нагрузки не меняется и сопротивление нагрузки не меняется, и если закон Ома все еще действует, то ток тоже не изменится.

Вуаля: текущий источник.

На следующей диаграмме показано, как использовать LT3085 для решения задач, связанных с управлением светодиодами.

Схема взята из таблицы данных LT3085 .

Вот как это работает:

  • Внутренний источник тока посылает 10 мкА через R1, генерируя напряжение, которое будет равно выходному напряжению (т. Е. Напряжению на R2).
  • Это выходное напряжение постоянно (потому что сопротивление R1 и значение внутреннего источника тока постоянны).
  • Это постоянное выходное напряжение будет создавать постоянный ток через R2, потому что сопротивление R2 постоянно.
  • Инвертирующая входная клемма усилителя не подает ток, поэтому почти весь ток R2 исходит от положительного источника питания через транзистор, подключенный к выходной клемме усилителя. (Я говорю «почти», потому что ток эмиттера BJT является суммой тока базы и тока коллектора, но ток базы намного меньше, чем ток коллектора.)
  • Светодиод включен последовательно с коллектором BJT, и, таким образом, ток через светодиод фиксирован и (почти) равен току, протекающему через R2.

Ток через светодиод можно изменить, изменив значение R1 или R2; как показано в следующем уравнении, ток светодиода - это просто значение внутреннего источника тока, умноженное на отношение R1 к R2.

$$ I_ {LED} = \ frac {((10 \ mu A) \ times R1)} {R2} = 10 \ mu A \ \ times \ frac {R1} {R2} $$

Я бы назвал это довольно удобной схемой: процесс проектирования чрезвычайно прост, и требуется лишь несколько компонентов.Если вы замените один из резисторов потенциометром, в результате получится высокоточный светодиодный драйвер с регулируемым током с широким диапазоном входных напряжений и защитой от перегрева, который может обеспечивать ток до 500 мА.

И, конечно, это не ограничивается светодиодами; Вы могли бы так же легко использовать его, скажем, с резистивным нагревательным элементом. Это позволит вам генерировать постоянное тепло (потому что P = I 2 R), несмотря на колебания напряжения питания.

Заключение

Мы обсудили простой, но высокопроизводительный источник тока, основанный на микросхеме стабилизатора напряжения от Linear Tech.Я предполагаю, что аналогичные топологии регуляторов доступны и у других производителей.

Мне нравится всегда включать моделирование SPICE в статьи «Сборник аналоговых схем», но в данном случае это казалось действительно ненужным. Однако перед написанием статьи я подтвердил, что LTspice действительно включает компонент LT3085 (в папке «[PowerProducts]»). Поэтому, хотя я не проводил симуляцию, я обязательно использовал деталь, которую можно было бы легко смоделировать, если вы хотите исследовать эту схему дальше.

Регуляторы тока

Регуляторы тока

Теперь вы должны знать, как работают регуляторы напряжения для обеспечения постоянного выходного напряжения. В в некоторых цепях может потребоваться регулировка токового выхода. Схема, которая обеспечивает постоянный ток на выходе, называется регулятором постоянного тока или просто ТОК РЕГУЛЯТОР. Схема, показанная на рисунке 4-40, представляет собой упрощенную схему для тока. регулятор.Переменный резистор, показанный на схеме, используется для иллюстрации концепции. действующего регулирования. Изучая регуляторы напряжения, вы должны знать, что переменный резистор не реагирует достаточно быстро, чтобы компенсировать изменения. Уведомление что в эту цепь включен амперметр, чтобы указать, что показанная цепь что из текущего регулятора. Когда схема работает правильно, текущее показание амперметр остается постоянным. В этом случае переменный резистор (R V ) компенсирует изменения нагрузки или входного постоянного напряжения.Адекватное текущее регулирование приводит к потере регулирования напряжения. Изучая показанную схему, следует вспомнить что любое увеличение сопротивления нагрузки вызывает падение тока. Для поддержания постоянного тока, сопротивление R V должно быть уменьшено всякий раз, когда сопротивление нагрузки увеличивается. Это приводит к тому, что общее сопротивление остается постоянным. Увеличение входное напряжение необходимо компенсировать увеличением сопротивления R В , тем самым поддерживая постоянный ток.Работа регулятора тока аналогичен регулятору напряжения. Основное отличие в том, что регулируется ток. а другой регулирует напряжение.

Рисунок 4-40. - Регулятор тока (упрощенно).

Поскольку использование переменного резистора не является практичным способом контроля колебаний тока или вариант, используются транзистор и стабилитрон вместе с необходимыми резисторами.Напомним, стабилитрон обеспечивает постоянное опорное напряжение. Схема показана на Рисунок 4-41 - это схема регулятора тока. За исключением добавления R1, Схема, показанная на рисунке, аналогична схеме последовательного регулятора напряжения. Резистор подключается последовательно с нагрузкой и определяет любые изменения тока нагрузки. Уведомление падение напряжения на R1 и отрицательная полярность напряжения, приложенного к эмиттеру Q1. Полярность напряжения является результатом тока, протекающего через R1, и это отрицательное напряжение выступает против смещения вперед для Q1.Однако, поскольку регулируемое напряжение на CR1 имеет противоположной полярности, фактическое смещение транзистора - это разница между двумя напряжения. Вы должны увидеть, что цель R2 - функционировать как ограничивающий ток. резистор для стабилитрона.

Рисунок 4-41. - Регулятор тока.

Назначение регулятора тока - обеспечить постоянный ток независимо от изменения входного напряжения или тока нагрузки.Схема, показанная на рисунке 4-42, показывает, что цепи, рассчитанной на постоянный ток 400 миллиампер. Вольтметры бывают показано на схеме, чтобы подчеркнуть падение напряжения на определенных компонентах. Эти напряжения помогут понять, как работает регулятор тока. Падение напряжения через переход база-эмиттер Q1 составляет 0,6 вольт. Это напряжение - разница между напряжение стабилитрона и падение напряжения на R1. Прямое смещение 0,6 В Q1 позволяет правильная работа транзистора.Выходное напряжение на R L составляет 6 вольт как показывает вольтметр. При регулируемом выходном токе 400 мА сопротивление транзистора (R Q1 ) составляет 9 Ом. Это можно доказать с помощью закона Ома. и значения, показанные на схеме. В этом случае ток (I) равен напряжению падение (E) деленное на сопротивление (R). Следовательно:

12 вольт, разделенное на 30 Ом, равняется 0,4 ампера или 400 миллиампер.

Рисунок 4-42.- Регулятор тока (со схемными значениями).

Поскольку вы знакомы с базовой схемой регулирования тока, давайте рассмотрим подробно описать, как различные компоненты работают для поддержания постоянного выходного сигнала 400 мА. См. Схему, показанную на рисунке 4-43. Помните, что уменьшение сопротивления нагрузки вызывает соответствующее увеличение тока. В показанном примере сопротивление нагрузки R L упало с 15 Ом до 10 Ом.Это приводит к большему падению напряжения на R1. из-за повышенного тока. Падение напряжения увеличилось с 2,4 вольт до 2,5 вольта. Конечно, падение напряжения на CR1 остается постоянным на уровне 9 вольт из-за его регулирующая способность. Из-за повышенного падения напряжения на R1 прямое смещение на Q1 теперь 0,5 вольт. Поскольку прямое смещение Q1 уменьшилось, сопротивление транзистор увеличивается с 9 Ом до 14 Ом. Обратите внимание, что увеличение сопротивления на 5 Ом на транзисторе соответствует уменьшению сопротивления нагрузки на 5 Ом.Таким образом общее сопротивление вокруг внешнего контура цепи остается постоянным. Поскольку схема представляет собой регулятор тока, вы знаете, что выходное напряжение будет изменяться в зависимости от регулятора поддерживает постоянный выходной ток. На рисунке выходное напряжение уменьшено до 4 вольт, которое вычисляется умножением тока (I) на сопротивление (R) (400 мА X 10 Ом = 4 вольта).

Рисунок 4-43. - Регулятор тока (с уменьшением R L ).

Q.36 На рисунке 4-40 при увеличении сопротивления нагрузки (R L ), сопротивление R V увеличивается / уменьшается (какой именно) для компенсации перемена.
Q.37 На рисунке 4-43 любое уменьшение прямого смещения база-эмиттер в первом квартале приводит к отклонению. увеличение / уменьшение (какой именно) сопротивления транзистора.

Отсутствует

Код 404 страница не найдена.К сожалению, страница отсутствует или перемещена.

Ниже приведены основные подразделы этого сайта.


  • Главная страница General Electronics
  • Мой канал YouTube Electronics
  • Проекты микроконтроллеров Arduino
  • Raspberry Pi и Linux
  • Возвращение к регистрам порта Arduino
  • Digispark ATtiny85 с расширителем GPIO MCP23016
  • Программа безопасного построения H-моста
  • Построить управление двигателем с H-мостом без фейерверков
  • H-мост MOSFET для Arduino 2
  • Гистерезис компаратора и триггеры Шмитта
  • Учебное пособие по теоретическим схемам компаратора
  • Работа и использование фотодиодных схем
  • Реле постоянного тока на полевых МОП-транзисторах с оптопарой и фотоэлектрическими драйверами
  • Подключение твердотельных реле Crydom MOSFET
  • Учебное пособие по схемам фотодиодных операционных усилителей
  • Входные цепи оптопары для ПЛК
  • h21L1, 6N137A, FED8183, TLP2662 Оптопары с цифровым выходом
  • Цепи постоянного тока с LM334
  • LM334 Цепи CCS с термисторами, фотоэлементами
  • LM317 Цепи источника постоянного тока
  • TA8050P Управление двигателем с Н-мостом
  • Оптическая развязка органов управления двигателем с Н-образным мостом
  • Управление двигателем с Н-мостом на всех NPN-транзисторах
  • Базовые симисторы и тиристоры
  • Твердотельные реле переменного тока с симисторами
  • Светоактивированный кремниевый управляемый выпрямитель (LASCR)
  • Базовые схемы транзисторных драйверов для микроконтроллеров
  • ULN2003A Транзисторная матрица Дарлингтона с примерами схем
  • Учебное пособие по использованию силовых транзисторов Дарлингтона TIP120 и TIP125
  • Управление силовыми транзисторами 2N3055-MJ2955 с транзисторами Дарлингтона
  • Общие сведения о биполярных транзисторных переключателях
  • Учебное пособие по переключению N-канального силового полевого МОП-транзистора
  • Учебное пособие по переключателю P-Channel Power MOSFET
  • Построение транзисторного управления двигателем с H-мостом
  • Управление двигателем с Н-мостом и силовыми МОП-транзисторами
  • Другие примеры схем Н-моста силового полевого МОП-транзистора
  • Построение мощного транзисторного управления двигателем с H-мостом
  • Теория и работа конденсаторов
  • Построить вакуумную трубку 12AV6 AM-радио
  • Катушки для высокоселективного кристаллического радио
  • Добавление двухтактного выходного каскада к аудиоусилителю Lm386
  • Выпрямитель источника питания
  • Основные силовые трансформаторы
  • Цепи стабилизатора транзистора-стабилитрона
  • Уловки и подсказки для регуляторов напряжения серии LM78XX
  • Биполярные источники питания
  • Создайте регулируемый источник питания 0-34 В с Lm317
  • Использование датчиков Холла с переменным током
  • Использование переключателей и датчиков на эффекте Холла
  • Использование ратиометрических датчиков на эффекте Холла
  • Использование датчиков Холла с Arduino-ATMEGA168
  • Простой преобразователь от 12-14 В постоянного тока до 120 В переменного тока
  • Глядя на схемы оконного компаратора
  • Автоматическое открытие и закрытие окна теплицы
  • La4224 Усилитель звука мощностью 1 Вт
  • Управление двигателем H-Bridge с силовыми МОП-транзисторами Обновлено
  • Обновлено в сентябре 2017 г .:
  • Веб-мастер
  • Раскрытие Бристоль, Юго-Западная Вирджиния
  • Наука и технологии
  • 2017 Обновления и удаления веб-сайта
  • Электроника для хобби
  • Конституция США
  • Христианство 101
  • Религиозные темы
  • Эл. Почта

»Главная " Эл. адрес »Пожертвовать " Преступление »Электроника для хобби
» Защита окружающей среды »Расизм »Религия »Бристоль VA / TN

»Архив 1 »Архив 2 »Архив 3 »Архив 4 »Архив 5
» Архив 6 »Архив 7 »Архив 8 »Архив 9


Веб-сайт Авторские права Льюис Лофлин, Все права защищены.

Ограничитель тока для регулятора напряжения с использованием транзистора

Когда количество тока, требуемого от источника питания, превышает его максимальную мощность, нам нужен ограничитель тока . (Защита от перегрузки по току)

Стабилизатор напряжения, который мы используем, состоит из стабилитрона и проходного транзистора. Если ток, требуемый в нагрузке, превышает максимальный ток коллектора транзистора, транзистор может быть поврежден. Чтобы избежать этой проблемы, необходимо иметь схему, защищающую от сверхтоков.

Как работает ограничитель тока (защита от перегрузки по току)?

Показанная схема ограничивает ток до безопасного уровня. Мы включили транзистор и дополнительный резистор к стабилизатору напряжения «Транзистор - стабилитрон» (оригинальная схема). Когда регулятор напряжения работает, ток, который проходит через нагрузку, также проходит через резистор R.

Напряжение на резисторе R равно: VR = I x R (закон Ома), и это то же напряжение, что и на резисторе R. переход база-эмиттер транзистора Т2.Резистор R имеет заданное фиксированное значение. Единственная ситуация, которая может вызвать изменение напряжения VR, - это изменение тока нагрузки, проходящего через резистор R.

Пока напряжение на резисторе ниже 0,7 В, транзистор T2 выключен и источник напряжения работает. как обычно. Если происходит увеличение тока нагрузки (IL), падение напряжения на резисторе R увеличивается, и когда оно достигает 0,7 В, транзистор T2 начинает проводить.

Коллектор транзистора Т2 соединен с базой транзистора Т1, который является проходным транзистором регулятора.

Когда электрический ток в нагрузке превышает максимальное значение, транзистор T2 начинает проводить и забирает немного базового тока транзистора T1, что, в свою очередь, снижает ток коллектора IL (ток нагрузки).

Примечание. Помните, что Ic = β Ib. При фиксированном β, если мы уменьшаем базовый ток (Ib), мы уменьшаем ток коллектора (Ic).

Мы можем спроектировать схему регулятора напряжения, подобную этой, для определенной максимальной токовой нагрузки.

Например:


1- Мы хотим разработать регулятор напряжения с ограничителем тока .Максимально допустимый ток 0,5 ампера.

Мы знаем, что напряжение база-эмиттер (Vbe) транзистора T2 составляет 0,7 вольт, а допустимый максимальный ток составляет 0,5 ампер. Резистор, который будет использоваться для достижения нашей цели:

R = Vbe / ILmax = 0,7 В / 0,5 А = 1,4 Ом. Мы можем использовать резистор на 1,5 Ом.

Мощность резистора: (Закон Джоуля)

P = I 2 x R = 0,5 2 x 1,5 = 0,375 Вт. Мы можем использовать резистор 1,5 Ом, ½ Вт.


2- Мы хотим разработать регулятор напряжения с ограничителем тока .Максимально допустимый ток - 2 ампера.

Мы знаем, что напряжение база-эмиттер (Vbe) транзистора T2 составляет 0,7 вольт, а допустимый максимальный ток составляет 2 ампера. Резистор, который будет использоваться для достижения нашей цели:

R = Vbe / ILmax = 0,7 В / 2 ампера. = 0. 35 Ом. Мы можем использовать резистор на 0,33 Ом.

Мощность резистора: (Закон Джоуля)

P = I 2 x R = 2 2 x 0,33 = 1,32 Вт. Мы можем использовать резистор на 0,33 Ом, 2 Вт.

Электроника - Однотранзисторный регулятор напряжения и тока - iTecTec

Я разрабатываю лабораторный источник питания для себя в качестве возможности для обучения.Однако в моем дизайне я наткнулся на препятствие. Я пытаюсь использовать один МОП-транзистор Vishay IRF520 в качестве линейного регулятора DIY для регулирования как текущего напряжения , так и . Я не могу найти никаких стабилизаторов LDO с однополюсной регулировкой почти до 0 В, кроме Linear Technologies LT3083, но у LT3083 есть несколько ошибок в его максимальных номиналах, особенно в отношении входного напряжения. Следовательно, регулятор DIY.

Причина в спецификациях моей конструкции источника питания и в архитектуре:

  • Одинарный источник питания для тестовой нагрузки
  • Линейное регулирование как тока , так и напряжения
  • Выходное напряжение регулируется от 0 В (или как можно ближе ) до 20 В
  • Ограничение тока регулируется от 0 А (или как можно ближе к 2 А)
  • Управление микроконтроллером

Вот разбивка текущей архитектуры источника питания:

  • Архитектура повторителя напряжения с использованием 4-переключателя понижающего-повышающего напряжения -режим предварительного регулятора
    • Выходное напряжение 2-22 В @ 2.Максимальный ток 5 А
    • Эти 22 В макс. От предварительного регулятора превышают макс. Входные 18 В на LT3083, если выход замкнут на землю
  • Входное и выходное напряжение и ток, измеряемые с помощью операционных усилителей
    • Датчики напряжения используют простой - инвертирование повторителя напряжения на резистивном делителе 1/10
    • В датчиках тока используются дифференциальные усилители с коэффициентом усиления 5 на шунтирующих резисторах 200 мОм через АЦП, ЦАП и ePot на шине I²C
    • Операционные усилители питаются от того же источника питания 12 В, что и предварительный регулятор smps, для обеспечения стабильной работы операционного усилителя

    Части, не показанные на прилагаемом снимке экрана, которые играют роль:

    • Микроконтроллер: Atmel ATMega328P (знакомство с Arduinos повлияло на этот выбор)
    • ЦАП: Maxim MAX5815
      • 12-битный, 4-канальный ЦАП
      • Настроен для использования 4.Внутреннее задание 096V, подключено к контакту ref ADC
      • Управляет I_SET и V_SET
    • ADC: Texas Instruments ADC128D818 (12-битный, 8-канальный АЦП)
      • Принимает VIN_SENSE, IIN_SENSE, ILIM_SENSE2, и

      Чтобы объяснить, что должно происходить на каждом из операционных усилителей, слева направо (датчики напряжения не показаны):

      1. VCC, поступающий сверху слева, находится в диапазоне от 2 В до 22 В при силе тока до 2,2 А. максимум от предварительного регулятора SMPS и проходит через шунт 200 мОм, что преобразуется в падение 0–440 мВ на шунте, которое усиливается дифференциальным усилителем (Amp 1) с коэффициентом усиления от 5 до 0 В-2.2V
      2. IIN_SENSE, выход усилителя 1, подается на АЦП и на неинвертирующий вход ограничителя тока (усилитель 2, дифференциальный усилитель с единичным усилением). I_SET, сигнал 0–4,096 В от ЦАП, подается на инвертирующий вход усилителя 2. I_SET вычитается из IIN_SENSE, а выход усилителя 2 (ILIM_SENSE) остается заблокированным на уровне 0 В до тех пор, пока IIN_SENSE не поднимется выше I_SET (и не войдет в режим ограничения тока). . Когда ILIM_SENSE поднимается выше 0 В, срабатывает вывод прерывания АЦП, который предупреждает микроконтроллер о том, что режим ограничения тока активен, и активно контролирует IOUT_SENSE, чтобы убедиться, что он остается постоянным.
      3. ILIM_SENSE подается на АЦП и на инвертирующий вход ограничителя напряжения (Amp 3). Неинвертирующий вход усилителя 3 получает сигнал V_SET (также 0–4,096 В) от ЦАП. ILIM_SENSE вычитается из V_SET, чтобы снизить его, когда ILIM_SENSE поднимается выше 0 В. Когда значение ILIM_SENSE равно 0 В, выходной сигнал усилителя 3 имеет значение V_SET.
      4. Выход усилителя 3 подается на неинвертирующий вход линейного регулятора (усилитель 4). Инвертирующий вход усилителя 4 питается от делителя напряжения 1/10 от выхода Q_REG (IRF520 MOSFET), а выход усилителя 4 подается на затвор Q_REG для одновременного регулирования как напряжения, так и тока.
      5. Усилитель 5 - это отдельный датчик тока, идентичный по конструкции усилителю 1, который подается обратно в АЦП. Микроконтроллер использует обратную связь от всех четырех датчиков датчиков для регулировки I_SET и V_SET соответственно по мере изменения электрических характеристик шунтирующих резисторов и Q_REG при подключении нагрузки к источнику питания, чтобы обеспечить постоянное и стабильное регулирование напряжения и тока.

      По крайней мере, я думаю, что так должно работать . Я сомневаюсь во всем этом, и мне нужна проверка вменяемости.Я стараюсь избегать использования другого IRF520 (чтобы не вводить еще один R DS на рейку), но после изучения диаграммы V DS и I D в листе данных IRF520 (рис. 1, стр. 3), у меня возникло ощущение, что снижение выходного напряжения регулятора, чтобы также регулировать ток, не сработает просто потому, что выходное напряжение и ток моего проекта остаются в пределах области насыщения МОП-транзистора.

      Я уже искал проекты для использования операционного усилителя и МОП-транзистора в качестве источника постоянного тока, и если мне абсолютно нужен второй МОП-транзистор на высокой стороне Q_REG в качестве регулятора тока, я мог бы использовать выход усилителя 5. как чувствительный резистор.Но я хочу по возможности избегать использования второго МОП-транзистора.

      Я еще не тестировал эту конструкцию. У меня нет рабочего места, и у меня также нет источника питания, достаточного для тестирования.

      Мы будем благодарны за любой ввод здесь.

      % PDF-1.7 % 29 0 объект > эндобдж xref 29 136 0000000016 00000 н. 0000003574 00000 н. 0000003746 00000 н. 0000005059 00000 н. 0000005091 00000 н. 0000005228 00000 н. 0000005363 00000 п. 0000005407 00000 н. 0000005452 00000 п. 0000005497 00000 н. 0000005542 00000 н. 0000005588 00000 н. 0000005634 00000 п. 0000005679 00000 н. 0000005723 00000 н. 0000005767 00000 н. 0000005811 00000 н. 0000005857 00000 н. 0000005902 00000 н. 0000006015 00000 н. 0000006060 00000 н. 0000006095 00000 н. 0000006140 00000 н. 0000006185 00000 п. 0000007757 00000 н. 0000008191 00000 п. 0000008438 00000 п. 0000008928 00000 н. 0000010612 00000 п. 0000010748 00000 п. 0000011297 00000 п. 0000011769 00000 п. 0000011898 00000 п. 0000012009 00000 п. 0000012034 00000 п. 0000012497 00000 п. 0000012522 00000 п. 0000012999 00000 н. 0000013252 00000 п. 0000013711 00000 п. 0000013966 00000 п. 0000014561 00000 п. 0000016573 00000 п. 0000018429 00000 п. 0000018855 00000 п. 0000018942 00000 п. 0000019358 00000 п. 0000019848 00000 н. 0000021626 00000 п. 0000023669 00000 п. 0000025446 00000 п. 0000027450 00000 н. 0000027555 00000 п. 0000046744 00000 п. 0000047004 00000 п. 0000049568 00000 п. 0000049956 00000 н. 0000052605 00000 п. 0000078691 00000 п. 0000078760 00000 п. 0000078829 00000 п. 0000086549 00000 п. 0000086633 00000 п. 0000093328 00000 п. 0000103551 00000 н. 0000103819 00000 п. 0000104167 00000 н. 0000104202 00000 н. 0000104338 00000 п. 0000104464 00000 н. 0000104729 00000 н. 0000104894 00000 н. 0000105528 00000 н. 0000105683 00000 п. 0000105906 00000 н. 0000106141 00000 п. 0000106287 00000 н. 0000106424 00000 н. 0000106563 00000 н. 0000106698 00000 н. 0000106856 00000 н. 0000107164 00000 н. 0000107670 00000 п. 0000107835 00000 п. 0000142425 00000 н. 0000144233 00000 н. 0000144668 00000 н. 0000145168 00000 н. 0000155404 00000 н. 0000156168 00000 н. 0000172369 00000 н. 0000182386 00000 н. 0000184929 00000 н. 0000193380 00000 н. 0000194036 00000 н. 0000194487 00000 н. 0000204653 00000 н. 0000237447 00000 н. 0000237967 00000 н. 0000247825 00000 н. 0000275424 00000 н. 0000282854 00000 н. 0000291189 00000 н. 0000297961 00000 н. 0000307984 00000 н. 0000308873 00000 н. 0000337434 00000 н. 0000360113 00000 п. 0000367199 00000 н. 0000372654 00000 н. 0000388229 00000 п. 0000388787 00000 н. 0000394277 00000 н. 0000399919 00000 н. 0000406924 00000 н. 0000421827 00000 н. 0000433711 00000 н. 0000444174 00000 н. 0000471340 00000 н. 0000528506 00000 н. 0000529129 00000 н. 0000658445 00000 н. 0000675653 00000 н. 0000676559 00000 н. 0000677526 00000 н. 0000719592 00000 н. 0000764222 00000 н. 0000791679 00000 п. 0000797168 00000 н. 0000797727 00000 н. 0000798291 00000 п. 0000803672 00000 н. 0000814186 00000 н. 0000814555 00000 н. 0000814657 00000 н. 0000003016 00000 н. трейлер ] / Назад 1069978 >> startxref 0 %% EOF 164 0 объект > поток hb``b`) a`g`AD8X81Z9 @ H @ NUFEYL ^ AVB \ QIJMZKSGQP T \

      .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *