Enkel konstantstrømsgenerator ved hjælp af transistor

Mange af os, der har arbejdet med analoge kredsløb, ville ofte have stødt på begreberne spændingskilde og strømkilde i et kredsløbsdesign. Mens alt, der giver en konstant spænding som en simpel 5V USB-udgang eller en 12V-adapter, kan betragtes som en spændingskilde, synes udtrykket strømkilde altid at forblive et mysterium. Og mange kredsløb, især det, der involverer Op-Amp eller skifte kredsløb, ville kræve, at du bruger en konstant strømkilde for at få designet til at fungere. Så hvad menes med nuværende kilde? Hvordan vil det fungere, og hvorfor er det nødvendigt?

I denne vejledning finder vi svar på disse spørgsmål, og vi vil også opbygge og teste et simpelt konstant strømkilde kredsløb ved hjælp af transistor. Kredsløbet, der bruges i denne vejledning, vil være i stand til at levere en konstant strøm på 100 mA til din belastning, men du kan ændre det ved hjælp af et potentiometer i henhold til dine designkrav. Interessant rigtigt! Så lad os komme i gang.

Hvad er konstant strømkilde (CC)?

Normalt når en netdel drev en belastning kan der være to mulige driftsformer, den ene er ved konstant spænding (CV) tilstanden af drift, og den anden af konstant strøm (CC) tilstand drift.

I CV-tilstand gør strømforsyningen udgangsspændingen konstant og ændrer udgangsstrømmen som krævet af belastningsmodstanden. Det bedste eksempel er din 5V USB-port, hvor udgangsspændingen er fast på 5V, men baseret på belastningen vil strømmen variere. Hvis du tilslutter en lille LED, trækker den mindre strøm, og hvis du tilslutter en større, trækker den mere strøm, men spændingen over LED'en vil altid være 5V.

I CC-tilstand gør en ideel strømkilde strømforsyningen konstant og varierer udgangsspændingen som krævet af belastningsmodstanden. Et eksempel på dette vil være 12V batterioplader i CC-tilstand, hvor opladningsstrømmen vil blive fastlagt af spænding, varieres. Hvis dit batteri er 10,5V, hvis du slutter det til en 1A 12V batterioplader, vil din udgangsstrøm fra opladeren altid være 1A, men udgangsspændingen varieres for at opretholde denne 1A opladningsstrøm. Så det er her, der kræves konstante strømkredse, et andet eksempel kan være konstant strøm LED-driverkreds, hvor strøm, selvom en LED skal være konstant.

Enkel 100mA konstant strømkilde ved hjælp af transistor

I dette projekt vil vi bygge en simpel generator med konstant strømkilde med kun 4 komponenter. Det er et meget billigt kredsløb, der kan levere 100mA konstant strømkilde ved hjælp af en 5V strømforsyning. Det vil også have et potentiometer til at styre det aktuelle output fra 1 til 100mA rækkevidde. Det vil give en jævn strøm, selvom der er ændringer i belastningsmodstand. Dette vil være nyttigt at bruge, når et kredsløb har brug for jævn strømforsyning uden udsving. Tidligere har vi også bygget en anden type strømkildekreds kaldet Howland Current Pump Circuit, og Current Mirror-kredsløbet kan du også se på dem, hvis du er interesseret. Lad os nu se på de nødvendige materialer til dette projekt.

Nødvendige materialer:

1. TL431
2. BC547
3. 2k modstand 1%
4. 10k variabel modstand
5. 22R 1% modstand
6. En 5V DC-adapter eller PSU-enhed.
7. Forskellig belastningsmodstand som krævet.
8. Et brødbræt og tilslut ledninger
9. Multimeter til test.

Som nævnt i ovenstående stykliste består kredsløbet kun af to aktive komponenter, TL431 og BC547. TL431 er en shuntregulator, der bruger en 2,5V spændingsreference. Det understøtter 1-100mA katodestrøm til shuntrelaterede operationer. Pakken med denne komponent er den samme som den generiske gennemgående hulstransistor. Andre komponenter er passive komponenter. Modstande skal være i 1% tolerance for den nøjagtige output.

Konstant strømkilde kredsløbsdiagram:

Kredsløbsdiagrammet for konstant strømkilde ved hjælp af transistorprojekt er vist nedenfor.

Ovenstående kredsløb er fuldt tilsluttet i en 5V linie. Outputbelastningen skal forbindes mellem Output og GND-forbindelsen. I ovenstående skema fungerer BC547 som en pass transistor,