Dirbdami su analoginiais grandynais dažnai susidurdavome su įtampos šaltiniu ir srovės šaltiniu. Įtampos šaltiniai - tai bet kas, kas teikia pastovią įtampą, pavyzdžiui, USB standartinis 5 V išėjimas arba 12 V adapteris; tačiau srovės šaltiniai yra šiek tiek paslaptingesni. Kai kuriuose grandinių projektuose, ypač susijusiuose su optiniais stiprintuvais ir perjungimo grandinėmis, reikėtų naudoti pastovios srovės šaltinį. Kas yra nuolatinės srovės grandinė? Ką ji daro ir kam ji reikalinga?
Toliau atsakysime į šiuos ir keletą kitų jums galinčių kilti klausimų, pavyzdžiui, apie temperatūros pokyčius, grandines su tranzistoriumi ir šios specifinės srovės taikymą.
1. Kas yra nuolatinės srovės grandinė?
(grandinė valdo rezistorių ir sukuria įtampą)
Šaltinis: https://en.wikipedia.org/wiki/Current_source#/media/File:Ohms_law_current_source.svg
Tai maitinimo šaltinis, kuris palaiko pastovią srovę į apkrovą, nepaisant apkrovos varžos pokyčių ir svyravimų. Kitaip tariant, pastovios srovės šaltinis tiekia pastovią išėjimo srovę nepriklausomai nuo apkrovos varžos.
Tokiu būdu pastoviosios srovės šaltinis yra vertingas tuo, kad tiekia pastovią srovę nepriklausomai nuo bet kokių varžos pokyčių, net ir didelių varžos svyravimų. Tai naudinga grandinėse, kuriose srovės poreikis yra reguliarus.
2. Kaip veikia nuolatinės srovės šaltinis?
( LED šviesos šaltinis)
https://en.wikipedia.org/wiki/Current_source#/media/File:Const_cur_src_113.svg
Maitinimo generatoriai su nuolatinės srovės šaltiniais turi didelę vidinę varžą, palyginti su jų apkrovomis, turinčiomis didelę varžą. Jis gali palaikyti nuolatinę srovę net apkrovai, kurios varža svyruoja plačiame diapazone, nes jo vidinė varža yra didelė.
Atitinkamai pastoviosios srovės šaltinis veikia pagal srovės skirstinį. Dėl didelės vidinės ir mažos apkrovos varžos srovė eina trumpiausiu mažiausios varžos keliu. Srovė teka iš (didelės vidinės varžos) srovės šaltinio į mažesnės varžos apkrovą.
3. Nuolatinės srovės grandinių sudarymo būdai
Tranzistoriaus aktyviojo nuolatinės srovės šaltinio pagrindai
(Lygtis toliau pateiktam grandinės sprendimo pavyzdžiui, kai akumuliatoriaus įtampa yra 5)
Naudodami pirmiau pateiktą lygtį, naudojame mA vertę 100. Ši grandinė užtikrina 100 mA pastoviosios srovės šaltinį, naudojant 5 V maitinimo šaltinį. Be to, joje bus potenciometras, kuriuo bus galima valdyti pastarąją išėjimo srovę nuo vieno iki šimto mA. Nepaisant apkrovos varžos pokyčių, ji išlaikys pastovią srovę. Jį galima naudoti grandinėms, kurioms reikia nuolatinio srovės tiekimo be svyravimų.
Paprasta stabilizuoto darbo srovės šaltinio grandinė
(Tai tranzistorinė aktyvioji srovės šaltinio grandinė).
Bet kokias srovės problemas, kylančias dėl šaltinio įtampos pokyčių, nesudėtinga išspręsti pakeitus kelis elektroninius komponentus pirminėje aktyviojo įtaiso grandinėje. Arba vietoj R1 galima naudoti įtampos etaloninį diodą arba Zenerio diodą.
LM334, TL431 ir LM317 nuolatinės srovės grandinė
(Tai nuolatinės srovės šaltinio grandinė, kurioje naudojamas LM317 įtampos reguliatorius)
Vienas stabiliausių nuolatinės srovės šaltinių yra LM344. Šis srovės šaltinis turi tris gnybtus ir gali veikti nuo 1uA iki 10 mA srovės lygiu, kurį nustato išorinis rezistorius Reset. Kadangi tai patikimas dviejų išvadų srovės šaltinis, jam nereikia papildomų komponentų maitinimo jungčių. Be to, jis gali veikti kaip temperatūros jutiklis. Deja, LM334 gali tiekti tik 10 mA srovę.
LM317 yra ne tik įtampos reguliatorius, bet ir stabilus nuolatinės srovės šaltinis. Naudojant tik tris kaiščius galima sukurti maksimalią 1 A srovę.
Mažuose TO-92 paketuose paprastai būna TL431 dalis. TL431A galima laikyti temperatūros kompensuojamuoju kintamuoju, šis prietaisas taip pat gali veikti kaip pastoviosios srovės šaltinis ir įtampos etalonas / šaltinis.
Prieš naudodami visada nepamirškite išmatuoti įėjimo įtampos, jungiklių mazgų, taip pat išėjimo įtampos.
4. Pastoviosios srovės grandinė, priklausanti nuo temperatūros
(Aukščiau pateikta nuo temperatūros kompensuojamo tranzistoriaus aktyviosios srovės šaltinio grandinė)
Aktyvieji srovės šaltiniai tam tikru mastu priklauso nuo temperatūros, o tai yra vienas iš pagrindinių jų trūkumų. Nors daugelyje taikomųjų programų tai greičiausiai nėra reikšminga, temperatūros charakteristikos bus labai svarbios aplinkos kontrolei.
Variacijos pasireiškia dviem pagrindiniais būdais:
Temperatūros poveikis Vbe
Temperatūros poveikis Vbe yra apytiksliai -2 mV/°C, ir dėl to kinta Vce. Toliau pateiktas santykis yra apytikslis: *Vbe lygus maždaug -0,0001ΔVce. Turėkite omenyje, kad grandinė jautriai reaguoja į aplinkos temperatūros pokyčius.
Patartina naudoti pakankamai didelę emiterio rezistoriaus vertę. Taip yra todėl, kad susitarimas garantuos mažesnius nei dešimtys milivoltų emiterio įtampos pokyčius. O tai taip pat turi įtakos tik daliai bendros emiterio įtampos. Kad tarp kolektorių vis dar būtų pakankamai įtampos, labai svarbu, kad tekėtų abi srovės ir būtų tinkamai absorbuojami maitinimo įtampos svyravimai.
Temperatūra ir β pokyčiai
Kai tranzistoriaus β / Hfe vertė yra β, tai gali būti nereikšminga problema. Tokiu būdu sumažėja bazės srovės įtaka emiterio srovei, o svyravimai sumažėja labiausiai.
5. Pastoviosios srovės grandinės taikymas
Su šviesos diodų valdymu susijusioms operacijoms LED apšvietimo sistemoje turi būti nuolatinės srovės šaltinis. Nuolatinės srovės šaltinį naudosite akumuliatorių įkrovimo grandinėse, taip pat nešiojamuosiuose prietaisuose. Nuolatinės srovės šaltinį naudosite keliose srityse, pvz:
- garso stiprinimo sistemose.
- Saulės energijos sistemose.
- Elektromagnetiniai laukai.
- Variklis, palaikantis pastovų greitį.
- Jutikliai, matuojantys Holo efektą.
- Zenerio diodo šališkumo reguliatoriaus grandinė
Baigiamosios mintys
Nuolatinės srovės šaltinio grandinę sudaro nuolatinės srovės šaltinis, prijungtas prie apkrovos, kurią jis maitina, ir tai yra nuo temperatūros priklausanti grandinė. Nuolatinė srovė visada tekės, nesvarbu, kokia yra maišelio varža ar įtampa.
Be to, aptarėme nuolatinės srovės veikimo ypatumus.
Esame pasirengę atsakyti į visus tolesnius jūsų klausimus ir prireikus pateikti konkrečių nurodymų. Nedvejodami kreipkitės į mus dėl bet kokių rūpimų klausimų.