Magdisenyo ng boltahe na kinokontrol kasalukuyang pinagmulan circuit gamit ang op

Sa isang kasalukuyang kinokontrol na boltahe na pinagkukunan ng boltahe, tulad ng ipinahihiwatig ng pangalan, ang isang maliit na halaga ng boltahe sa buong input ay proporsyonal na makokontrol ang kasalukuyang daloy sa mga output na naglo-load. Ang ganitong uri ng circuit ay karaniwang ginagamit sa mga electronics upang himukin ang mga kasalukuyang kinokontrol na aparato tulad ng BJT, SCR, atbp. Alam namin na sa isang BJT ang kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng base ng transistor ay kumokontrol kung gaano karaming transistor ang sarado, maaaring ibigay ang kasalukuyang kasalukuyang ito. sa pamamagitan ng maraming uri ng circuit, isang paraan ay ang paggamit ng boltahe na kinokontrol na kasalukuyang circuit ng pinagmulan. Maaari mo ring suriin ang patuloy na kasalukuyang circuit na maaari ring magamit upang himukin ang mga kasalukuyang kinokontrol na aparato.

Sa proyektong ito, ipapaliwanag namin kung paano ang isang kontroladong boltahe na kasalukuyang mapagkukunan gamit ang op-amp ay maaaring idisenyo at mabuo din ito upang maipakita ang paggana nito. Ang ganitong uri ng kasalukuyang boltahe na kinokontrol ng boltahe ay tinatawag ding isang kasalukuyang servo. Ang circuit ay napaka-simple at maaaring builder na may isang minimum na bilang ng mga bahagi.

Batayan ng Op-Amp

Upang maunawaan ang pagtatrabaho ng circuit na ito mahalaga na malaman kung paano gumagana ang isang pagpapatakbo na amplifier.

Ang imahe sa itaas ay isang solong pagpapatakbo ng pagpapatakbo. Ang isang amplifier ay nagpapalakas ng mga signal, ngunit bukod sa nagpapalaki ng mga signal maaari rin itong magsagawa ng mga pagpapatakbo sa matematika. Ang O p-amp o Operational Amplifier ay ang gulugod ng Analog Electronics at ginagamit sa maraming mga application, tulad ng Summing Amplifier, kaugaliang amplifier, Instrumentation Amplifier, Op-Amp Integrator, atbp.

Kung titingnan nating mabuti ang imahe sa itaas, mayroong dalawang mga input at isang output. Ang dalawang input na iyon ay mayroong + at - sign. Ang positibong pag-input ay tinawag bilang noninverting input at ang negatibong input ay tinatawag na inverting input.

Ang unang panuntunan na ginamit ng amplifier upang gumana ay upang gawin ang pagkakaiba sa pagitan ng dalawang mga input na ito ay palaging zero. Para sa mas mahusay na pag-unawa tingnan natin ang larawan sa ibaba -

Ang circuit ng amplifier sa itaas ay isang circuit ng tagasunod ng boltahe. Ang output ay konektado sa negatibong terminal na ginagawang isang 1x gain amplifier. Samakatuwid, ang boltahe na ibinigay sa buong input ay magagamit sa output.

Tulad ng tinalakay dati, ginagawa ng amplifier ng pagpapatakbo ang pagkita ng pagkakaiba-iba ng parehong pag-input 0. Tulad ng output ay konektado sa buong input terminal, ang op-amp ay makagawa ng parehong boltahe na ibinigay sa iba pang input terminal. Kaya, kung ang 5V ay ibinibigay sa buong input, dahil ang output ng amplifier ay konektado sa negatibong terminal na ito ay makagawa ng 5V na sa kalaunan ay nagpapatunay ng patakaran 5V - 5V = 0. Nangyayari ito para sa lahat ng pagpapatakbo ng negatibong feedback ng mga amplifier.

Pagdidisenyo ng isang Kinokontrol na Boltahe Kasalukuyang Pinagmulan

Sa pamamagitan ng parehong panuntunan, tingnan natin ang circuit sa ibaba.

Ngayon sa halip na ang output ng op-amp na konektado sa negatibong input nang direkta, ang negatibong feedback ay nagmula sa shunt risistor na nakakonekta sa isang N channel MOSFET. Ang op-amp output ay konektado sa buong Mosfet gate.

Ipagpalagay natin, ang 1V input ay ibinibigay sa positibong input ng op-amp. Gagawa ng Op-amp ang negatibong path ng feedback na 1V sa anumang gastos. Ang output ay magpapasara sa MOSFET upang makakuha ng 1V sa negatibong terminal. Ang patakaran ng shunt risistor ay upang makabuo ng isang drop boltahe ayon sa bawat batas sa Ohms, V = IR. Samakatuwid, ang 1V drop boltahe ay gagawin kung 1A ng kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng 1 Ohm risistor.

Gagamitin ng op-amp ang drop boltahe na ito at makuha ang nais na 1V feedback. Ngayon, kung ikonekta namin ang isang pagkarga na nangangailangan ng kasalukuyang kontrol para sa pagpapatakbo, maaari naming gamitin ang circuit na ito at ilagay ang load sa isang naaangkop na lokasyon.

Ang detalyadong diagram ng circuit para sa kasalukuyang pinagkukunang kinokontrol ng Op-Amp Boltahe ay matatagpuan sa larawan sa ibaba -

Konstruksyon

Upang maitayo ang circuit na ito, kailangan namin ng isang op-amp. Ang LM358 ay isang napaka-murang, madaling makahanap ng op-amp, at ito ay isang perpektong pagpipilian para sa proyektong ito, gayunpaman, mayroon itong dalawang mga op-amp na channel sa isang pakete, ngunit kailangan lang namin ng isa. Nakagawa na kami dati ng maraming mga circuit na batay sa LM358 maaari mo ring suriin ang mga ito. Ang imahe sa ibaba ay isang pangkalahatang-ideya ng diagram ng LM358 pin.

Susunod, kailangan namin ng isang N Channel MOSFET, dahil ginagamit ang IRF540N na ito, gagana rin ang iba pang mga MOSFET, ngunit siguraduhin na ang pakete ng MOSFET ay may isang pagpipilian upang ikonekta ang karagdagang heat sink kung kinakailangan at maingat na pagsasaalang-alang ay kinakailangan para sa pagpili ng naaangkop na detalye ng MOSFET kung kinakailangan. Ang IRF540N pinout ay ipinapakita sa larawan sa ibaba -

Ang pangatlong kinakailangan ay ang shunt resistor. Dumikit tayo sa 1ohms 2watt risistor. Karagdagang dalawang resistors ang kinakailangan, ang isa para sa risistor ng MOSFET gate at ang isa pa ay ang resistor ng feedback. Ang dalawang ito ay kinakailangan para sa pagbawas ng epekto sa paglo-load. Gayunpaman, ang pagbagsak sa pagitan ng dalawang resistors ay bale-wala.

Ngayon, kailangan namin ng mapagkukunan ng kuryente, ito ay isang bench power supply. Mayroong dalawang mga channel na magagamit sa bench power supply. Isa sa mga ito, ang unang channel ay ginagamit upang magbigay ng lakas sa Circuit at ang isa pa ay ang pangalawang channel na ginamit upang maibigay ang variable boltahe upang makontrol ang kasalukuyang mapagkukunan ng circuit. Tulad ng control boltahe ay inilapat mula sa isang panlabas na mapagkukunan, ang parehong mga channel ay kailangang nasa parehong potensyal, sa gayon ang ground terminal ng pangalawang channel ay konektado sa buong unang terminal ground ground.

Gayunpaman, ang boltahe ng kontrol na ito ay maaaring ibigay mula sa isang variable na divider ng boltahe gamit ang anumang uri ng potensyomiter. Sa ganitong kaso, sapat ang isang solong suplay ng kuryente. Samakatuwid, ang mga sumusunod na sangkap ay kinakailangan upang makagawa ng isang boltahe na kinokontrol na boltahe kasalukuyang mapagkukunan -

Op-amp (LM358)
MOSFET (IRF540N)
Shunt Resistor (1 Ohm)
1k risistor
10k risistor
Suplay ng kuryente (12V)
Yunit ng supply ng kuryente
Bread Board at karagdagang mga wires na nagkokonekta

Gumagawa ang Kinokontrol na Boltahe Kasalukuyang Pinagmulan

Ang circuit ay itinayo sa isang breadboard para sa mga layunin sa pagsubok tulad ng nakikita mo sa imahe sa ibaba. Ang pagkarga ay hindi konektado sa circuit upang gawin itong isang malapit sa perpektong 0 Ohms (pinaikling) para sa pagsubok sa kasalukuyang operasyon ng kontrol.

Ang input boltahe ay binago mula sa 0.1V hanggang 0.5V at ang kasalukuyang mga pagbabago ay makikita sa ibang channel. Tulad ng nakikita sa imahe sa ibaba, ang 0.4V input na may 0 kasalukuyang pagguhit ay mabisang ginawa ang pangalawang channel upang gumuhit ng 400mA ng kasalukuyang nasa 9V output. Ang circuit ay pinalakas gamit ang isang 9V supply.

Maaari mo ring suriin ang video sa ilalim ng pahinang ito para sa detalyadong pagtatrabaho. Tumutugon ito depende sa boltahe ng pag-input. Halimbawa, kapag ang input boltahe ay.4V, ang op-amp ay tutugon na magkaroon ng parehong boltahe.4V sa kanyang feedback pin. Ang output ng op-amp turn on at kontrolin ang MOSFET hanggang sa bumagsak ang boltahe sa kabuuan ng shunt resistor ay.4V.

Ang batas ng Ohms ay inilalapat sa senaryong ito. Ang resistor ay lilikha lamang ng.4V drop kung ang kasalukuyang sa pamamagitan ng risistor ay 400mA (.4A). Dahil ito sa Boltahe = kasalukuyang x paglaban. Samakatuwid,.4V =.4A x 1 Ohm.

Sa senaryong ito, kung ikonekta namin ang isang pagkarga (resistive load) sa serye na katulad ng inilarawan sa eskematiko, sa pagitan ng positibong terminal ng supply ng kuryente at ang Drain pin ng MOSFET, bubuksan ng op-amp ang MOSFET at ang ang parehong halaga ng kasalukuyang ay dumadaloy sa pamamagitan ng pagkarga at ang risistor sa pamamagitan ng paggawa ng parehong boltahe drop tulad ng dati.

Kaya, maaari nating sabihin na ang kasalukuyang sa pamamagitan ng pagkarga (kasalukuyang pinagkukunan) ay katumbas ng kasalukuyang sa pamamagitan ng MOSFET na katumbas din ng kasalukuyang sa pamamagitan ng shunt resistor. Ang paglalagay nito sa isang matematikal na form na nakukuha natin, Kasalukuyang nagmula sa pagkarga = Pag-drop ng boltahe / Paglaban ng Shunt.

Tulad ng tinalakay dati, ang pagbagsak ng boltahe ay kapareho ng input boltahe sa kabuuan ng op-amp. Samakatuwid, kung ang input boltahe ay binago, ang kasalukuyang mapagkukunan sa pamamagitan ng pagkarga ay magbabago rin. Samakatuwid, Kasalukuyang sourced sa load = Boltahe ng input / Paglaban ng Shunt.

Mga Pagpapabuti sa Disenyo

Ang pagtaas ng resistor wattage ay maaaring mapabuti ang pagwawaldas ng init sa buong shunt resistor. Upang mapili ang wattage ng shunt resistor, maaaring magamit ang R _w = I ² R, kung saan ang R _w ay ang resistor wattage at ako ang maximum na kasalukuyang pinagkukunan, at ang R ay ang halaga ng shunt resistor.
Parehas tulad ng LM358, maraming mga op-amp IC na mayroong dalawang mga op-amp sa isang solong pakete. Kung ang input boltahe ay masyadong mababa, ang pangalawang hindi nagamit na op-amp ay maaaring magamit upang palakasin ang input boltahe tulad ng kinakailangan.
Para sa pagpapabuti ng mga isyu sa thermal at kahusayan, maaaring magamit ang mababang mga resistensya na MOSFET kasama ang wastong heat sink.