Máy phát điện không đổi đơn giản sử dụng bóng bán dẫn

Nhiều người trong chúng ta, những người đã từng làm việc với mạch Analog sẽ thường bắt gặp các thuật ngữ nguồn điện áp và nguồn dòng điện trong thiết kế mạch. Trong khi bất kỳ thứ gì cung cấp điện áp không đổi như đầu ra USB 5V đơn giản hoặc bộ chuyển đổi 12V có thể được coi là nguồn điện áp, thuật ngữ nguồn dòng điện dường như vẫn luôn là một bí ẩn. Và nhiều mạch, đặc biệt là mạch liên quan đến Op-Amp hoặc mạch chuyển đổi sẽ yêu cầu bạn sử dụng nguồn dòng điện không đổi để thiết kế hoạt động. Vậy nguồn hiện tại có nghĩa là gì? Nó sẽ hoạt động như thế nào và tại sao lại cần nó?

Trong hướng dẫn này, chúng tôi sẽ tìm câu trả lời cho những câu hỏi này và chúng tôi cũng sẽ xây dựng và kiểm tra một mạch nguồn dòng không đổi đơn giản sử dụng bóng bán dẫn. Mạch được sử dụng trong hướng dẫn này sẽ có thể cung cấp dòng điện không đổi 100mA cho tải của bạn nhưng bạn có thể sửa đổi nó bằng cách sử dụng chiết áp theo yêu cầu thiết kế của bạn. Thật thú vị phải không! Vậy hãy bắt đầu.

Nguồn dòng điện không đổi (CC) là gì?

Thông thường, khi một bộ cấp điện truyền động tải, có thể có hai chế độ hoạt động, một là chế độ hoạt động theo Điện áp không đổi (CV), và chế độ hoạt động theo chế độ Dòng điện không đổi (CC).

Ở chế độ CV, bộ nguồn làm cho điện áp đầu ra không đổi và thay đổi dòng ra theo yêu cầu của điện trở tải. Ví dụ tốt nhất sẽ là cổng USB 5V của bạn, nơi điện áp đầu ra được cố định ở mức 5V nhưng dựa trên tải, dòng điện sẽ khác nhau. Nếu bạn kết nối một đèn LED nhỏ, nó sẽ tạo ra ít dòng điện hơn và nếu bạn kết nối một đèn lớn hơn, nó sẽ hút nhiều dòng hơn nhưng điện áp trên đèn LED sẽ luôn là 5V.

Trong chế độ CC, nguồn điện nguồn dòng lý tưởng làm cho dòng ra không đổi và thay đổi điện áp đầu ra theo yêu cầu của điện trở tải. Một ví dụ cho điều này sẽ là bộ sạc pin 12V ở chế độ CC, nơi dòng điện sạc sẽ được cố định bởi điện áp sẽ thay đổi. Trong trường hợp pin của bạn là 10,5V nếu bạn kết nối nó với bộ sạc pin 1A 12V, dòng điện đầu ra từ bộ sạc sẽ luôn là 1A nhưng điện áp đầu ra sẽ thay đổi để duy trì dòng sạc 1A này. Vì vậy, đây là nơi yêu cầu các mạch dòng điện không đổi, ví dụ khác có thể là mạch điều khiển đèn LED dòng điện không đổi trong đó dòng điện mặc dù đèn LED phải không đổi.

Nguồn dòng điện không đổi 100mA đơn giản sử dụng bóng bán dẫn

Trong dự án này, chúng tôi sẽ xây dựng một máy phát nguồn dòng điện không đổi bóng bán dẫn đơn giản chỉ sử dụng 4 thành phần. Đây là một mạch rất rẻ, có thể cung cấp nguồn dòng điện không đổi 100mA bằng cách sử dụng nguồn điện 5V. Nó cũng sẽ có một chiết áp để kiểm soát đầu ra hiện tại từ 1 đến 100mA phạm vi. Nó sẽ cung cấp một dòng điện ổn định ngay cả khi có những thay đổi về điện trở tải. Điều này sẽ hữu ích để sử dụng khi một mạch cần cung cấp dòng điện ổn định mà không có biến động. Trước đây, chúng tôi cũng đã chế tạo một loại mạch nguồn dòng điện khác được gọi là Mạch bơm dòng điện Howland, và mạch Gương hiện tại, bạn cũng có thể xem qua nếu quan tâm. Bây giờ, chúng ta hãy xem xét các vật liệu cần thiết cho dự án này.

Vật liệu thiết yếu:

1. TL431
2. BC547
3. 2k điện trở 1%
4. Biến trở 10k
5. 22R 1% điện trở
6. Bộ chuyển đổi DC 5V hoặc đơn vị PSU.
7. Các loại kháng tải khác nhau theo yêu cầu.
8. Một breadboard và móc dây
9. Đồng hồ vạn năng để thử nghiệm.

Như đã nêu trong BOM ở trên, mạch chỉ bao gồm hai thành phần tích cực, TL431 và BC547. TL431 là một bộ điều chỉnh shunt sử dụng tham chiếu điện áp 2,5V. Nó hỗ trợ dòng điện cực âm 1-100mA cho các hoạt động liên quan đến shunt. Gói của thành phần này giống như bóng bán dẫn xuyên lỗ thông thường. Các thành phần khác là thành phần bị động. Điện trở cần có dung sai 1% để có đầu ra chính xác.

Sơ đồ mạch nguồn dòng điện không đổi:

Sơ đồ mạch cho nguồn dòng không đổi sử dụng dự án bóng bán dẫn được hiển thị dưới đây.

Mạch trên được kết nối hoàn toàn trong một 5V lin. Tải đầu ra cần được kết nối giữa Đầu ra và kết nối GND. Trong sơ đồ trên, BC547 đang hoạt động như một bóng bán dẫn thông qua,