مولد تيار مستمر بسيط باستخدام الترانزستور

غالبًا ما صادف الكثير منا ممن عملوا مع الدوائر التناظرية مصطلحات مصدر الجهد والمصدر الحالي في تصميم الدائرة. في حين أن أي شيء يوفر جهدًا ثابتًا مثل خرج USB بسيط 5 فولت أو محول 12 فولت يمكن اعتباره مصدرًا للجهد ، فإن مصطلح المصدر الحالي يبدو دائمًا أنه يظل لغزًا. وتتطلب العديد من الدوائر ، خاصة تلك التي تتضمن Op-Amp أو دوائر التبديل ، استخدام مصدر تيار مستمر لجعل التصميم يعمل. إذن ما هو المقصود بالمصدر الحالي؟ كيف ستعمل ولماذا هناك حاجة إليها؟

سنجد في هذا البرنامج التعليمي إجابات على هذه الأسئلة وسنقوم أيضًا ببناء واختبار دائرة مصدر تيار مستمر بسيطة باستخدام الترانزستور. ستتمكن الدائرة المستخدمة في هذا البرنامج التعليمي من توصيل تيار ثابت قدره 100 مللي أمبير للحمل الخاص بك ولكن يمكنك تعديله باستخدام مقياس الجهد وفقًا لمتطلبات التصميم الخاصة بك. حق ممتع! اذا هيا بنا نبدأ.

ما هو مصدر التيار المستمر (CC)؟

عادةً عندما تقوم وحدة إمداد الطاقة بتشغيل الحمل ، يمكن أن يكون هناك وضعان محتملان للتشغيل ، أحدهما عن طريق وضع الجهد المستمر (CV) ، والآخر عن طريق تشغيل وضع التيار المستمر (CC).

في وضع CV ، يجعل مزود الطاقة جهد الخرج ثابتًا ويغير تيار الخرج حسب ما تتطلبه مقاومة الحمل. أفضل مثال على ذلك هو منفذ USB بجهد 5 فولت ، حيث يكون جهد الخرج ثابتًا عند 5 فولت ولكن بناءً على الحمل ، سيختلف التيار. إذا قمت بتوصيل مصباح LED صغير ، فسيتم رسم تيار أقل ، وإذا قمت بتوصيل تيار أكبر ، فسيتم سحب المزيد من التيار ولكن الجهد عبر مؤشر LED سيكون دائمًا 5 فولت.

في وضع CC ، يجعل مصدر طاقة مصدر التيار المثالي تيار الخرج ثابتًا ويغير جهد الخرج وفقًا لما تتطلبه مقاومة الحمل. مثال على ذلك سيكون شاحن بطارية 12 فولت في وضع CC حيث سيتم تغيير تيار الشحن حسب الجهد. في حال كانت بطاريتك 10.5 فولت إذا قمت بتوصيلها بشاحن بطارية 1 أمبير 12 فولت ، فسيكون تيار الإخراج من الشاحن دائمًا 1 أمبير ولكن جهد الخرج سيتنوع للحفاظ على تيار الشحن 1 أمبير. لذلك هذا هو المكان الذي تكون فيه دوائر التيار الثابت مطلوبة ، يمكن أن يكون مثال آخر هو دائرة تشغيل LED للتيار المستمر حيث يجب أن يكون التيار على الرغم من أن LED ثابت.

مصدر تيار ثابت بسيط 100mA باستخدام الترانزستور

في هذا المشروع ، سنقوم ببناء مولد مصدر تيار ثابت ترانزستور بسيط باستخدام 4 مكونات فقط. إنها دائرة غير مكلفة للغاية يمكنها توفير مصدر تيار ثابت 100 مللي أمبير باستخدام مصدر طاقة 5 فولت. سيحتوي أيضًا على مقياس جهد للتحكم في الإنتاج الحالي من نطاق 1 إلى 100 مللي أمبير. سيوفر تيارًا ثابتًا حتى إذا كانت هناك تغييرات في مقاومة الحمل. سيكون هذا مفيدًا للاستخدام عندما تحتاج الدائرة إلى مصدر تيار ثابت دون تقلبات. في السابق ، قمنا أيضًا ببناء نوع آخر من دارة المصدر الحالي تسمى دائرة مضخة Howland Current Pump ، ودائرة Current Mirror ، يمكنك أيضًا إلقاء نظرة عليها إذا كنت مهتمًا. الآن ، دعنا نلقي نظرة على المواد المطلوبة لهذا المشروع.

المواد المطلوبة:

1. TL431.000
2. BC547
3. 2 كيلو المقاوم 1٪
4. 10 كيلو المقاوم المتغير
5. 22R 1٪ المقاوم
6. محول 5V DC أو وحدة PSU.
7. نوع مختلف من مقاومة الحمل حسب المطلوب.
8. لوح توصيل وأسلاك توصيل
9. المتر للاختبار.

كما هو مذكور في BOM أعلاه ، تتكون الدائرة من مكونين نشطين فقط ، TL431 و BC547. TL431 هو منظم تحويل يستخدم مرجع جهد 2.5 فولت. إنه يدعم 1-100mA من تيار الكاثود لعمليات التحويل ذات الصلة. حزمة هذا المكون هي نفس حزمة الترانزستور العام عبر الفتحة. المكونات الأخرى هي مكونات سلبية. يجب أن تكون المقاومات في درجة تحمل 1٪ للإخراج الدقيق.

مخطط دائرة المصدر الحالي الثابت:

يظهر أدناه مخطط الدائرة لمصدر التيار المستمر باستخدام مشروع الترانزستور.

الدائرة أعلاه متصلة بالكامل بخط 5V. يجب توصيل حمل الإخراج بين توصيل الإخراج و GND. في المخطط أعلاه ، يعمل BC547 كمرور ترانزستور ،