Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Rzadko zadawane pytania: precyzyjne wyjścia prądowe to prosta sprawa

ghost666 15 Sty 2017 20:53 3840 5
  • Rzadko zadawane pytania: precyzyjne wyjścia prądowe to prosta sprawa
    Pytanie: Jak zaprojektować układ z precyzyjnym wyjściem prądowym, sterującym obciążeniem o nieliniowej rezystancji?

    Odpowiedź: Projektowanie układów z wyjściem prądowym jest proste. Istnieje szereg różnych topologii układów, które są w stanie dostarczyć stałego, unipolarnego prądu do obciążenia o stałej i/lub nieliniowej rezystancji. Jeśli nasze wymagania obejmują wyjście bipolarne, to jest odrobinę trudniej, ale nadal istnieje szereg możliwości.

    "Niedawno chciałem zasilić kilka diod LED. Kilku znajomych inżynierów mówiło mi, że będzie mi ciężko skonstruować nastawne źródło prądowe, jakie jest konieczne do regulacji jasności świecenia tych diod. Prawda okazała się inna - wystarczyło zmodyfikować odrobinę stary zasilacz do laptopa i już" opisuje autor artykułu. Przyjrzyjmy się zatem jak łatwo można zrealizować tego rodzaju układy.

    Jeśli na wejście do naszego układu podajemy także prąd ze źródła (tzn, że wartość prądu nie jest zależna od obciążenia) to do jego realizacji wystarczy nam lustro prądowe oparte o dwa dobrane tranzystory bipolarne (BJT). Najlepiej gdy są to układy wykonane np. na jednym podłożu lub w dowolny inny sposób połączone ze sobą termicznie. Jest to istotne, gdyż taka sama ich temperatura gwarantuje precyzyjną pracę. W układzie takim prąd podawany jest na dwie bazy i jeden kolektor, emitery są na potencjale masy, a stały prąd wyjściowy płynie przez drugi, wolny kolektor. Ukłądy bardzo prosty. Można trochę poprawić jeszcze jego działanie dodatkowymi elementami, ale zasadniczo do wielu zastosowań wystarcza.

    Jeśli jednak w naszym układzie wejście ma mieć charakter wejścia napięciowego potrzebny jest nam wzmacniacz operacyjny zamiast jednego z tranzystorów i tranzystor FET lub BJT. Napięcie podawane jest na wejście nieodwracające op-ampa, który steruje bazą/bramką tranzystora. Opornik w układzie podłączamy z jednej strony do masy a z drugiej do odwracającego wejścia wzmacniacza, które połączone jest z źródłem/emiterem tranzystora. Prąd przepływa przez dren/kolektor układu.

    Układy takie podłączone są zazwyczaj do masy i zasilanie z napięcia DC. To czy potrzebujemy elementy NPN czy PNP zależne jest od polaryzacji, więc czasami zamiast stosować źródło z tranzystorami PNP możemy zastosować NPN i odwrócić polaryzację zasilania. Sprawia to jedynie problem z napięciem wejściowym, gdyż musi ono wtedy odnosić się do nowej 'masy'.

    Jeśli wymagane jest wyjście bipolarne to wykorzystać można wzmacniacz napięciowy do sterowania obciążeniem poprzez niewielki opornik - spadek napięcia na nim, wykorzystany jest jako sygnał sprzężenia zwrotnego poprzez układ pomiaru prądu. Wadą tego podejścia jest konieczność zapewnienia wysokiego napięcia zasilającego, aby miało odpowiedni 'zapas' do wysterowania obciążenia.

    W przypadku stałego prądu, ale napięcia zasilania zmieniającego się w czasie, wykorzystać można zubożony tranzystor JFET z opornikiem pomiędzy źródłem a bramką. W układzie takim stały prąd płynie pomiędzy bramką a drenem układu.

    Finalnie, proste źródło prądowe dające stały prąd zestawić można z wzmacniacza operacyjnego, precyzyjnego źródła napięcia, trzech oporników i kondensatora, jednakże wiele firm oferuje tego typu układy scalone, które integrują w sobie właśnie te elementy. Przykładem mogą być tutak układy Linear Technology: LT30923 dla prądów od 500 μA do 200 mA oraz LT30834 dla prądów od 500 μA do 3 A.

    Źródło: http://www.analog.com/en/analog-dialogue/raqs/raq-issue-136.html

    Jeśli tematyka źródeł prądowych i innych układów analogowych z wyjściem prądowym bardziej interesuje Was po przeczytaniu tego krótkiego artykułu chętnie przetłumaczę dłuższy artykuł tego autora traktujący o źródłach prądowych, lustrach prądowych i innych układach tego rodzaju.

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 napisał 9426 postów o ocenie 7101, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.
  • #2
    chudybyk
    Poziom 28  
    Jeden schemacik wart jest więcej niż 1000 słów. Zbyt dużo tekstu, ogólne sformułowania, których znaczenia trzeba się domyślać. Dla mnie artykuł za ciężki w formie.
    A ja źródło prądowe zwykle robię mniej więcej tak:
    Rzadko zadawane pytania: precyzyjne wyjścia prądowe to prosta sprawa
    Zenerka ustala punkt pracy a rezystor emiterowy ustala prąd wyjściowy. (Wartości są tutaj z czapy)
  • #3
    Justyniunia
    Poziom 32  
    Do jakich max prądów stosujesz to rozwiązanie?
    Mnie interesują prądy 320 i 700mA do zasilania PowerLED, męczę LM317 ale przy napięciach rzędu 12 -15V i jednej LED grzeją się niemiłosiernie, natomiast dedykowane drivery impulsowe są stosunkowo drogie, zwłaszcza jak trzeba zasilić kilka diod RGB...
    Szukam taniej alternatywy.
  • #4
    oskar777

    Poziom 26  
    Justyniunia, zobacz to
    http://www.homemade-circuits.com/2011/12/make-hundred-watt-led-floodlight.html
    w komentarzach są obliczenia, wprawdzie na większe prądy ale zasada powinna być ta sama. Co do LM317 to może najtańsza chińska przetwornica step-down https://www.aliexpress.com/item/10-pcs-Mini-3...sc&btsid=5ea5293c-8f5a-402a-a1be-fba19bd6d784 ustawiona na nap wyjściowe w okolicy 6-7V + lm317. Wiem, że kombinowane trochę ale tanie w sumie driver wychodzi w okolicy 3zł.
  • #5
    chudybyk
    Poziom 28  
    Moją konstrukcję stosowałem już dla 1A, ale przy liniowym rozwiązaniu nie da się uciec od grzania. Można dodać szeregowo rezystory, żeby nadmiar mocy odkładał się na rezystorach zamiast na tranzystorze, ale ciepło generowane będzie to samo, tylko bardziej rozproszone - no i ograniczamy zakres regulacji, bo źródło łatwiej wpadnie w nasycenie. Jeśli nie tak, to pozostaje tylko przetwornica impulsowa.
  • #6
    Oineh
    Poziom 20  
    DW8501. Driver LED zakres napięć wejściowych od 5-40V prąd ustawiany jednym rezystorem max 1.5A i wejście PWM. Do sterowania np z mikrokontrolera. Na dwóch elementach mamy zbudowane sterowane źródło prądowe. Cena rewelacja w granicach 2,50zł.