ساخت منبع جریان خطی با رگولاتورهای ولتاژ

همانطور که می دانید، باتری های شارژی بایستی توسط جریان ثابت شارژ شوند ( و نه ولتاژ ثابت). در شارژها نیز از منابع جریانی استفاده می شود که جریان خروجی آنها (که از باتری عبور کرده و باعث شارژ آن می شود) متناسب با جریان نامی باتری است. مثلا در حالت شارژ نرمال باتری، مقدار یک دهم از جریان نامی باتری به مدت 10 تا 15 ساعت از باتری عبور می کند.

همچنین در درایورهای استپ موتور، تزریق جریان ارحجتر از استفاده از منبع ولتاژ است.

در درایور کردن LED ها نیز از منابع جریان استفاده می شود.

کاربردهای صنعتی دیگری مثل درایو شیرهای صنعتی (مثلا شیرهای پروپرشنال هیدرولیکی) نیز می توان برای منابع جریان بر شمرد.

 

به هر حال...

در اینجا قرار است به بررسی و نحوه طراحی منابع جریان خطی با استفاده از آی سی های رگولاتور خطی بپردازیم.

منطور از منبع جریان خطی، منبع جریانی است که در آن از مدارات خطی آنالوگ و شیوه های خطی استفاده شده است ( و نه به صورت مثلا سوییچینگ).

از خصوصیات منابع جریان این است که با تغییرات بار خروجی، جریان ثابتی را به بار می دهند. برای اینکه جریان ثابتی از بار عبور کند، منبع جریان ولتاژ خروجی اش را متناسب با بار تغییر خواهد داد. همچنین تغییر ولتاژ تغذیه ورودی این منابع، تاثیری در جریان عبور از بار نخواهد گذاشت.

در آی سی های رگولاتور خطی (مثلا سری های 78xx یا LM317 و...) ولتاژ بین دو پین همیشه ثابت است. مثلا در سری 78XX ولتاژ بین خروجی و گراند همیشه ثابت است (البته تا حدی که از مقادیر مجاز تجاوز نکند) یا مثلا در LM317 ولتاژ بین پین خروجی و پین ADJ تقریبا 1.25 ولت و ثابت است.

از این خصوصیت می توان برای برای ایجاد یک جریان ثابت استفاده کرد.

مدار زیر یک منبع جریان خطی با استفاده از رگولاتور LM317 است.

منبع جریان خطی با LM317

همانطور که گفته شد، ولتاژ بین پین Vout و ADJ ثابت و برابر با 1.25 ولت است. لذا در مدار فوق همیشه جریان 1 آمپر (ولتاژ بین Vout و ADJ تقسیم بر مقاومت R1) از بار (و همچنین از R1 و LM317) خواهد گذشت.

برای تغییر در جریان خروجی، مقاومت R1 را باید تغییر داد. به عبارتی جریان خروجی به صورت زیر با R1 متناسب خواهد بود:

رابطه جریان خروجی در رگولاتور جریان با LM317که در آن Vref برابر با 1.25 ولت است.

توان تلفاتی مقاومت R1 هم به صورت زیر محاسبه خواهد شد:

توان مصرفی در مقاومتاما توان تلفاتی در آی سی رگولاتور به راحتی قابل محاسبه نمی باشد. به عبارتی توان تلفاتی در آی سی رگولاتور، متغیر با بار خواهد بود:

توان تلفاتی در رگولاتورملاحظه می شود که توان تلفاتی متناسب با مقاومت بار تغییر می کند. هرچقدر توان تلفاتی روی بار کمتر باشد، توان تلفاتی آی سی رگولاتور کمتر خواهد بود.

با کم کردن ولتاژ تغذیه ورودی می توان توان تلفاتی آی سی را کم کرد. اما کم کردن ولتاژ تغذیه، رنج کنترلی منبع جریان را کاهش خواهد داد. به عبارتی در تعیین ولتاژ تغذیه، بایستی حداکثر مقدار تغییرات بار را در نظر گرفت.

حداقل ولتاژ ورودیالبته رابطه فوق در حالت ایده آل است و در عمل بایستی ولتاژ ورودی حداقل 3 ولت از مقدار محاسبه شده بیشتر باشد.

همچنین حداکثر توان تلفاتی روی آی سی در حداقل مقدار مقاومت بار رخ خواهد داد.

توان تلفاتی تا حدود 1.5 وات در پکیج های TO-220 بدون هیت سینک قابل تلف شدن است (البته این مقدار به طور کاملا تقریبی است.

/ 1 نظر / 351 بازدید
نادر

[تایید]