वर्तमान नियामक: निर्माण, काम और डिजाइन प्रकार

उन स्थितियों की तरह जिनमें हमें अपने डिजाइनों में वोल्टेज को विनियमित करने की आवश्यकता होती है, ऐसे परिदृश्य हैं जहां हमें उस वर्तमान को विनियमित करने की आवश्यकता होती है जो हमारे सर्किट के एक विशेष हिस्से को आपूर्ति की जाती है। बदलने के विपरीत (एक वोल्टेज स्तर से दूसरे में बदलते हुए) जो आमतौर पर वोल्टेज विनियमन के प्रमुख कारणों में से एक है, वर्तमान विनियमन आमतौर पर वर्तमान को बनाए रखने के बारे में होता है जो लोड प्रतिरोध या इनपुट वोल्टेज में भिन्नता के बावजूद निरंतर होता है। सर्किट (एकीकृत या नहीं) जो निरंतर वर्तमान आपूर्ति को प्राप्त करने के लिए उपयोग किए जाते हैं उन्हें (लगातार) वर्तमान नियामकों कहा जाता है और वे आमतौर पर पावर इलेक्ट्रॉनिक्स में उपयोग किए जाते हैं।

जबकि वर्तमान नियामकों को पिछले कुछ वर्षों में कई अनुप्रयोगों में चित्रित किया गया है, वे हाल ही में इलेक्ट्रॉनिक्स डिजाइन वार्तालापों में सबसे लोकप्रिय विषयों में से एक नहीं हैं। वर्तमान नियामकों ने अब अन्य अनुप्रयोगों के बीच एलईडी प्रकाश व्यवस्था में अपने महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के कारण एक विशिष्ट स्थान प्राप्त किया है।

आज के लेख के लिए, हम इन वर्तमान नियामकों को देख रहे हैं और उनके पीछे के संचालन सिद्धांतों, उनके डिजाइन, प्रकार और दूसरों के बीच अनुप्रयोगों की जांच करेंगे ।

वर्तमान नियामक का संचालन सिद्धांत

एक वर्तमान नियामक का संचालन वोल्टेज नियामक के समान होता है, जिसमें प्रमुख अंतर होता है कि वे जिस पैरामीटर को विनियमित करते हैं और वह मात्रा जो वे अपने आउटपुट की आपूर्ति करने के लिए बदलती हैं। वोल्टेज नियामकों में, वर्तमान वोल्टेज आवश्यक वोल्टेज स्तर को प्राप्त करने के लिए विविध है, जबकि वर्तमान नियामकों में आमतौर पर आवश्यक आउटपुट आउटपुट प्राप्त करने के लिए वोल्टेज / प्रतिरोध में विविधताएं शामिल होती हैं। जैसे, जबकि यह संभव है, आमतौर पर एक सर्किट में एक ही समय में वोल्टेज और वर्तमान को विनियमित करना मुश्किल होता है।

यह समझने के लिए कि वर्तमान नियामकों के काम के लिए ओम कानून पर एक त्वरित नज़र की आवश्यकता है;

V = IR या I = V / R

इसका मतलब है कि एक आउटपुट पर एक निरंतर वर्तमान प्रवाह बनाए रखने के लिए, इन दो गुणों (वोल्टेज और प्रतिरोध) को एक सर्किट में स्थिर रखा जाना चाहिए या इस तरह समायोजित किया जाना चाहिए कि जब एक में परिवर्तन होता है, तो दूसरे का मान उसी के अनुसार समायोजित किया जाता है वही आउटपुट करंट। इस प्रकार, वर्तमान विनियमन में या तो सर्किट में वोल्टेज या प्रतिरोध के लिए समायोजन करना या प्रतिरोध और वोल्टेज मान सुनिश्चित करना जुड़ा हुआ लोड की आवश्यकताओं / प्रभावों के बावजूद अपरिवर्तित है।

वर्तमान नियामक कार्य

एक वर्तमान नियामक कैसे संचालित होता है, इसका ठीक से वर्णन करने के लिए, आइए नीचे दिए गए सर्किट आरेख पर विचार करें।

ऊपर सर्किट में चर रोकनेवाला का उपयोग वर्तमान नियामक की क्रियाओं का प्रतिनिधित्व करने के लिए किया जाता है। हम मान लेंगे कि चर रोकनेवाला स्वचालित है और अपने स्वयं के प्रतिरोध को ऑटो-समायोजित कर सकता है। जब सर्किट संचालित होता है, तो चर प्रतिरोधक लोड प्रतिरोध या वोल्टेज आपूर्ति में भिन्नता के कारण वर्तमान में परिवर्तन की भरपाई करने के लिए अपने प्रतिरोध को समायोजित करता है। बुनियादी बिजली वर्ग से, आपको यह याद रखना चाहिए कि जब लोड, जो अनिवार्य रूप से प्रतिरोध (+ समाई / अधिष्ठापन) बढ़ जाता है, तो वर्तमान में एक प्रभावी गिरावट का अनुभव होता है और इसके विपरीत। इस प्रकार जब सर्किट में लोड बढ़ जाता है (प्रतिरोध में वृद्धि), एक वर्तमान ड्रॉप के बजाय, चर प्रतिरोधक अपने स्वयं के प्रतिरोध को कम कर देता है ताकि बढ़े हुए प्रतिरोध की भरपाई हो सके और वही करंट प्रवाह सुनिश्चित हो सके। उसी तरह, जब लोड प्रतिरोध कम हो जाता है,चर प्रतिरोध में कमी की भरपाई के लिए अपने स्वयं के प्रतिरोध को बढ़ाता है, इस प्रकार आउटपुट वर्तमान मूल्य को बनाए रखता है।

वर्तमान नियमन में एक अन्य दृष्टिकोण लोड के समानांतर एक पर्याप्त रूप से उच्च अवरोधक को जोड़ना है, जो कि बुनियादी बिजली के नियमों के अनुरूप है, करंट कम से कम प्रतिरोध के साथ मार्ग से प्रवाहित होगा जो इस मामले में लोड के माध्यम से होगा, केवल साथ उच्च-मूल्य रोकनेवाला के माध्यम से बहने वाली "नगण्य" राशि।

ये भिन्नताएं वोल्टेज को भी प्रभावित करती हैं क्योंकि कुछ वर्तमान नियामक वोल्टेज को अलग-अलग करके आउटपुट को चालू रखते हैं। इस प्रकार, वोल्टेज को उसी आउटपुट पर विनियमित करना लगभग असंभव है जहां वर्तमान को विनियमित किया जा रहा है।

वर्तमान नियामक डिजाइन

वर्तमान नियामकों को आमतौर पर MAX1818 और LM317 जैसे आईसी आधारित वोल्टेज नियामकों का उपयोग करके या जेलीबीन निष्क्रिय और ट्रांजिस्टर और जेनर डायोड जैसे सक्रिय घटकों के उपयोग से लागू किया जाता है।

वोल्टेज नियामकों का उपयोग करके वर्तमान नियामकों को डिजाइन करना

आईसी-आधारित वोल्टेज नियामक का उपयोग करते हुए वर्तमान नियामकों के डिजाइन के लिए, तकनीक में आमतौर पर वोल्टेज नियामक स्थापित करना होता है जिसमें निरंतर भार प्रतिरोध होता है और रैखिक वोल्टेज नियामकों का आमतौर पर उपयोग किया जाता है क्योंकि, रैखिक नियामकों के उत्पादन और उनके जमीन के बीच वोल्टेज आमतौर पर कसकर होता है विनियमित, इस तरह, एक निश्चित रोकनेवाला को टर्मिनलों के बीच डाला जा सकता है जैसे कि एक निश्चित वर्तमान लोड में बहता है। इस पर आधारित डिज़ाइन का एक अच्छा उदाहरण 2016 में ईडीएन प्रकाशन द्वारा बडग इनग द्वारा प्रकाशित किया गया था।

नियोजित सर्किट एक उच्च-पक्षीय निरंतर वर्तमान विनियमित आपूर्ति बनाने के लिए LDO रैखिक नियामक MAX1818 का उपयोग करता है। आपूर्ति (ऊपर की छवि में दिखाया गया है) इस तरह से डिज़ाइन की गई थी कि यह RLOAD को एक निरंतर प्रवाह के साथ खिलाती है, जो I = 1.5V / ROUT के बराबर है। जहां 1.5V MAX1818 का प्रीसेट आउटपुट वोल्टेज है, लेकिन बाहरी प्रतिरोधक विभक्त का उपयोग करके इसे बदला जा सकता है।

डिजाइन के इष्टतम प्रदर्शन को सुनिश्चित करने के लिए, MAX1818 के इनपुट टर्मिनल पर वोल्टेज 2.5V तक होना चाहिए और 5.5v से ऊपर नहीं होना चाहिए क्योंकि यह डेटाशीट द्वारा निर्धारित ऑपरेटिंग रेंज है। उस स्थिति को संतुष्ट करने के लिए, एक रूट मान चुनें जो IN और GND के बीच 2.5V से 5.5V की अनुमति देता है। उदाहरण के लिए जब 5V VCC के साथ 100Ω का लोड होता है, तो डिवाइस 60Ω से ऊपर ROUT के साथ ठीक से काम करता है क्योंकि मान 1.5V / 60Ω = 25mA के अधिकतम प्रोग्राम योग्य वर्तमान की अनुमति देता है। डिवाइस में वोल्टेज तब न्यूनतम अनुमति के बराबर होता है: 5V - (25mA × 100 =) = 2.5V।

LM317 जैसे अन्य रैखिक नियामकों का उपयोग एक समान डिजाइन प्रक्रिया में भी किया जा सकता है, लेकिन एक प्रमुख लाभ जो कि MAX1818 की तरह है, दूसरों के ऊपर यह तथ्य है कि वे थर्मल शटडाउन को शामिल करते हैं जो कि वर्तमान विनियमन में बहुत महत्वपूर्ण हो सकता है क्योंकि तापमान का तापमान। आईसी गर्म हो जाता है जब उच्च वर्तमान आवश्यकताओं के साथ लोड जुड़ा होता है।

के लिए LM317 आधारित वर्तमान नियामक, नीचे सर्किट पर विचार करें;

LM317s को इस तरह से डिज़ाइन किया गया है कि नियामक अपने वोल्टेज को तब तक समायोजित करता रहता है जब तक कि आउटपुट पिन के बीच वोल्टेज और इसका समायोजन पिन 1.25v पर न हो जाए और चूंकि वोल्टेज नियामक स्थिति में लागू करते समय इस तरह के डिवाइडर का उपयोग आमतौर पर किया जाता है। लेकिन वर्तमान नियामक के रूप में हमारे उपयोग के मामले के लिए, यह वास्तव में हमारे लिए चीजों को सुपर आसान बनाता है क्योंकि, चूंकि वोल्टेज स्थिर है, हम सभी को वर्तमान को स्थिर बनाने के लिए क्या करना है बस Vout और ADJ पिन के बीच श्रृंखला में एक रोकनेवाला सम्मिलित करना है जैसा कि ऊपर सर्किट में दिखाया गया है। जैसे, हम आउटपुट करंट को एक निश्चित मान पर सेट करने में सक्षम हैं, जो इसके द्वारा दिया गया है;

I = 1.25 / आर

R के मान से आउटपुट करंट वैल्यू का निर्धारक कारक बनता है।

एक वैरिएबल करंट रेगुलेटर बनाने के लिए, हमें केवल एक रेज़िस्टेन्स के साथ दूसरे रेज़िस्ट्रेटर के साथ एक वैरिएबल रेज़िस्टर को एडजस्ट करने की जरूरत है, ताकि नीचे की इमेज में दिखाए गए एडजस्टेबल पिन को डिवाइडर बनाया जा सके।

सर्किट का संचालन पिछले वाले के समान है, जिसमें अंतर यह है कि प्रतिरोध को अलग करने के लिए पोटेंशियोमीटर के नॉब को चालू करके सर्किट में समायोजित किया जा सकता है । आर के पार वोल्टेज द्वारा दे रहा है;

वी = (1 + आर 1 / आर 2) x 1.25

इसका मतलब है आर के पार करंट द्वारा दिया गया है;

I _R = (1.25 / R) x (1+ R1 / R2)।

यह सर्किट को I = 1.25 / R और (1.25 / R) x (1 + R1 / R2) की एक वर्तमान सीमा देता है

सेट चालू पर निर्भर; सुनिश्चित करें कि प्रतिरोधक आर की वाट रेटिंग उस धारा की मात्रा का सामना कर सकती है जो इसके माध्यम से प्रवाहित होगी।

वर्तमान नियामक के रूप में एलडीओ का उपयोग करने के फायदे और नुकसान

नीचे रैखिक वोल्टेज नियामक दृष्टिकोण का चयन करने के लिए कुछ फायदे हैं ।

नियामक आईसी तापमान संरक्षण पर शामिल होते हैं जो अत्यधिक मौजूदा आवश्यकताओं के साथ लोड से जुड़े होने पर काम में आ सकते हैं।
नियामक आईसी में बड़े इनपुट वोल्टेज के लिए अधिक सहिष्णुता है और काफी हद तक उच्च शक्ति अपव्यय का समर्थन करता है।
नियामक आईसी दृष्टिकोण में अधिकांश मामलों में केवल कुछ प्रतिरोधों के अलावा घटकों की एक छोटी मात्रा का उपयोग शामिल है, जहां उन मामलों को छोड़कर जहां उच्च धाराओं की आवश्यकता होती है और पावर ट्रांजिस्टर जुड़े होते हैं। इसका मतलब है कि आप वोल्टेज और वर्तमान विनियमन के लिए समान आईसी का उपयोग कर सकते हैं।
घटकों की संख्या में कमी का मतलब कार्यान्वयन लागत और डिजाइन समय में कमी हो सकता है।

नुकसान:

दूसरा पहलू पर, विन्यास नियामक ICs दृष्टिकोण के तहत वर्णित के प्रवाह की अनुमति देता है मौन वर्तमान विनियमित उत्पादन वोल्टेज के अलावा लोड करने के लिए नियामक से। यह एक त्रुटि का परिचय देता है जो कुछ अनुप्रयोगों में स्वीकार्य नहीं हो सकता है। हालाँकि, यह एक बहुत कम मौन धारा के साथ एक नियामक का चयन करके कम किया जा सकता है।

नियामक आईसी दृष्टिकोण के लिए एक और नकारात्मक पहलू डिजाइन में लचीलापन की कमी है।

वोल्टेज रेगुलेटर आईसी के उपयोग के अलावा, वर्तमान रेगुलेटर भी आवश्यक प्रतिरोधों के साथ ट्रांजिस्टर, opamps, और जेनर डायोड सहित जेलीबीन भागों का उपयोग करके डिज़ाइन किया जा सकता है। एक जेनर डायोड का उपयोग सर्किट में संभवत: एक ब्रेनर के रूप में किया जाता है जैसे कि आपको याद है कि जेनर डायोड का उपयोग वोल्टेज विनियमन के लिए किया जाता है। इन भागों का उपयोग करके वर्तमान नियामक का डिज़ाइन सबसे अधिक लचीला है क्योंकि वे आमतौर पर मौजूदा सर्किट में एकीकृत करने में आसान होते हैं।

ट्रांजिस्टर का उपयोग कर वर्तमान नियामक

हम इस खंड के तहत दो डिजाइनों पर विचार करेंगे। पहले एक में ट्रांजिस्टर के उपयोग की सुविधा होगी, जबकि दूसरे में एक ऑपरेशनल एम्पलीफायर और पावर ट्रांजिस्टर का मिश्रण होगा ।

ट्रांजिस्टर वाले एक के लिए, नीचे दिए गए सर्किट पर विचार करें।

ऊपर सर्किट में वर्णित वर्तमान नियामक सबसे सरल वर्तमान नियामक डिजाइनों में से एक है। यह एक कम पक्ष वाला वर्तमान नियामक है; मैं जमीन से पहले लोड के बाद जुड़ा। यह तीन प्रमुख घटकों से बना है; एक नियंत्रण ट्रांजिस्टर (2N5551), एक शक्ति ट्रांजिस्टर (TIP41) और एक शंट अवरोधक (R)।शंट, जो अनिवार्य रूप से एक कम-मूल्य अवरोधक है, का उपयोग लोड के माध्यम से बहने वाले वर्तमान को मापने के लिए किया जाता है। जब सर्किट चालू होता है, तो शंट के पार एक वोल्टेज ड्रॉप नोट किया जाता है। लोड प्रतिरोध आरएल का मूल्य जितना अधिक होगा, शंट के पार वोल्टेज ड्रॉप उतना ही अधिक होगा। शंट के पार वोल्टेज ड्रॉप नियंत्रण ट्रांजिस्टर के लिए एक ट्रिगर के रूप में कार्य करता है जैसे कि शंट के पार वोल्टेज ड्रॉप जितना अधिक होता है, उतना ही अधिक ट्रांजिस्टर कंडक्टर के साथ लागू या कम करने के लिए पावर ट्रांजिस्टर के आधार पर लगाए गए पूर्वाग्रह वोल्टेज को संचालित और नियंत्रित करता है। रोकनेवाला R1 पूर्वाग्रह अवरोधक के रूप में कार्य करता है।

अन्य सर्किटों की तरह ही, कंट्रोल ट्रांजिस्टर के बेस पर लगाए गए वोल्टेज की मात्रा को अलग-अलग करके वर्तमान स्तर को अलग-अलग करने के लिए शंट रेसिस्टर के समानांतर एक वैरिएबल रेसिस्टर जोड़ा जा सकता है।

Op-Amp का उपयोग करके करंट रेगुलेटर

दूसरे डिजाइन पथ के लिए, नीचे दिए गए सर्किट पर विचार करें;

यह सर्किट एक ऑपरेशन एम्पलीफायर पर आधारित है , और ट्रांजिस्टर के साथ उदाहरण की तरह, यह वर्तमान संवेदन के लिए एक शंट रोकनेवाला का उपयोग भी करता है। शंट के पार वोल्टेज ड्रॉप को परिचालन एम्पलीफायर में खिलाया जाता है, जो इसके बाद जेनर डायोड जेडडी 1 द्वारा निर्धारित संदर्भ वोल्टेज से तुलना करता है। सेशन-एम् पी अपने इनपुट वोल्टेज को समायोजित करके दो इनपुट वोल्टेज में किसी भी विसंगतियों (उच्च या निम्न) के लिए क्षतिपूर्ति करता है। परिचालन एम्पलीफायर का आउटपुट वोल्टेज एक उच्च शक्ति से जुड़ा होता है एफईटी और कंडक्ट लागू वोल्टेज के आधार पर होता है।

इस डिज़ाइन और पहले वाले के बीच का मुख्य अंतर जेनर डायोड द्वारा लागू किया गया संदर्भ वोल्टेज है। ये दोनों डिज़ाइन रैखिक हैं और उच्च मात्रा में उच्च मात्रा में गर्मी उत्पन्न की जाएगी, जैसे कि गर्मी को भंग करने के लिए हीट सिंक को युग्मित किया जाना चाहिए।

लाभ और नुकसान

इस डिजाइन दृष्टिकोण का प्रमुख लाभ यह डिजाइनर प्रदान करता है लचीलापन है। भागों को चुना जा सकता है और डिज़ाइन को आंतरिक सर्किटरी से जुड़ी सीमाओं के बिना स्वाद के लिए कॉन्फ़िगर किया गया है जो नियामक आईसी आधारित दृष्टिकोण की विशेषता है।

दूसरी ओर, यह दृष्टिकोण अधिक थकाऊ, समय लेने वाला होता है, नियामक आधारित आईसी दृष्टिकोण के साथ तुलना में अधिक भागों, भारी, असफल होने के लिए अतिसंवेदनशील और अधिक महंगा होने की आवश्यकता होती है।

वर्तमान नियामकों के आवेदन

लगातार चालू नियामकों को बिजली की आपूर्ति सर्किट से बैटरी चार्जिंग सर्किट, एलईडी चालकों और अन्य अनुप्रयोगों तक सभी प्रकार के एप्लिकेशन मिलते हैं, जहां एक निर्धारित वर्तमान को लागू लोड के बावजूद विनियमित करने की आवश्यकता होती है।

यह इस लेख के लिए है! आशा है कि आपने एक या दो चीजें सीखीं।

अगली बार तक!