सेशन का उपयोग करते हुए वोल्टेज नियंत्रित करंट सोर्स सर्किट डिजाइन करें

वोल्टेज-नियंत्रित वर्तमान स्रोत सर्किट में, जैसा कि नाम से पता चलता है, इनपुट भर में वोल्टेज की एक छोटी मात्रा आनुपातिक रूप से आउटपुट लोड पर वर्तमान प्रवाह को नियंत्रित करेगी। इस प्रकार के सर्किट का उपयोग आमतौर पर बीजेटी, एससीआर, आदि जैसे वर्तमान-नियंत्रित उपकरणों को चलाने के लिए इलेक्ट्रॉनिक्स में किया जाता है । हम जानते हैं कि बीजेटी में ट्रांजिस्टर के आधार के माध्यम से प्रवाहित होने वाले नियंत्रण से पता चलता है कि ट्रांजिस्टर कितना बंद है, यह आधार वर्तमान प्रदान किया जा सकता है कई प्रकार के सर्किट द्वारा, एक विधि इस वोल्टेज नियंत्रित वर्तमान स्रोत सर्किट का उपयोग करना है । आप निरंतर वर्तमान सर्किट की भी जांच कर सकते हैं जिसका उपयोग वर्तमान-नियंत्रित उपकरणों को चलाने के लिए भी किया जा सकता है।

इस परियोजना में, हम बताएंगे कि कैसे ऑप-एम्पी का उपयोग करके एक वोल्टेज-नियंत्रित वर्तमान स्रोत को डिज़ाइन किया जा सकता है और इसका निर्माण अपने काम को प्रदर्शित करने के लिए भी किया जा सकता है। इस प्रकार के वोल्टेज नियंत्रित वर्तमान स्रोत सर्किट को एक वर्तमान सर्वो भी कहा जाता है । सर्किट बहुत सरल है और इसका निर्माण न्यूनतम संख्या में घटकों के साथ किया जा सकता है।

Op-Amp की मूल बातें

इस सर्किट के काम को समझने के लिए यह जानना आवश्यक है कि एक ऑपरेशनल एम्पलीफायर कैसे काम करता है।

उपरोक्त छवि एकल परिचालन प्रवर्धक है। एक एम्पलीफायर संकेतों को बढ़ाता है, लेकिन संकेतों को प्रवर्धित करने के अलावा यह गणितीय कार्य भी कर सकता है। O p-amp या ऑपरेशनल एम्पलीफायर एनालॉग इलेक्ट्रॉनिक्स की रीढ़ है और इसका उपयोग कई अनुप्रयोगों में किया जाता है, जैसे कि Summing Amplifier, विभेदक एम्पलीफायर, इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर, Op-Amp इंटीग्रेटर, आदि।

यदि हम उपरोक्त छवि को करीब से देखते हैं, तो दो इनपुट और एक आउटपुट हैं। उन दो इनपुट में + और - साइन है। सकारात्मक इनपुट को नॉनवर्टिंग इनपुट कहा जाता है और नकारात्मक इनपुट को इनवर्टिंग इनपुट कहा जाता है।

पहला नियम जो एम्पलीफायर काम करने के लिए उपयोग किया जाता है, वह यह है कि इन दोनों इनपुट के बीच अंतर हमेशा शून्य होता है। बेहतर समझ के लिए आइए नीचे दी गई छवि देखें -

उपरोक्त एम्पलीफायर सर्किट एक वोल्टेज अनुयायी सर्किट है। आउटपुट नेगेटिव टर्मिनल से जुड़ा होता है जिससे यह 1x गेन एम्पलीफायर बन जाता है। इसलिए, इनपुट में दिए गए वोल्टेज आउटपुट के पार उपलब्ध हैं।

जैसा कि पहले चर्चा की गई थी, परिचालन एम्पलीफायर दोनों इनपुट का विभेदन करता है। 0. जैसा कि आउटपुट इनपुट टर्मिनल में जुड़ा हुआ है, ऑप-एम्प उसी वोल्टेज का उत्पादन करेगा जो अन्य इनपुट टर्मिनल में प्रदान किया गया है। इसलिए, यदि इनपुट के पार 5V दिया जाता है, क्योंकि एम्पलीफायर आउटपुट नेगेटिव टर्मिनल से जुड़ा होता है, तो यह 5V का उत्पादन करेगा जो अंततः 5V - 5V = 0. नियम को सिद्ध करता है। यह एम्पलीफायरों के सभी नकारात्मक फीडबैक ऑपरेशन के लिए होता है।

वोल्टेज को नियंत्रित करना वर्तमान स्रोत को नियंत्रित करता है

उसी नियम से, नीचे दिए गए सर्किट को देखते हैं।

अब सीधे नकारात्मक इनपुट से जुड़े op-amp के आउटपुट के बजाय, नकारात्मक प्रतिक्रिया एक एन चैनल MOSFET भर में जुड़े शंट रोकनेवाला से ली गई है । ऑप-एम्प आउटपुट मोसफेट गेट के पार जुड़ा हुआ है।

मान लेते हैं, op-amp के सकारात्मक इनपुट में 1V इनपुट दिया गया है। Op-amp किसी भी कीमत पर नकारात्मक प्रतिक्रिया पथ 1V बना देगा । आउटपुट नकारात्मक टर्मिनल पर 1V प्राप्त करने के लिए MOSFET को चालू करेगा। शंट रोकनेवाला का नियम ओह्स कानून, वी = आईआर के अनुसार एक ड्रॉप वोल्टेज का उत्पादन करना है। इसलिए, 1 वी ड्रॉप वोल्टेज का उत्पादन किया जाएगा यदि 1 ए 1 ओम रोकनेवाला के माध्यम से वर्तमान प्रवाह।

Op-amp इस ड्रॉप वोल्टेज का उपयोग करेगा और वांछित 1V प्रतिक्रिया प्राप्त करेगा। अब, यदि हम एक लोड को कनेक्ट करते हैं जिसे ऑपरेशन के लिए वर्तमान नियंत्रण की आवश्यकता होती है, तो हम इस सर्किट का उपयोग कर सकते हैं और लोड को एक उपयुक्त स्थान पर रख सकते हैं।

Op-Amp वोल्टेज नियंत्रित वर्तमान स्रोत के लिए विस्तृत सर्किट आरेख नीचे की छवि में पाया जा सकता है -

निर्माण

इस सर्किट के निर्माण के लिए, हमें एक ऑप-एम्पी की आवश्यकता होती है। LM358 एक बहुत ही सस्ता है, ऑप-एम्प को खोजने में आसान है, और यह इस परियोजना के लिए एक सही विकल्प है, हालांकि, इसमें एक पैकेज में दो ऑप-एम्प चैनल हैं, लेकिन हमें केवल एक की आवश्यकता है। हमने पहले कई LM358 आधारित सर्किट बनाए हैं जिन्हें आप भी देख सकते हैं। नीचे की छवि LM358 पिन आरेख का अवलोकन है।

अगला, हमें एक N चैनल MOSFET की आवश्यकता है, इसके लिए IRF540N का उपयोग किया जाता है, अन्य MOSFETs भी काम करेंगे, लेकिन यह सुनिश्चित करें कि MOSFET पैकेज में अतिरिक्त हीट सिंक कनेक्ट करने का विकल्प है, यदि आवश्यक हो और उपयुक्त विनिर्देश का चयन करने के लिए सावधानीपूर्वक विचार की आवश्यकता हो। आवश्यकतानुसार MOSFET। IRF540N पिनआउट नीचे चित्र में दिखाया गया है -

तीसरी आवश्यकता शंट अवरोधक है । 1ohms 2watt रोकनेवाला में छड़ी करते हैं। अतिरिक्त दो प्रतिरोधों की आवश्यकता होती है, एक MOSFET गेट अवरोधक के लिए और दूसरा एक प्रतिक्रिया अवरोधक है । लोडिंग प्रभाव को कम करने के लिए इन दोनों की आवश्यकता होती है। हालांकि, इन दो प्रतिरोधों के बीच की गिरावट नगण्य है।

अब, हमें एक शक्ति स्रोत की आवश्यकता है, यह एक बेंच बिजली की आपूर्ति है । बेंच बिजली आपूर्ति में दो चैनल उपलब्ध हैं। उनमें से एक, पहले चैनल का उपयोग सर्किट को शक्ति प्रदान करने के लिए किया जाता है और दूसरा जो दूसरे चैनल का उपयोग किया जाता है वह सर्किट के स्रोत के वर्तमान को नियंत्रित करने के लिए चर वोल्टेज प्रदान करता है। चूंकि नियंत्रण वोल्टेज बाहरी स्रोत से लागू होता है, दोनों चैनलों को एक ही क्षमता में होना चाहिए, इस प्रकार दूसरे चैनल का ग्राउंड टर्मिनल पहले चैनल ग्राउंड टर्मिनल से जुड़ा होता है।

हालांकि, यह नियंत्रण वोल्टेज किसी भी प्रकार के पोटेंशियोमीटर का उपयोग करके एक चर वोल्टेज विभक्त से दिया जा सकता है। ऐसे मामले में, एक एकल बिजली की आपूर्ति पर्याप्त है। इसलिए, वोल्टेज-नियंत्रित चर वर्तमान स्रोत बनाने के लिए निम्नलिखित घटकों की आवश्यकता होती है -

1. Op-amp (LM358)
2. MOSFET (IRF540N)
3. शंट रेसिस्टर (1 ओम)
4. 1k रोकनेवाला
5. 10k रोकनेवाला
6. बिजली की आपूर्ति (12V)
7. बिजली वितरण केंद्र
8. ब्रेड बोर्ड और अतिरिक्त कनेक्टिंग तार

वोल्टेज वर्तमान स्रोत कार्य नियंत्रित

सर्किट एक ब्रेडबोर्ड में परीक्षण के प्रयोजनों के लिए बनाया गया है जैसा कि आप नीचे दी गई छवि में देख सकते हैं। वर्तमान नियंत्रण ऑपरेशन के परीक्षण के लिए लोड को सर्किट के निकट-आदर्श 0 ओम (छोटा) बनाने के लिए नहीं जोड़ा गया है।

इनपुट वोल्टेज 0.1V से 0.5V में बदल जाता है और वर्तमान परिवर्तन अन्य चैनल में परिलक्षित होते हैं। जैसा कि नीचे की छवि में देखा गया है, 0 चालू ड्रॉ के साथ 0.4V इनपुट को प्रभावी रूप से 9V आउटपुट पर 400mA वर्तमान करने के लिए दूसरा चैनल बनाया गया है। सर्किट 9 वी आपूर्ति का उपयोग करके संचालित होता है।

आप विस्तृत कार्य के लिए इस पृष्ठ के निचले भाग में वीडियो भी देख सकते हैं। यह इनपुट वोल्टेज के आधार पर प्रतिक्रिया दे रहा है। उदाहरण के लिए, जब इनपुट वोल्टेज.4V है, तो op-amp उसी वोल्टेज पर प्रतिक्रिया देगा ।4V उसके फीडबैक पिन में। Op-amp का आउटपुट चालू होता है और MOSFET को तब तक नियंत्रित करता है जब तक कि शंट रेसिस्टेक्टर के पार वोल्टेज गिर न जाए।

इस परिदृश्य में ओम कानून लागू होता है। रोकनेवाला केवल तभी उत्पादन करेगा.4 V ड्रॉप अगर रोकनेवाला के माध्यम से करंट 400mA (.4A) होगा। इसका कारण वोल्टेज = वर्तमान x प्रतिरोध है। इसलिए,.4 वी =.4 ए x 1 ओम।

इस परिदृश्य में, यदि हम श्रृंखला में एक लोड (प्रतिरोधक भार) को उसी तरह से जोड़ते हैं, जैसा कि योजनाबद्ध में वर्णित है, बिजली की आपूर्ति के सकारात्मक टर्मिनल और MOSFET के ड्रेन पिन के बीच में, op-amp MOSFET पर चालू होगा और वर्तमान की समान मात्रा लोड और अवरोधक के माध्यम से पहले की तरह ही वोल्टेज ड्रॉप का उत्पादन करेगी।

इस प्रकार, हम कह सकते हैं कि लोड के माध्यम से करंट (करंट खट्टा होता है) MOSFET के माध्यम से करंट के बराबर होता है जो शंट रेसिस्टर के माध्यम से भी करंट के बराबर होता है। इसे गणितीय रूप में हम प्राप्त करते हैं, वर्तमान लोड के लिए sourced = वोल्टेज ड्रॉप / शंट प्रतिरोध।

जैसा कि पहले चर्चा की गई है, वोल्टेज ड्रॉप ऑप-एम्प में इनपुट वोल्टेज के समान होगा। इसलिए, यदि इनपुट वोल्टेज को बदल दिया जाता है, तो लोड के माध्यम से वर्तमान स्रोत भी बदल जाएगा। इसलिये, वर्तमान लोड के लिए sourced = इनपुट वोल्टेज / शंट प्रतिरोध।

डिजाइन में सुधार

1. रोकनेवाला वाट की वृद्धि से शंट रोकनेवाला में गर्मी लंपटता में सुधार हो सकता है। शंट रेसिस्टर की वाट क्षमता को चुनने के लिए, आर _{डब्ल्यू} = आई ² आर का उपयोग किया जा सकता है, जहां आर _{डब्ल्यू} रेसिस्टेंट वाट है और मैं अधिकतम खट्टे वर्तमान है, और आर शंट रेसिस्टर का मूल्य है।
2. LM358 की तरह ही, कई op-amp IC में एक ही पैकेज में दो op-amps होते हैं। यदि इनपुट वोल्टेज बहुत कम है, तो दूसरी अप्रयुक्त ऑप-एम्प का उपयोग इनपुट वोल्टेज को बढ़ाने के लिए किया जा सकता है।
3. थर्मल और दक्षता के मुद्दों में सुधार के लिए, उचित गर्मी सिंक के साथ-साथ कम ऑन-प्रतिरोध MOSFETs का उपयोग किया जा सकता है।