Aktyvus srovės šaltinis

Straipsnis iš Vikipedijos, laisvosios enciklopedijos.

Aktyvus srovės šaltinis su stabilitronu

Aktyvus srovės šaltinis - schema, teikianti pastovią elektros srovę nepriklausomai nuo apkrovos varžos ar išėjime esančios įtampos. Tokie šaltiniai dažnai įvairiose schemose dažnai naudojami vietoje rezistorių, padidinant jų darbo stabilumą, charakteristikų tiesiškumą ir kitus svarbius parametrus. Idealūs pastovios srovės šaltiniai neegzistuoja, tačiau žinoma daug schemų, kurių parametrai praktikoje pakankamai artimi idealiems.

Tinkamai įjungus, tranzistoriaus kolektorius ar lempos anodas gali būti toks nekintančios srovės šaltinis.

[taisyti] Srovės šaltinis su tranzistoriumi ir stabilitronu

Šioje schemoje stabilitronui DZ1 tenkanti įtampa dėl šio elemento ypatybių yra pastovi (jei tik maitinimo įtampa didesnė už jo pramušimo įtampą). Dalis rezistoriaus R1 teikiamos srovės nuteka stabilitronu (užtikrindama jo normalų darbą), kita dalis per tranzistoriaus bazės - emiterio sandūrą nuteka rezistoriumi R2. Kadangi tranzistoriaus bazės įtampa daugmaž pastovi, o basės - emiterio sandūrai tenkanti įtampa irgi nelabai kinta, srovė per rezistorių R2:

$I_{R2} (= I_{E}) = \frac{V_{R2}}{R2} = \frac{V_{Z} - V_{BE}}{R2}$

čia V_R2 - R2 tenkanti įtampa, V_Z - stabilitrono stabilizuojama įtampa ir V_BE - tranzistoriaus bazės - emiterio sandūrai tenkanti įtampa (silicio tranzistoriams paprastai apie 0,65 V).

Dėl tranzistoriaus darbo ypatybių ši emiterio srovė daugmaž lygi ir jo kolektoriaus srovei, jei tik tranzistoriaus srovės stiprinimo koeficientas (β0 arba h_FE) pakankamai didelis. Taigi srovė, tekanti per apkrovą Load mažai priklauso nuo galbūt kintančios apkrovos varžos bei maitinimo šaltinio Vs įtampos.

Rekomenduojama R1 varža randama pagal formulę

$R_1 = \frac{V_{S} - V_{Z}}{I_{Z} + K \cdot I_{B}}$

kur K paprastai pasirenkamas tarp 1.2 iki 2 (R₁ turi būti pakankamai maža užtikrinti norimą I_B), $I_{B} = \frac{I_{C} (= I_{E} = I_{R2})}{h_{FE(min)}}$ ir h_FE(min) yra mažiausias tikėtinas tranzistoriaus stiprinimo koeficientas (įvairiems tranzistoriams paprastai svyruoja nuo kelių dešimčių iki kelių šimtų, prireikus gali būti išmatuotas). I_Z yra stabilitrono normaliam darbui reikalinga srovė (paprastai keli ar keliolika miliamperų).

[taisyti] Variantai

Jei kaip stabilitronas naudojamas Zenerio diodas, temperatūriniam stabilumui padidinti jam priešpriešais nuosekliai gali būti įjungtas paprasta diodas. Kintant temperatūrai, Zenerio diodo pramušimo įtampa keičiasi priešinga kryptimi nei paprasto diodo atsidarymo įtampa, ir šie pokyčiai dalinai kompensuoja vienas kitą. Diodą paprastai verta naudoti jei Zenerio diodo pramušimo įtampa pasirenkama didesnė nei 5,6 V (žemesnės įtampos Zenerio diodai pakankamai stabilūs). Diodas prie stabilizuojamos įtampos prideda apie 0,65 V.

Kai kada vietoje stabilitrono jungiamas (tiesiogine kryptimi, atvirkščiai nei stabilitronas) ir šviesos diodas, kuriam šviečiant jam tenkanti įtampa irgi gana stabili. Schemai su šviesos diodu

$R_2 = \frac {V_D - V_{BE}}{I_{R2}}$

$R_1 = \frac{V_{S} - V_D}{I_{D} + K \cdot I_{B}}$ , kur I_D yra šviesos diodo normaliam darbui reikalinga srovė, o V_D - jo darbo įtampa (paprastai apie 1,5 V).

Kai kada srovės šaltinis schemose apibendrintai žymimas savo sutartiniu ženklu ().