ఆప్ ఉపయోగించి ఓవర్ కరెంట్ ప్రొటెక్షన్

ఏదైనా ఎలక్ట్రానిక్ డిజైన్ విజయవంతం కావడానికి రక్షణ సర్క్యూట్లు చాలా ముఖ్యమైనవి. మా మునుపటి రక్షణ సర్క్యూట్ ట్యుటోరియల్లో, మీ సర్క్యూట్లో స్వీకరించగలిగే అనేక ప్రాథమిక రక్షణ సర్క్యూట్లను మేము రూపొందించాము, అవి ఓవర్ వోల్టేజ్ ప్రొటెక్షన్, షార్ట్-సర్క్యూట్ ప్రొటెక్షన్, రివర్స్ ధ్రువణత రక్షణ మొదలైనవి. ఈ సర్క్యూట్ల జాబితాకు జోడించి, ఈ వ్యాసంలో, మేము Op-Amp ఉపయోగించి ఓవర్-కరెంట్ రక్షణ కోసం సరళమైన సర్క్యూట్‌ను ఎలా రూపొందించాలో మరియు ఎలా నిర్మించాలో నేర్చుకుంటారు.

PSU యొక్క అవుట్పుట్ కరెంట్‌ను పరిమితం చేయడానికి విద్యుత్ సరఫరా సర్క్యూట్లలో ఓవర్‌కరెంట్ రక్షణ తరచుగా ఉపయోగించబడుతుంది. విద్యుత్ సరఫరా యూనిట్ యొక్క పేర్కొన్న సామర్థ్యాల కంటే లోడ్ పెద్ద కరెంట్‌ను ఆకర్షించినప్పుడు “ఓవర్‌కరెంట్” అనే పదం ఒక షరతు. అధిక-ప్రస్తుత పరిస్థితి విద్యుత్ సరఫరాను దెబ్బతీసే అవకాశం ఉన్నందున ఇది ప్రమాదకరమైన పరిస్థితి. కాబట్టి ఇంజనీర్లు సాధారణంగా ఓవర్-కరెంట్ ప్రొటెక్షన్ సర్క్యూట్‌ను ఉపయోగిస్తారు, అలాంటి లోపాల సమయంలో విద్యుత్ సరఫరా నుండి భారాన్ని తగ్గించుకుంటారు, తద్వారా లోడ్ మరియు విద్యుత్ సరఫరాను కాపాడుతుంది.

ఆపరేషనల్ యాంప్లిఫైయర్ ఉపయోగించి ఓవర్ కరెంట్ ప్రొటెక్షన్

ఓవర్-కరెంట్ ప్రొటెక్షన్ సర్క్యూట్లలో చాలా రకాలు ఉన్నాయి; సర్క్యూట్ యొక్క సంక్లిష్టత అధిక-ప్రస్తుత పరిస్థితిలో రక్షణ సర్క్యూట్ ఎంత వేగంగా స్పందించాలో ఆధారపడి ఉంటుంది. ఈ ప్రాజెక్ట్‌లో, మేము చాలా సాధారణంగా ఉపయోగించే ఒక ఆప్-ఆంప్‌ను ఉపయోగించి సరళమైన ఓవర్-కరెంట్ ప్రొటెక్షన్ సర్క్యూట్‌ను నిర్మిస్తాము మరియు మీ డిజైన్ల కోసం సులభంగా స్వీకరించవచ్చు.

మేము రూపకల్పన చేయబోయే సర్క్యూట్లో సర్దుబాటు చేయగల ఓవర్‌కంటెంట్ థ్రెషోల్డ్ విలువ ఉంటుంది మరియు వైఫల్య లక్షణంపై ఆటో- పున art ప్రారంభం కూడా ఉంటుంది. ఇది ఆప్-ఆంప్ ఆధారిత ఓవర్‌కారెంట్ ప్రొటెక్షన్ సర్క్యూట్ కాబట్టి, దీనికి డ్రైవింగ్ యూనిట్‌గా ఆప్-ఆంప్ ఉంటుంది. ఈ ప్రాజెక్ట్ కోసం, సాధారణ-ప్రయోజన కార్యాచరణ యాంప్లిఫైయర్ LM358 ఉపయోగించబడుతుంది. దిగువ చిత్రంలో, LM358 యొక్క పిన్ రేఖాచిత్రం చూపబడింది.

పై చిత్రంలో చూసినట్లుగా, ఒకే ఐసి ప్యాకేజీ లోపల మనకు రెండు ఆప్-ఆంప్ ఛానెల్స్ ఉంటాయి. అయితే, ఈ ప్రాజెక్ట్ కోసం ఒకే ఛానెల్ మాత్రమే ఉపయోగించబడుతుంది. Op-amp ఒక MOSFET ఉపయోగించి అవుట్పుట్ లోడ్ను మారుస్తుంది (డిస్కనెక్ట్ చేస్తుంది). ఈ ప్రాజెక్ట్ కోసం, N ఛానల్ MOSFET IRF540N ఉపయోగించబడుతుంది. లోడ్ కరెంట్ 500mA కన్నా పెద్దదిగా ఉంటే సరైన MOSFET హీట్‌సింక్‌ను ఉపయోగించమని సిఫార్సు చేయబడింది. అయితే, ఈ ప్రాజెక్ట్ కోసం, మోట్‌ఫెట్ హీట్‌సింక్ లేకుండా ఉపయోగించబడుతుంది. దిగువ చిత్రం IRF540N పిన్అవుట్ రేఖాచిత్రం యొక్క ప్రాతినిధ్యం.

Op-amp మరియు సర్క్యూట్‌కి శక్తినివ్వడానికి, LM7809 లీనియర్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్ ఉపయోగించబడుతుంది. ఇది విస్తృత ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ రేటింగ్ కలిగిన 9V 1A లీనియర్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్. పిన్అవుట్ క్రింద ఉన్న చిత్రంలో చూడవచ్చు

అవసరమైన పదార్థాలు:

ఓవర్‌కరెంట్ ప్రొటెక్షన్ సర్క్యూట్‌కు అవసరమైన భాగాల జాబితా క్రింద ఇవ్వబడింది.

బ్రెడ్‌బోర్డ్
విద్యుత్ సరఫరా 12 వి (కనిష్ట) లేదా వోల్టేజ్ ప్రకారం అవసరం.
LM358
100 యుఎఫ్ 25 వి
IRF540N
హీట్‌సింక్ (అప్లికేషన్ అవసరం ప్రకారం)
50 కే ట్రిమ్ పాట్.
1% సహనంతో 1 కె రెసిస్టర్
1 మెగ్ రెసిస్టర్
1% సహనంతో 100 కె రెసిస్టర్.
1ohms రెసిస్టర్, 2W (2W గరిష్టంగా 1.25A లోడ్ కరెంట్)
బ్రెడ్‌బోర్డ్ కోసం తీగలు

ఓవర్ కరెంట్ ప్రొటెక్షన్ సర్క్యూట్

ఓవర్‌కరెంట్‌ను గ్రహించడానికి ఒక ఆప్-ఆంప్‌ను ఉపయోగించడం ద్వారా సరళమైన ఓవర్‌కంటెంట్ ప్రొటెక్షన్ సర్క్యూట్‌ను రూపొందించవచ్చు మరియు ఫలితం ఆధారంగా విద్యుత్ సరఫరాతో లోడ్‌ను డిస్‌కనెక్ట్ చేయడానికి / కనెక్ట్ చేయడానికి మోస్‌ఫెట్‌ను డ్రైవ్ చేయవచ్చు. దాని కోసం సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం సులభం మరియు క్రింది చిత్రంలో చూడవచ్చు

ఓవర్ కరెంట్ ప్రొటెక్షన్ సర్క్యూట్ వర్కింగ్

సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం నుండి మీరు గమనించినట్లుగా, సాధారణ మరియు ఓవర్‌లోడ్ స్థితిలో లోడ్‌ను ఆన్ లేదా ఆఫ్‌గా నియంత్రించడానికి MOSFET IRF540N ఉపయోగించబడుతుంది. కానీ లోడ్ ఆఫ్ చేసే ముందు, లోడ్ కరెంట్‌ను గుర్తించడం చాలా అవసరం. షంట్ రెసిస్టర్ R1 ను ఉపయోగించడం ద్వారా ఇది జరుగుతుంది, ఇది 2 వాట్ల రేటింగ్‌తో 1 ఓం షంట్ రెసిస్టర్. కరెంట్‌ను కొలిచే ఈ పద్ధతిని షంట్ రెసిస్టర్ కరెంట్ సెన్సింగ్ అంటారు, మీరు కరెంట్‌ను గుర్తించడానికి కూడా ఉపయోగించే ఇతర కరెంట్ సెన్సింగ్ పద్ధతులను కూడా తనిఖీ చేయవచ్చు.

MOSFET యొక్క ON స్థితిలో, లోడ్ కరెంట్ MOSFET యొక్క కాలువ ద్వారా మూలానికి మరియు చివరికి GND కి షంట్ రెసిస్టర్ ద్వారా ప్రవహిస్తుంది. లోడ్ కరెంట్‌ను బట్టి షంట్ రెసిస్టర్ వోల్టేజ్ డ్రాప్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, దీనిని ఓమ్స్ చట్టాన్ని ఉపయోగించి లెక్కించవచ్చు. అందువల్ల 1A ప్రస్తుత ప్రవాహం (లోడ్ కరెంట్) కొరకు, షంట్ రెసిస్టర్ అంతటా వోల్టేజ్ డ్రాప్ 1V గా V = I x R (V = 1A x 1 ఓం) గా ఉంటుంది. కాబట్టి, ఈ డ్రాప్ వోల్టేజ్‌ను Op-Amp ఉపయోగించి ముందే నిర్వచించిన వోల్టేజ్‌తో పోల్చినట్లయితే, మేము ఓవర్‌కరెంట్‌ను గుర్తించి, లోడ్‌ను తగ్గించడానికి MOSFET యొక్క స్థితిని మార్చవచ్చు.

కార్యాచరణ యాంప్లిఫైయర్ సాధారణంగా జోడించడం, తీసివేయడం, గుణకారం వంటి గణిత కార్యకలాపాలను నిర్వహించడానికి ఉపయోగిస్తారు. అందువల్ల, ఈ సర్క్యూట్లో, కార్యాచరణ యాంప్లిఫైయర్ LM358 ఒక పోలికగా కాన్ఫిగర్ చేయబడింది. స్కీమాటిక్ ప్రకారం, పోలిక రెండు విలువలను పోలుస్తుంది. మొదటిది షంట్ రెసిస్టర్ అంతటా డ్రాప్ వోల్టేజ్ మరియు మరొకటి వేరియబుల్ రెసిస్టర్ లేదా పొటెన్టోమీటర్ RV1 ఉపయోగించి ముందే నిర్వచించిన వోల్టేజ్ (రిఫరెన్స్ వోల్టేజ్). RV1 వోల్టేజ్ డివైడర్‌గా పనిచేస్తుంది. షంట్ రెసిస్టర్ అంతటా డ్రాప్ వోల్టేజ్ కంపారిటర్ యొక్క విలోమ టెర్మినల్ ద్వారా గ్రహించబడుతుంది మరియు ఇది కార్యాచరణ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క ఇన్వర్టింగ్ కాని టెర్మినల్‌లో అనుసంధానించబడిన వోల్టేజ్ రిఫరెన్స్‌తో పోల్చబడుతుంది.

ఈ కారణంగా, గ్రహించిన వోల్టేజ్ రిఫరెన్స్ వోల్టేజ్ కంటే తక్కువగా ఉంటే, పోలిక కంపారిటర్ యొక్క VCC కి దగ్గరగా ఉన్న అవుట్పుట్ అంతటా సానుకూల వోల్టేజ్ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. కానీ, గ్రహించిన వోల్టేజ్ రిఫరెన్స్ వోల్టేజ్ కంటే పెద్దదిగా ఉంటే, కంపారిటర్ అవుట్పుట్ అంతటా ప్రతికూల సరఫరా వోల్టేజ్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది (ప్రతికూల సరఫరా GND అంతటా అనుసంధానించబడి ఉంటుంది, కాబట్టి ఈ సందర్భంలో 0 వి). MOSFET ఆన్ లేదా ఆఫ్ చేయడానికి ఈ వోల్టేజ్ సరిపోతుంది.

తాత్కాలిక ప్రతిస్పందన / స్థిరత్వ సమస్యతో వ్యవహరించడం

అధిక లోడ్ సరఫరా నుండి డిస్‌కనెక్ట్ అయినప్పుడు, అస్థిరమైన మార్పులు కంపారిటర్ అంతటా ఒక సరళ ప్రాంతాన్ని సృష్టిస్తాయి మరియు ఇది ఒక లూప్‌ను సృష్టిస్తుంది, ఇక్కడ కంపారిటర్ లోడ్‌ను ఆన్ లేదా ఆఫ్ చేయలేకపోతుంది మరియు ఆప్-ఆంప్ అస్థిరంగా మారుతుంది. ఉదాహరణకు, 1A MOSFET ను OFF స్థితిలోకి ప్రేరేపించడానికి పొటెన్టోమీటర్ ఉపయోగించి సెట్ చేయబడిందని అనుకుందాం. అందువల్ల 1V అవుట్పుట్ కోసం వేరియబుల్ రెసిస్టర్ సెట్ చేయబడింది. ఒక పరిస్థితిలో, షంట్ రెసిస్టర్ అంతటా వోల్టేజ్ డ్రాప్ 1.01 వి అని కంపారిటర్ గుర్తించినప్పుడు (ఈ వోల్టేజ్ ఆప్-ఆంప్ లేదా కంపారిటర్ కచ్చితత్వాలు మరియు ఇతర కారకాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది) కంపారిటర్ లోడ్‌ను డిస్‌కనెక్ట్ చేస్తుంది. తాత్కాలిక మార్పులు అధిక సరఫరా అకస్మాత్తుగా విద్యుత్ సరఫరా యూనిట్ నుండి డిస్‌కనెక్ట్ అయినప్పుడు సంభవిస్తుంది మరియు ఈ అస్థిరత వోల్టేజ్ రిఫరెన్స్‌ను పెంచుతుంది, ఇది కంపారిటర్ అంతటా పేలవమైన ఫలితాలను ఆహ్వానిస్తుంది మరియు సరళ ప్రాంతంలో పనిచేయడానికి బలవంతం చేస్తుంది.

ఈ సమస్యను అధిగమించడానికి ఉత్తమ మార్గం పోలిక అంతటా స్థిరమైన శక్తిని ఉపయోగించడం, ఇక్కడ అస్థిరమైన మార్పులు పోలిక యొక్క ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ మరియు వోల్టేజ్ సూచనను ప్రభావితం చేయవు. ఇది మాత్రమే కాదు, పోలికలో అదనపు పద్ధతి హిస్టెరిసిస్ జోడించాల్సిన అవసరం ఉంది. ఈ సర్క్యూట్లో, ఇది లీనియర్ రెగ్యులేటర్ LM7809 చేత మరియు 100 కె రెసిస్టర్ అయిన హిస్టెరిసిస్ రెసిస్టర్ R4 ను ఉపయోగించడం ద్వారా జరుగుతుంది. LM7809 కంపారిటర్ అంతటా సరైన వోల్టేజ్‌ను అందిస్తుంది, తద్వారా విద్యుత్ లైన్ అంతటా అస్థిరమైన మార్పులు కంపారిటర్‌ను ప్రభావితం చేయవు. C1, అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ను ఫిల్టర్ చేయడానికి 100uF కెపాసిటర్ ఉపయోగించబడుతుంది.

హిస్టెరిసిస్ రెసిస్టర్ R4 ఆప్-ఆంప్ యొక్క అవుట్పుట్ అంతటా ఇన్పుట్ యొక్క చిన్న భాగాన్ని ఫీడ్ చేస్తుంది, ఇది తక్కువ థ్రెషోల్డ్ (0.99 వి) మరియు హై థ్రెషోల్డ్ (1.01 వి) మధ్య వోల్టేజ్ అంతరాన్ని సృష్టిస్తుంది, ఇక్కడ కంపారిటర్ దాని అవుట్పుట్ స్థితిని మారుస్తుంది. త్రెషోల్డ్ పాయింట్ కలుసుకున్నట్లయితే పోలిక వెంటనే రాష్ట్రాన్ని మార్చదు, దానికి బదులుగా, రాష్ట్రాన్ని అధిక నుండి తక్కువకు మార్చడానికి, ఇంద్రియ వోల్టేజ్ స్థాయి తక్కువ ప్రవేశ స్థాయి కంటే తక్కువగా ఉండాలి (ఉదాహరణకు 0.99V కి బదులుగా 0.97V) లేదా రాష్ట్రాన్ని తక్కువ నుండి అధికంగా మార్చడానికి, గ్రహించిన వోల్టేజ్ అధిక ప్రవేశ స్థాయి కంటే ఎక్కువగా ఉండాలి (1.01 కు బదులుగా 1.03). ఇది కంపారిటర్ యొక్క స్థిరత్వాన్ని పెంచుతుంది మరియు తప్పుడు ట్రిప్పింగ్ను తగ్గిస్తుంది. ఈ రెసిస్టర్ కాకుండా, గేట్ నియంత్రించడానికి R2 మరియు R3 ఉపయోగించబడతాయి. R3 అనేది మోస్ఫెట్ యొక్క గేట్ పుల్-డౌన్ రెసిస్టర్.

ఓవర్ కరెంట్ ప్రొటెక్షన్ సర్క్యూట్ టెస్టింగ్

సర్క్యూట్ బ్రెడ్‌బోర్డ్‌లో నిర్మించబడింది మరియు వేరియబుల్ డిసి లోడ్‌తో పాటు బెంచ్ పవర్ సరఫరాను ఉపయోగించి పరీక్షించబడుతుంది.

సర్క్యూట్ పరీక్షించబడింది మరియు వేరియబుల్ రెసిస్టర్ సెట్ చేసిన వేర్వేరు విలువల వద్ద విజయవంతంగా డిస్‌కనెక్ట్ కావడానికి అవుట్పుట్ గమనించబడింది. ఈ పేజీ దిగువన అందించిన వీడియో చర్యలో ఓవర్‌కరెంట్ రక్షణ పరీక్ష యొక్క పూర్తి ప్రదర్శనను చూపుతుంది.

ఓవర్‌కరెంట్ ప్రొటెక్షన్ డిజైన్ చిట్కాలు

అవుట్పుట్ అంతటా RC స్నబ్బర్ సర్క్యూట్ EMI ని మెరుగుపరుస్తుంది.
అవసరమైన అప్లికేషన్ కోసం పెద్ద హీట్ సింక్ మరియు నిర్దిష్ట మోస్ఫెట్ ఉపయోగించవచ్చు.
బాగా నిర్మించిన పిసిబి సర్క్యూట్ యొక్క స్థిరత్వాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది.
లోడ్ కరెంట్‌ను బట్టి విద్యుత్ చట్టం (P = I ² R) ప్రకారం సర్దుబాటు చేయడానికి షంట్ రెసిస్టర్ వాటేజ్ అవసరం.
మిల్లీ-ఓమ్స్ రేటింగ్‌లో చాలా తక్కువ-విలువైన రెసిస్టర్‌ను చిన్న ప్యాకేజీకి ఉపయోగించవచ్చు కాని వోల్టేజ్ డ్రాప్ తక్కువగా ఉంటుంది. వోల్టేజ్ డ్రాప్తో భర్తీ చేయడానికి సరైన లాభంతో అదనపు యాంప్లిఫైయర్ ఉపయోగించవచ్చు.
ఖచ్చితమైన కరెంట్ సెన్సింగ్ సంబంధిత సమస్యల కోసం అంకితమైన కరెంట్ సెన్స్ యాంప్లిఫైయర్‌ను ఉపయోగించడం మంచిది.

మీరు ట్యుటోరియల్ అర్థం చేసుకున్నారని మరియు దాని నుండి ఉపయోగకరమైనదాన్ని నేర్చుకోవడం ఆనందించారని ఆశిస్తున్నాము. మీకు ఏవైనా ప్రశ్నలు ఉంటే వాటిని వ్యాఖ్య విభాగాలలో ఉంచండి లేదా ఇతర సాంకేతిక ప్రశ్నలకు ఫోరమ్‌లను ఉపయోగించండి.