Búfer de ganancia unitaria como fuente de corriente

ingrese la descripción de la imagen aquíingrese la descripción de la imagen aquíSigo teniendo problemas con la creación de un amplificador de búfer de ganancia unitaria para aislar una fuente de voltaje. Mi fuente de voltaje es muy limitada en corriente ~ 1-2 mA y necesito esa señal para conducir un transformador a 10 VCA. Pensé que sería tan simple como usar un amplificador operacional, pero estoy descubriendo que a los amplificadores operacionales no les gusta generar más de unos pocos miliamperios. Mi transformador consume alrededor de 20 mA a 10 V.

Pensé que podría usar uno o dos BJT para ayudar a obtener esta corriente, pero descubrí que les gustan mis rieles de 15 V porque todo lo que hacen es calentarse y no generar nada. Los tengo en una configuración push pull. Son darlington clasificados para mucha más corriente de lo que estoy dibujando. Voy a usar un módulo NI cRIO para crear una onda sinusoidal de 10 VCA y todo lo que necesito es encontrar una forma de amortiguar la salida de corriente, para poder controlar este transformador descargado.

Alguien mencionó el LT1210 pero parece que me falta algo ya que pierdo la mitad de mi voltaje de entrada. ignore las resistencias .01. Los tengo allí para medir la corriente a través de ese rastro.

¿Ese relé realmente tiene una bobina de 10 VAC RMS? ¿Y desea que esto se active mediante un voltaje de CC de cumplimiento de salida de baja corriente de algún tipo (no declarado)? Además, hágame saber si tiene el tipo de efectivo para comprar módulos NI solo para generar los 10 VCA que necesita para una bobina de relé. Estoy un poco, bueno, sorprendida. Casi cualquier otra solución sería más barata. (A menos que los tenga sueltos). Tal vez debería proporcionarnos más detalles sobre el contexto circundante con respecto a lo que realmente está tratando de lograr.
No hay relé... Estoy manejando un conjunto de transformadores para simular voltaje trifásico. No se cargarán. El módulo NI solo tiene una salida máxima de 10 Vac, por lo que necesito los transformadores. Para impulsar una bobina descargada de los transformadores, necesito 20 mA de corriente alterna de algún tipo de circuito amplificador que no sé por dónde comenzar a diseñar, ya que los amplificadores operacionales generalmente no pueden generar tanta corriente.
¿Por qué no obtener un transformador de red con un secundario de 10 VCA y usar la señal de CC, con el umbral apropiado y un interruptor BJT simple, para activar un relé de CC que luego pasa la CA secundaria a su carga?
Porque necesito crear un alto voltaje trifásico (> 100 V CA) básicamente de la nada. Tengo un generador de señal que puede crear un voltaje bajo trifásico (<10VAC). Necesito hacer que este bajo voltaje se convierta en alto voltaje de alguna manera sin ninguna corriente de la fuente. Así que estaba pensando en extraer esta corriente de un amplificador operacional para poder controlar mi transformador. La configuración funciona con un nuevo amplificador operacional, pero como está tirando de 20 mA, calienta rápidamente mis amplificadores operacionales y los quema. Los que pueden generar más de 20 mA en Digikey cuestan más de $ 150 y debe haber una opción más económica.
¿Qué te hace decir que los BJT pueden generar ondas sinusoidales? ¿Qué crees que hay dentro de tu amplificador operacional?
Volvería a mirar a Digi-Key. Estoy seguro de que puede encontrar cientos de amplificadores operacionales que pueden funcionar con 10 VCA a 20 mA, la mayoría por menos de $1. Incluso si tiene que usar un amplificador operacional más pequeño, aumentar la salida con uno o dos transistores (dentro del bucle fb) debería ser trivial.
La corriente de salida no es un problema para esos circuitos integrados, es la corriente de suministro. Estoy usando el amplificador operacional como suministro en esta configuración. Estoy buscando amplificadores de audio lineales de clase AB en este momento, sin embargo, tienen una ganancia interna fija que me preocupa.
@BustingOpamps Supongo que no te estoy siguiendo, entonces. Estos amplificadores operacionales pueden generar más de 20 mA. ¿Estás diciendo que no puedes suministrar suficiente corriente a sus rieles? ¿O tal vez su problema es la disipación de calor en el propio opamp? Si es esto último, normalmente se debe a que las personas están tratando de generar mucha corriente a voltajes pequeños con voltajes de riel demasiado altos.
En la configuración del búfer, donde el búfer consume 20 mA a 10 V CA, el amplificador operacional se calienta mucho y, finalmente, la resistencia entre los dos nodos de entrada se reduce a cero ohmios. Mi suministro es capaz de un amplificador, así que eso no es un problema. Podría tener algo que ver con el factor de potencia entre el voltaje y la corriente que consumen los devanados del transformador. No estoy seguro de qué está quemando mis amplificadores operacionales si están clasificados para 20 mA de corriente de salida. Es por eso que estoy aquí haciendo las preguntas. El amplificador operacional es un LM2902. Estoy ordenando amplificadores LM1875, espero que funcionen.
Ok, esto se debe a que estás dejando caer demasiado voltaje con el opamp. La diferencia entre el voltaje del riel y la salida a cualquier corriente debe reducirse como calor dentro del opamp (al igual que un regulador lineal). Este voltaje multiplicado por la corriente es la cantidad de calor en vatios que generará el opamp. Un amplificador operacional diferente generará la misma cantidad de calor, pero es posible que encuentre uno que lo lleve mejor a su carcasa y que incluso pueda adaptarse a un disipador de calor.
Realmente solo debería ser de 144 mW. No creo que eso cause mucho calor.

Respuestas (3)

Tienes que usar un amplificador de potencia o tal vez un controlador de línea. Este tipo de amplificadores operacionales pueden suministrar más corriente que el amplificador operacional estándar. (Puede encontrar algunos, por ejemplo, en el sitio web de TI en Amplificadores/Controladores de línea o Amplificadores/Operadores de potencia).

Si está seguro de que no necesita más de 20 mA, también puede encontrar algún amplificador operacional estándar. Tenga cuidado de que cuanto mayor sea la corriente de salida, menor será la oscilación de salida; verifique eso en la hoja de datos.

Consejo adicional, porque fallé en hacer esto varias veces: también debe cuidar el autocalentamiento de los amplificadores. Por lo general, es la suma del calentamiento intrínseco (corriente de reposo multiplicada por el voltaje de suministro) y el calentamiento dependiente de la carga (corriente de salida multiplicada por la caída de voltaje en el opamp). Multiplique esta potencia por la resistencia térmica y compruebe si se encuentra en los límites de temperatura de la unión de funcionamiento.

Editar: como lo señaló electrogas, también consulte la Colección de circuitos OpAmp TI AN-31 . Encontrará el sumidero actual en la página 21.ingrese la descripción de la imagen aquí

¿Está seguro de que hay amplificadores operacionales que pueden extraer tanta potencia del riel a mi carga de salida? Por lo que puedo decir, los amplificadores operacionales en digikey no pueden generar tanta corriente. Los que pueden generar tanta corriente no pueden manejar la salida de 10 VCA que estoy tratando de obtener. Los que están allí que pueden son más de $ 200 que no puedo pagar. Sé con certeza que los que he quemado accidentalmente pueden generar 20 mA. Pero lo que no puedo decir es cuánta fuente de corriente pueden extraer.
Hay formas de agregar un par de bjt a la salida de un amplificador operacional (y colocarlos dentro del circuito de retroalimentación) para aumentar la corriente. Busque circuitos para amplificadores de audio. De lo contrario, un amplificador operacional que me gusta usar para corriente alta (alrededor de un amplificador) es el LT1210. También está el búfer de ganancia unitaria LT1010. También hay amplificadores de audio que pueden bombear la corriente, LM3876 según recuerdo, también los más nuevos que son de clase D y muy eficientes.
Sí, estoy usando ALM2402 con 500mA, 12V. También he usado el OPA548 con corriente de salida de 30V y 1.5A (aunque con refrigeración por ventilador y pin de apagado) hace unos años.
Esos son bastante caros en comparación con los circuitos integrados de amplificadores de audio que son capaces, sin embargo, están construidos para un propósito diferente. ¿Te preocuparías si uso uno de esos?
Para nada, solo revisa las características. máx. carga de salida, corriente de salida, oscilación de salida, etc. Tal vez esté mejor con un amplificador de salida diferencial para impulsar su bobina.

Mi fuente de alimentación es una extraña cosa china que cambia el voltaje a 2MHz. Este voltaje de conmutación está cerca de un voltaje completo +&-. Esta es la raíz de todas mis preocupaciones. El LM1875 puede manejar esta conmutación mucho mejor que mis otros amplificadores operacionales que estaba usando. Esto todavía causa problemas porque el sensor que estoy tratando de probar es un sensor CT que usa la caída de voltaje a través de una resistencia de 0,1 ohmios. Con este voltaje de conmutación, arruinaría inmediatamente mi controlador de detección. Afortunadamente, nunca intenté ejecutarlo, solo he estado usando resistencias de prueba y un multímetro. Mi problema original con el problema del transformador se resolvió con bastante rapidez una vez que encontré un disipador de calor adecuado y cambié mi diseño de un búfer a un amplificador inversor de ganancia unitaria simple. Creo que fue esta frecuencia de conmutación la que me causó problemas con ese primer diseño.

Entonces estás manejando un transformador desde un opamp. El transformador solo requiere 20 mA que el amplificador operacional debería poder proporcionar, pero se sobrecalienta y se fríe.

El primer sospechoso es la compensación de CC. Si el transformador requiere una corriente de CA de 20 mA pero el amplificador operacional tiene una compensación de CC en la salida y el devanado del transformador tiene una resistencia de CC baja, entonces puede fluir mucha corriente. Por lo tanto, debe medir el voltaje de salida de CC.

La solución es agregar un condensador de acoplamiento en serie con el transformador. Puede usar dos tapas electrolíticas en serie espalda con espalda para hacer una tapa electrolítica no polar. El valor del capacitor debe ser lo suficientemente grande para pasar la frecuencia de su señal.

También puede agregar una resistencia en serie con la salida opamp, tal vez 50 ohmios. A 20 mA, no caerá demasiado voltaje y protegerá el opamp.

Si esto no es un problema de compensación de CC, entonces necesita un amplificador operacional más potente. Dado que necesita 3 canales, la opción de amplificador operacional de alta corriente más barata y simple será LM1875, pero también puede usar un amplificador de cine en casa 5.1.

Probablemente necesitará agregar una resistencia de unos pocos ohmios o una tapa en serie con el transformador si la resistencia de la bobina primaria es demasiado baja. Esto es nuevamente para evitar una corriente de CC alta debido a la compensación de CC, lo que hará que su amplificador se caliente incluso sin señal y puede disparar su circuito de protección.

Ahora, dicho esto, es bastante extraño que su amplificador operacional se fríe con solo 20 mA de corriente. Tal vez esté oscilando (verifique con un alcance). En este caso, agregue tapas de desacoplamiento de suministro y una resistencia en la salida.

También puede poner en paralelo varios amplificadores operacionales para aumentar la corriente. Agregue una resistencia 50R en la salida de cada uno para asegurarse de que sus diferentes compensaciones de CC no causen una corriente de CC adicional.

Nunca pensé en verificar si había corriente continua en el transformador. Simplemente asumí que no habría, ya que el lado alto está teóricamente abierto a 800 kohmios y yo estaba manejando el búfer con un generador de función de onda sinusoidal. ¿Pero un simple filtro de paso alto debería hacer el truco entonces?
¿Hay corriente continua? Si es así, simplemente agregue un límite en serie, eso debería funcionar
Búfer de ganancia unitaria como fuente de corriente
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