¿Circuito analógico para mantener una corriente mínima?

Estoy buscando un paquete de batería USB para usar tanto con mi teléfono como con mi auricular bluetooth, pero mi auricular bluetooth tiene un consumo de solo alrededor de 50 mA cuando se carga, y parece que la mayoría de los paquetes de batería tienen un consumo de corriente mínimo de 50 mA, a continuación que se apagarán (presumiblemente para evitar que las corrientes vampíricas agoten la batería). Este es esencialmente el mismo problema planteado en esta pregunta , pero la respuesta se basa en el hecho de que la persona que hace la pregunta está tratando de alimentar un Arduino (y puede usar las placas GPIO para modificar el consumo actual). ¿Existe un circuito más genérico, preferiblemente analógico, que proporcione un consumo mínimo de corriente en una batería?

Tengo un diseño preliminar que usa un amplificador operacional y una resistencia de detección como sensor de corriente, luego uso la diferencia de voltaje entre el sensor de corriente y un voltaje fijo para impulsar un transistor NPN, pero creo que estropeé la retroalimentación en alguna parte, porque una vez que la corriente de carga cae por debajo del umbral, la corriente de respaldo va a los rieles. Ver el diagrama del circuito:

Diagrama de circuito defectuoso

Puede descargar el archivo Qucs .sch de este gist . Mis preguntas son: ¿existe un mejor enfoque para un circuito analógico que proporcione una corriente mínima? Si es así, ¿qué es? Si no es así, ¿cómo soluciono la retroalimentación sobre esto para que proporcione exactamente la corriente deseada?

Nota: En aras de la simplicidad, utilicé amplificadores operacionales tradicionales con rieles negativos y positivos, pero una vez que establezca el enfoque general, necesitaré ajustar esto para que pueda alimentarse con la batería, por lo que solo 0V y carriles de 5V. No creo que deba hacer una gran diferencia, pero supongo que es importante saberlo.

Editar: para fines prácticos, creo que esta respuesta en una pregunta similar (HT Ali Chen) en realidad tiene mucho sentido, ya que los paquetes de baterías tienden a permanecer encendidos cada vez que el consumo de corriente momentáneo está por encima del valor especificado, me parece que algún circuito con un ciclo de trabajo bajo probablemente sea el más simple y el más eficiente en energía, pero eso siempre se puede implementar además de las respuestas a continuación, por lo que no cambia esta pregunta.

¿Qué amplificadores operacionales (proporcionar enlaces a la hoja de datos) y cómo se alimentan en el esquema?
Estás abordando el problema desde el lado equivocado. En lugar de encontrar una manera de cargar su banco y desperdiciar la batería, debería buscar una forma de desactivar la función de apagado. Aquí hay un intercambio acalorado sobre este tema, electronics.stackexchange.com/q/286535/117785
@AliChen Obviamente, ese fue mi primer pensamiento, pero no es una solución tan portátil como un condón USB con un pequeño circuito de carga mínima adjunto
@Andyaka Como menciono en la nota, estoy usando amplificadores operacionales ideales para la fase de diseño general.

Respuestas (4)

Aquí está la versión 2-BJT de un hombre pobre. POT+Q1 establece el voltaje en la base de Q2.

(V(R2)-Vbe(Q2))/R1 establece la corriente.

Este circuito, sin embargo, es demasiado sensible a las variaciones de V1. Además (dependiendo de los valores de la resistencia), podría haber un exceso de corriente, para cargas más pesadas (valores TU_CARGA más pequeños en ohmios).

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Una mejor solución es la solución de 6 componentes del "hombre no tan pobre" (condensadores excluidos). Algunas observaciones:

  • Debe usar un amplificador OP capaz de bajar a 0V (tanto de entrada como de salida).
  • Puede cambiarlo para que regule los rieles positivos (debe usar otro amplificador operacional y modificar el circuito en consecuencia)
  • Necesita un amplificador OP capaz de conducir 50 mA. (LM358 no puede, por lo que este circuito funcionará solo si la carga tiene un consumo mínimo). Puede agregar una salida npn BJT o MOSFET (hacia Vdd), en lugar de cambiar el amplificador operacional. ¡Cuidado con la disipación de potencia del OP Amp (o BJT/MOSFET)!
  • Se recomienda un condensador de desacoplamiento.
  • Se recomienda un condensador de filtro entre la entrada no inversora y tierra.

esquemático

simular este circuito

Hmm, no entiendo totalmente cómo funciona el primero, ¿ese tipo de circuito tiene un nombre?
El circuito es una cascada de dos generadores de voltaje constante. El voltaje se establece por el voltaje base en el transistor. En el emisor, existirá el voltaje en la base + Veb. Hay dos etapas porque Ib no es despreciable y variará mucho dependiendo de Ie. Dado que se establece el voltaje del emisor de Q2, también se establece la corriente en R1. Q2 proporciona el exceso de corriente para que V(R1) (por lo tanto, I(R1)) sea el valor que desea.

Agregue una resistencia en paralelo. Para 50 mA a 5V necesitas una resistencia de 5/0.05 = 100Ohm y disipará 0.25W.

En otras palabras, una resistencia de un cuarto de vatio de 100 ohmios. Aunque el uso de 2 resistencias de 200 ohmios en paralelo reducirá la disipación de potencia por resistencia.

Si bien esta es la solución obvia, estaba específicamente interesado en algo que no consuma más energía de la necesaria. En parte como un ejercicio, es cierto.
@Paul, ¿y cómo determinará exactamente la "potencia necesaria"? Cada circuito electrónico depende de la temperatura, por ejemplo. Y el umbral de corte probablemente dependerá del estado de carga de la batería del banco de energía. ¿Cómo determinaría el umbral? ¿Qué márgenes de seguridad aplicaría usted?
@AliChen La potencia necesaria es máxima (0, 0.06A - I_Load). Básicamente, la corriente total de mi circuito debería ser exactamente suficiente para llevar el consumo de corriente total por encima de 60 mA, no más.

¿Qué tal una solución de 3 transistores?

ingrese la descripción de la imagen aquí

Simulación > tinyurl.com/y8ycxx9h
No estoy totalmente seguro de cómo funciona esto. Voy a jugar un poco con la simulación, pero ¿puedes explicarme el significado de los colores? ¿Es uno de esos la carga?
La disipación de energía en rojo es ajustable en el esquema y traza verde (V), amarillo (I)

Use un chip de detección de corriente de lado alto como el LTC6101: -

ingrese la descripción de la imagen aquí

Y use un comparador, un transistor y una resistencia como se mencionó anteriormente en rojo.