¿Cómo limitar la corriente con precisión?

Me gustaría una forma de limitar la corriente de un circuito a exactamente 100 mA (+/- 2-5%). Esto está en un circuito de voltaje relativamente alto (100 V a tierra), y la corriente normalmente se pulsa con tiempos de subida bastante rápidos (digamos 1-2 microsegundos) usando otro circuito (lado bajo) como interruptor y formador de pulso. Lo que necesito es una forma de limitar la corriente en caso de que el otro circuito funcione mal (falla en cortocircuito, en el peor de los casos). Me gustaría limitarlo también dentro de unos pocos microsegundos (es decir, no más de unos pocos microsegundos de sobrecorriente). Me gustaría que esta parte del circuito no use mucha energía cuando no limita activamente la corriente. En caso de sobrecorriente, la corriente puede fijarse a 100 mA o posiblemente desconectarse hasta que las cosas se restablezcan, pero la abrazadera estaría bien. ¿Cuál es el mejor tipo de circuito para usar en este caso?

(Fondo: esto está en un tablero muy compacto, hay menos unas pocas decenas de mm ^ 2 para que quepa).

(La energía promedio disponible está limitada a menos de 0,3 W en la fuente, incluso en un cortocircuito, por lo que la disipación de energía no es un problema tan grande como podría parecer; la fuente caerá bastante rápido de 100 V a alrededor de 3 V si hay se mantiene 100 mA, pero eso toma milisegundos, no microsegundos)

¿Puede el circuito estar referido a tierra o tiene que estar referido al lado alto? ¿Qué poca potencia debe consumir? ¿Tiene una referencia de voltaje en su circuito? ¿O tal vez un suministro de bajo voltaje regulado?
100mA y 100V significa una disipación de potencia máxima de 10W. ¿Puedes disipar ese tipo de poder?
También me preocupa la cantidad de energía que tendrás que disipar. 10 W no es broma. Vas a necesitar un disipador de calor serio. Por otra parte, es posible que solo esté disipando esa cantidad de energía durante unos pocos microsegundos.
El detector no es un problema (solo una cuestión de ingeniería :-)). La memoria dice que el interruptor rápido clásico de hace mucho tiempo para la sujeción era un 2N3866, un transistor de RF TP66. Ahora lo buscaré:- .... ¡Sí!. Pero solo 30V por desgracia. No debería ser difícil con un FET. 2N3866 - Explosión del pasado.
Al colocar un sensor de corriente en el lado bajo y accionar un interruptor del lado bajo o alto (bipolar o MOSFET), solo necesita una V baja en el circuito de sentido. O si DEBE conectar a tierra la carga, puede hacer flotar el circuito de sentido fuera del riel HV El tamaño es más difícil.
Miré la página de circuitos de protección de TI e hice clic en "controladores de intercambio en caliente". Encontré un controlador de intercambio en caliente de voltaje positivo con una clasificación máxima absoluta de 100V. Puede elegir la resistencia de detección Rs para limitar su corriente a 100 mA. La fórmula para la resistencia de detección es Rs = 55 mV / Ilim, donde Ilim son sus 100 mA. No sé si esta parte satisface sus especificaciones de tiempo y área, pero miraría a su alrededor.
@ZekeR: tengo detección de corriente de lado bajo y un suministro de bajo voltaje regulado, pero debido a requisitos de confiabilidad bastante estrictos, esto aún debe limitar la corriente si alguno de esos módulos falla. Así que idealmente me gustaría un limitador de corriente de lado alto autónomo que también se alimenta desde el lado alto.
@RussellMcMahon: ¿Algún consejo sobre cómo detectar la corriente del riel HV? Tengo un sensor de corriente del lado bajo, este es el circuito que se supone que detecta el caso en el que falla... por lo que se prefiere solo el lado alto. Gracias por sus comentarios anteriores, siéntase libre de publicar una respuesta :)
@SpehroPefhany: la fuente está limitada a ~0,3 W internamente. Puede suministrar ~3mA a 100V continuos y cae a aproximadamente 3V a 100mA después de unos pocos milisegundos de alta corriente, por lo que la disipación de energía continua no es tan mala.
@AlexI: esperaba volver a esto con más detalle, pero el tiempo no lo permitirá. Puede usar un espejo de corriente en el lado alto para "reflejar" la corriente hacia el lado bajo y usar un interruptor del lado bajo. PERO lo más fácil es probablemente un circuito cerrado de corriente "invertido" en el riel lateral alto alimentado por un suministro derivado de una resistencia desde tierra. (digamos 10 voltios debajo del riel) con un comparador de entrada y salida de riel a riel que acciona un interruptor del lado alto. Se ve casi exactamente como se vería en el lado bajo, pero FET se refiere al comparador V + en lugar de V-. Probablemente componentes mínimos. Ref. Comp. FET pocas Rs

Respuestas (2)

A continuación se muestra un circuito de corriente constante de lado alto que utiliza un transistor PNP y un amplificador operacional: -

ingrese la descripción de la imagen aquí

Sin embargo, debe modificarse un poco para que tome cien voltios: -

  1. El amplificador operacional necesita un riel superior de V+ (como se muestra) y un riel de potencia inferior tal vez en V+ - 10 voltios
  2. El transistor PNP debe estar clasificado para al menos 150 voltios
  3. Vref debe tener una referencia de riel positiva mediante el uso de una referencia de voltaje de precisión, como una referencia de derivación; debe reemplazar a R1.

Cómo funciona: digamos que Vref está 1 voltio por debajo de V+. Debido a la retroalimentación negativa del amplificador operacional, Vref se ve obligado a estar a través de R2. Con un voltaje de 1V a través de R2 y una resistencia de 10 ohms para R2, implica que la corriente que toma la carga está limitada a 100mA.

Habiendo dicho todo esto, la caída de voltaje de R2 (1V) puede ser demasiado y se adoptó un valor menor de Vref. Podría reducirse a 100 mV y R2 descender a 1 ohm sin mucha dificultad. Se necesita un amplificador operacional con capacidad de salida de riel a riel, así como que el amplificador operacional también pueda detectar sus entradas en el riel positivo. También debe ser rápido y posiblemente evitar la saturación cuando la carga tomada es inferior a 100 mA; esto se puede lograr con un circuito adicional.

De todos modos, ese es el enfoque general que consideraría.

He hecho algo como esto (con fuentes de alimentación de 15V)

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

(Se modificó el error en el esquema).

Pero tendría que pensar en cómo cambiarlo por 100V.. (¿Reducir R1?)
Y no creo que se encienda muy rápido.
(La capacitancia de la puerta multiplicada por R1).

Desea mover el PFET M1 aguas abajo de Q1, ya que tal como está ahora, cuando V O tu T cae, el PFET se encenderá de nuevo (sin limitación de corriente). Además, OP solicita un límite actual preciso. Si bien es posible que pueda ajustar esto para exactamente 100 mA en su banco, eso estará sujeto a la variación de producción y mucha variación en la temperatura.
@ZekeR, Hmm, no pensé que importara qué ocurría primero. ¿Estás hablando de que Vout cae porque Q1 se enciende? Re precisión: dice +/- 2-5%, eso sería factible para unos pocos ... pero no para la producción ... como dices.
Sí, cuando Q1 se encienda, conectará la puerta del PFET a su drenaje. Esto también se conoce como un dispositivo "conectado por diodo". Un transistor conectado a un diodo no tiene la capacidad de regular la corriente.
@ZekeR, ¡vaya! tienes razón.. mi mal, voy a editar mi foto. Gracias.
@GeorgeHerold: ¡Gracias! Esto podría hacer el trabajo. Sin embargo, creo que confía en un cierto voltaje (predecible) en R1 para sesgar Q1. Desafortunadamente, mi 100 V no está fijo, puede estar en cualquier lugar entre 30 y 100 V normalmente o hasta 3-4 V si la salida está en cortocircuito por un tiempo.
@AlexI, el circuito depende de que el pnp se encienda con ~ 0.6 V en R3 ... para que sea preciso, tendría que modificar R3. El divisor de voltaje de entrada debe tener suficiente voltaje para encender el pFet ... pero aparte de eso, debería funcionar hasta 5V más o menos. Depende del pfet.
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