control de corriente a través de microcontrolador

Le sugiero que use un OpAmp para hacer la parte de regulación por usted. Esto no solo aumenta el ancho de banda (velocidad) de su ciclo de regulación, sino que elimina algunos trabajos "estúpidos" de la lista de tareas pendientes de su microcontrolador, lo que posiblemente permita un microcontrolador más débil/más barato/más pequeño si eso es todo lo que necesita hacer. Por supuesto, también le evita implementar un bucle PID en el software (hay una palabra clave para usted si aún desea seguir ese camino).

Aquí está la fuente de corriente constante controlada por voltaje básico:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Puede ignorar C1, R1 y R2, ya que son mejoras prácticas que no son necesarias para comprender el concepto del circuito.

El OpAmp se usa en modo de retroalimentación negativa. Eso significa que algunos circuitos que dependen de la salida del OpAmp devuelven una retroalimentación positiva (salida hacia arriba -> retroalimentación hacia arriba) a la entrada negativa (-) del OpAmp, lo que da como resultado una retroalimentación negativa general. Luego, el OpAmp emite lo que sea necesario para hacer que (+) y (-) sean iguales. En este caso, la señal de realimentación es la caída de tensión sobre la resistencia de referencia Rref de 100 ohmios. Esto da una medida directa de la corriente a través de

$$I_{\text{Rref}} = \frac{U_{\text{Rref}}}{100\,\Omega}$$ Entonces, si ingresa 2V en (+), el OpAmp impulsará la compuerta del MOSFET de tal manera que la fuente de drenaje pase una corriente que es la correcta para hacer que Rref caiga 2V. Porque entonces (+) y (-) son ambos 2V. La corriente a través de la resistencia de referencia y, por lo tanto, a través de la carga será de 20 mA en esa situación. Del mismo modo, la entrada de 1 V producirá una corriente de 10 mA, y así sucesivamente.

Por supuesto, puede reemplazar la resistencia de referencia con cualquier otra cosa que le proporcione una señal de voltaje preferiblemente lineal según la corriente, como su sensor de corriente Hall. Sin embargo, la traducción del voltaje de entrada a la corriente de salida no será tan simple como con una resistencia de potencia de diez, y será más difícil con una relación no lineal. Si su sensor Hall tiene una relación lineal, la hoja de datos le indicará un factor de corriente a voltaje, como 123 mV/A. Puede usar eso para traducir las corrientes de salida deseadas al voltaje de entrada necesario. El método de usar una resistencia de referencia es simple, económico y común también en dispositivos de precisión profesionales, así que piensa si realmente necesitas un sensor de pasillo aquí.

C1, R1 y R2 son para proteger el OpAmp de la capacitancia de puerta bastante grande del MOSFET (de potencia) y la inestabilidad/oscilación resultante. Eso es algo de la teoría del amplificador (palabras clave margen de fase, ganancia de bucle abierto). Esencialmente, la capacitancia altera la fase (piense en "retraso") de la señal de retroalimentación con respecto a la salida. Si ese efecto es lo suficientemente fuerte, conduce a una retroalimentación positiva general (para algún componente de frecuencia) aunque hayamos conectado la retroalimentación a la entrada negativa del OpAmp. La retroalimentación positiva en un circuito que se supone que debe regular algo, por supuesto, no es buena, conduce a una oscilación violenta en la frecuencia propia del sistema.

Ahora a la señal de entrada. Verá que he usado una fuente analógica y le recomiendo que haga esto también. Por ejemplo, use un IC DAC de 12 bits en el que su µC cambie los bits de voltaje a través de SPI. Por lo que parece, es más fácil de implementar, en caso de que no tenga experiencia con DAC externos.

Si te quedas con PWM, necesitarás filtrar la señal con un filtro de paso bajo fuerte con una resistencia en serie y un capacitor en paralelo para obtener una señal casi de CC. Siempre quedará alguna onda que necesariamente se alimenta de su fuente de corriente entonces no tan constante. Y cuanto mejor suprima la ondulación al aumentar la resistencia y la capacitancia de su filtro de paso bajo, más lentamente reaccionará su fuente actual a los cambios en la configuración del ciclo de trabajo PWM en el programa.

Tenga en cuenta que he elegido OA1 y M1 casi al azar. Deberá hacer coincidir estos componentes de acuerdo con sus requisitos. Probablemente querrá un OpAmp que pueda oscilar hacia el riel inferior a 0 V y también pueda manejar 0 V en las entradas. Éstos se denominan comúnmente amplificadores operacionales de "suministro único". El MOSFET debe poder manejar el voltaje y las corrientes presentes en su ruta de corriente, debe poder disipar la potencia máxima que se produce y debe tener un voltaje de umbral de puerta que esté dentro de las capacidades de creación de OpAmps. Para este último, tenga en cuenta el suministro positivo del OpAmp menos un margen de voltaje (consulte la oscilación de salida en la hoja de datos). Solo los amplificadores operacionales de "riel a riel" pueden entregar un voltaje muy cercano al suministro positivo. Finalmente,