Detección de corriente con amplificador operacional, ¿necesito una resistencia de derivación en serie con la carga en la salida?

Hola, estoy construyendo un circuito para medir el consumo de corriente de una carga, opté por un seguidor de voltaje con un transistor y una derivación en el medio. El transistor es necesario para permitir que fluyan corrientes más altas a través de la carga, aquí está mi esquema:

ingrese la descripción de la imagen aquí

El amplificador operacional está configurado con retroalimentación negativa, por lo tanto, siempre que el voltaje de entrada más el voltaje de derivación más el transistor Vce sea más bajo que el voltaje del colector, el transistor estaría en modo de saturación (en realidad no estoy seguro).

Si el BJT está en modo de saturación, el voltaje a través de la carga sería exactamente el mismo que el voltaje de entrada, también la corriente a través de la derivación es la misma que la corriente a través de la carga, lo que permite detectar la corriente con un amplificador diferencial a través del derivación.

Lo que no estoy realmente seguro es si necesito colocar una resistencia entre la salida del amplificador operacional y la base del BJT, creo que el amplificador operacional se compensaría por sí mismo, pero no sé.

Entonces, la pregunta real es si se necesita una resistencia entre la base del BJT y la salida del amplificador operacional.

EDITAR:

Esta es la segunda etapa para una fuente de voltaje variable de CC.

Esta etapa tiene tres propósitos:

-La primera, para mantener el voltaje en la carga igual al voltaje de entrada.

-La segunda es poder medir la corriente de carga con un amplificador diferencial a través de la carga

-La tercera para aumentarme la corriente máxima que se puede suministrar a la carga. Dado que la primera etapa es de 1,5 amperios como máximo, me gustaría que sea de al menos 3 amperios como máximo.

Si su objetivo es solo poder detectar la corriente a través de la resistencia de carga de 1k utilizando la derivación de 100 m, no está claro cuál es el propósito del opamp y el transistor. ¿Son ya parte de un circuito existente?
@brhans Creo que el circuito que se muestra está destinado a ser un suministro de voltaje variable donde un circuito de amplificador diferencial omitido mide la corriente a través de la carga a través del voltaje de derivación.
No es necesario, pero la resistencia lo hace para que el opamp no tenga que ser tan complicado para mantener el equilibrio (solo requiere un pequeño cambio en el voltaje de salida para un gran cambio en la corriente de salida). Las cosas se pondrán más complicadas a medida que se reduzca la resistencia de carga (o si es algo más que una resistencia), ya que ayuda a reducir esta sensibilidad.
Esta es la segunda etapa para una fuente de voltaje variable de CC, que me gustaría hacer 5A máx., por lo que se puede usar algo como un TIP41. Esta etapa tiene dos propósitos, el primero, mantener el voltaje a través de la carga igual al voltaje de entrada, y el segundo es poder medir la corriente de carga con un amplificador diferencial a través de la carga.
Respondí al cuerpo de la pregunta, que no coincide con el título. Cuando dice "derivación" en el título, la gente supondrá que es la resistencia de derivación de detección actual y no una resistencia base. Puedes editar para aclarar.
@ChecheRomo Personalmente, me gustaría ver mucho más que solo este "dibujo conceptual de una pieza". Desea obtener hasta 5 A. (Al menos 3 A). Tiene algo que supuestamente ya hace 1.5 A (primera etapa que no puedo ver). Y desea monitorear la corriente de carga con una resistencia de lado alto y algunos ... No estoy seguro de qué ... circuito. Solo soy un aficionado. Así que tal vez mi imaginación es demasiado limitada o no puedo entender lo que insinúas tan bien como debería. Pero siento que necesito mucho más de ti de lo que veo arriba antes de que pueda serte de alguna ayuda.
@jonk Bueno, traté de aislar la sección que estoy diseñando actualmente de todo el circuito, aislé de tal manera que nada que no esté en el esquema no tenga relación directa con lo que estoy tratando de preguntar, la primera etapa es Regulador de voltaje ajustable LM317, puede buscarlo en Google, la forma en que pretendo detectar la corriente a través de la resistencia de 0.1 ohmios es midiendo el voltaje a través de ella con un amplificador diferencial, pero no tiene relación con si se necesita una resistencia base para el BJT o no, solo pensé que aislar el problema era mejor.
@ChecheRomo Entonces, ¿el LM317 proporciona la entrada (+) a su amplificador operacional de segunda etapa que se muestra aquí? (Me parece extraño, si es así). Si no, ¿dónde está exactamente la salida LM317?
@jonk mira: ti.com/lit/ds/slvs044x/slvs044x.pdf ; exactamente en la página 10, Figura 9.
@ChecheRomo Eso no me dice cómo estás aplicando las cosas. Entonces, ¿por qué no está considerando la figura 23? Quiere un cumplimiento más actual. ¿Por qué no encontrar una manera de darle un sentido actual a eso? Todavía me falta algo y creo que parte de la razón es que no estás escribiendo lo suficiente.
La parte que falta en la Fig. 23 es la detección de corriente, esta es la etapa que habilitará la detección de corriente, la forma de detectar la corriente es medir la caída de voltaje en la resistencia de 0,1 ohmios con un amplificador diferencial, como se indica en algunos comentarios. Esta caída de voltaje en el capacitor no afectará el voltaje en la carga, que debería ser el mismo que Vin. La razón principal de este circuito es mantener la carga al mismo voltaje que Vin mientras detecta la corriente que consume.
@ChecheRomo Sí, la Fig. 23 no tiene detección de corriente. Tampoco su Fig. 9. Todavía no estoy seguro de cómo está conectando todo esto. Si quieres mantenerme en la oscuridad, o prefieres decidir que soy demasiado estúpido para hablar de eso, por mí está bien. Todavía no veo la imagen más grande. ¿Qué tiene de malo agregar su resistencia a la Fig. 23, en el punto apropiado, o agregarle detección de retorno a tierra (fácil)? Lo dejaré. Mi conocimiento y capacidad de comprensión obviamente no se adaptan bien a sus habilidades de comunicación y proyecto. Eso no es un reflejo de ti. Tomaré el golpe.
Vout de la figura 9, va a la entrada positiva del opamp de este circuito, lo siento, pensé que era obvio. Pero tuve la pereza de no colocarlo en ningún lado, lo siento, ya que la salida de la primera etapa es solo un voltaje de CC con referencia a tierra, que es lo único que verá la segunda etapa de este dispositivo. No soy hábil o algo así, ni me refería a que tú no lo eras.

Respuestas (2)

En mi experiencia, un resitor base proporcionaría cierta protección para el opamp. En el caso de un cortocircuito de la salida a tierra (me refiero a la salida total, una carga de 0Ω), la base del transistor está fijada a 0,7 V. Con la base del transistor cerca de cero voltios, la salida del amplificador operacional también se cortocircuita a tierra de manera efectiva. Puede disipar mucha energía.

Mi enfoque para calcular algún tipo de límite de corriente sería averiguar qué corriente base máxima debería fluir a plena carga ( I B = I C β ), y también cuánto voltaje a través de la resistencia base puede permitirse "perder". Elija una resistencia que cumpla fácilmente con ambos criterios.

Sospecho que 5A es demasiado para un transistor de un solo paso. A 5A, con β de 50, son 100 mA de corriente base que su opamp necesita suministrar. Y esa cantidad de corriente base sin duda le hará pasar un mal rato a su opamp, especialmente cuando la salida está configurada muy baja. Tal vez necesite un par darlington e incluso transistores de paso paralelo.

Considere algo como esto:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Esto reduce la corriente que su opamp necesita suministrar en un factor de 100 más o menos, por lo que ya no necesita ser una bestia.

He usado las resistencias de detección para que también actúen como lastre para superar el desajuste del transistor. Es solo una idea, y necesitará trabajo para averiguar los valores exactos. R5 y R6 simplemente "promedian" la caída de voltaje en las resistencias de detección, por lo que tiene alguna señal para representar la corriente a través de ellos.

Además, deberá agregar compensación de frecuencia si espera cargas capacitivas, porque tanto su circuito original como este oscilarán sin él.

Lo que hará es básicamente desperdiciar energía, ya que el opamp hará todo lo posible para modificar su salida para hacer que la terminal negativa sea positiva. Por lo tanto, aún obtendrá 10 V en la carga, aún habrá una caída de voltaje en la resistencia de 100 mΩ y una pequeña cantidad de energía desperdiciada.

Así que no lo necesitas. Una cosa que podría necesitar es una resistencia entre el opamp y el transistor porque podría exceder la corriente de salida en el opamp. O si la salida opamp puede generar una gran cantidad de corriente, es posible que exceda Ib en el transistor, así que asegúrese de que ninguna de esas situaciones ocurra. Otro problema con estos circuitos es que pueden volverse inestables a altas frecuencias, especialmente si hay un cable que agrega inductancia a la carga, así que ten cuidado con eso.

Algo útil que se puede hacer con este circuito y una carga variable es usar la resistencia de derivación para medir la corriente.

El OP en realidad pregunta si se necesita una resistencia entre la salida del amplificador operacional y la base BJT. De todos modos, en el cuerpo de la pregunta, que no coincide con el título.
Gracias por su respuesta, sé que habrá cierta pérdida de energía, pero creo que es una compensación justa por poder detectar la corriente a través de la carga a un voltaje preciso, también con una resistencia de 0,1 ohmios, la pérdida de energía no sería mucho , a 3 A CC , se desperdiciarían 0,9 vatios. ¿Cómo puedo hacer los cálculos para la resistencia base? Creo que esta resistencia limitaría la corriente máxima a través del BJT, ¿verdad?
Por lo general, uso un paquete de especias y una resistencia de 100 Ω para comenzar, en realidad solo cuando el transistor está saturado cuando las cosas se vuelven un problema, porque el opamp quiere agregar más y más corriente. Solo asegúrese de que la salida opamp sea más pequeña que Ib
Para medir la corriente, coloque la resistencia Sense en el circuito del colector, de esa manera hace que sea mucho más fácil medir la caída de voltaje y, por lo tanto, la corriente. Esto le permitirá un amplio ajuste de voltaje en la carga sin cambiar su detección.
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