Diseño del circuito regulador

Necesito diseñar un regulador para mi tesis, pero realmente necesito ayuda, ¡Por favor!

El tema: - Un regulador de temperatura para una nevera pequeña.

Algunos detalles: - el regulador tiene que controlar un elemento peltier que enfriará el aire de la nevera - el elemento peltier funciona con 12 V y 5 A - primero necesito un circuito que mida la temperatura, luego se comparará su resultado con un valor fijo, y dependiendo de la diferencia entre los 2 valores, el elemento peltier será controlado

Lo que hice: - la imagen muestra un circuito dibujado a mano circuito dibujado a manoque probé en una placa de prueba  los resultados de la prueba están escritos en rojo - Midí la temperatura a través de una unión pn (un transistor bipolar conectado como un diodo) - ya
que la variación de voltaje con la temperatura es muy pequeña (aprox. 2.5mV/grado), la amplifiqué a través de un amplificador operacional, realicé que se obtuvo un voltaje de compensación para amplificar solo la variación de voltaje de unos pocos mV. - luego hay un comparador que compara el voltaje medido con un voltaje dado (a través de un potenciómetro)
- en la salida hay un MOSFET de potencia que controla el elemento Peltier

Después de realizar este circuito, entendí que para controlar el elemento Peltier, necesito 5A en la salida del comparador. Además, el grupo MOSFET-Peltier tiene que ser alimentado con 20 V, para que el elemento Peltier pueda aspirar 12 V y todavía quedan 8 V para el MOSFET. Simulé el circuito en Spice 4 especia(usando unos componentes similares a los que se usan en la realidad y simulando el Peltier a través de una resistencia de 2.4 ohm), para luego poder dimensionar correctamente los componentes. Pero ya después del amplificador, el voltaje no es igual al medido en el tablero de prueba y luego, las diferencias aumentan. Intenté variar las resistencias del comparador para que obtenga 5A en su salida, pero por mucho que las varíe el resultado sigue siendo aproximadamente el mismo.

Otra cosa que no entiendo: me dijeron que tengo que controlar el Peltier usando PWM, pero primero leí en este foro que esto no es una buena idea y segundo, no entiendo por qué debería necesitar PWM, ya que el circuito que ya realicé controla el Peltier. De todos modos, dibujé un circuito con un temporizador 555 debajo del circuito original.

¡Por favor, ayúdame a modificar mi circuito para que funcione! Y también, si pudieras, ayúdame a entender cómo y por qué debo usar PWM.

¡Muchas gracias!

Acabo de modificar todo lo que sugirió y también agregué el circuito para PWM. ¿Te parece bien?circuito completo

Si usa el PWM y un termistor, ¿cambiaría el ciclo de trabajo para cambiar la temperatura?
¿Por qué no usar un pequeño microcontrolador?
Estoy realizando este circuito para mi tesis y no tengo permitido usar un microcontrolador. Todo tiene que hacerse con componentes discretos.
¿No es un termistor un componente discreto? Usar el modelo de Ebers Moll para relacionar la temperatura con el voltaje suena como un proceso bastante inexacto.
¡Sí, tiene usted razón! Desafortunadamente, mi profesor me pidió que lo usara, pero después no me ayudó con ningún consejo...

Respuestas (1)

Dibujé su circuito en LTSpice y no pude hacerlo funcionar en absoluto.

Reemplacé Q1 y R1 con una fuente de voltaje y un barrido de CC de simulación. Su primera etapa OP07 no tiene suministro, agregué eso, pero el modelo OP parece defectuoso. Lo reemplacé con un LTC7652 provisto en LTSpice.

No entiendo el punto de R2 (¡por favor ilumíname!), así que lo eliminé.

No estoy totalmente familiarizado con el concepto de medición de unión pn, pero supongo que para esta aplicación todo lo que desea es un punto de disparo donde comienza el peltier. El punto de disparo en U3 (segunda etapa OP) parece estar configurado por el potenciómetro a casi 5V. Para alcanzar ese voltaje, el voltaje de entrada de 0,62 V debe amplificarse alrededor de x8. Pero la primera etapa está configurada para amplificar 1+825/1 = x826. Reemplacé R4 a 8k.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Estoy seguro de que desea modificar esto un poco, pero la simulación parece funcionar bien. Por cierto, el diodo del cuerpo del MOSFET en el esquema dibujado a mano está dibujado en la dirección incorrecta.

La solución PWM funcionaría en combinación con el circuito anterior si conecta el pin 4 (reinicio) a la salida del segundo OP (comparador). Sin embargo, debe ajustar los voltajes del comparador para que el circuito 555 no se fríe. Verifique la hoja de datos del chip 555 que usa y divida la salida del OP en consecuencia. El 555 puede controlar el NMOS directamente desde su salida.

No estoy dando ninguna pista sobre si debe usar PWM o no para Peltziers, ya que la información no me parece concluyente. Olin tiene un punto en la otra pregunta de Peltzier en el foro, que el estrés mecánico podría destruir el elemento con el tiempo.

Acabo de hacer los cambios que me propusiste con la única diferencia de que usé otro NMOS, ya que no encontré el que usaste en Spice, y efectivamente, todo parece funcionar. Solo espero que también funcione en la placa de prueba :) ¡Gracias de nuevo por su ayuda!
¿Alguien tiene algún consejo sobre el uso de pwm?
Se agregó una nota sobre PWM.
¿Quiere decir que, desde el pin 3, debo conectar la resistencia de 1k y luego directamente el NMOS en lugar del transistor bipolar en mi circuito dibujado a mano? ¿O debería usar otro circuito, por ejemplo, el de aquí: learn.sparkfun.com/tutorials/led-light-bar-hookup/…
Agregué una imagen del circuito completo en la pregunta inicial, ya que no pude agregar ninguna imagen en este comentario.
Sí, puede conectar la salida 555 a través de una resistencia a la puerta NMOS. Tal vez 1k esté bien, el 555 probablemente pueda manejar una resistencia aún más baja. La señal de reinicio 555 se puede conectar directamente a la salida del segundo OP si el chip puede manejarlo (la mayoría puede).
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