¿Este circuito es lineal o no?

Diseñé un circuito fuente de corriente para conducir LED. Este circuito funciona bien y suministra 2.5A constantes. Me pregunto si este circuito es lineal o no.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

1-) Si este circuito es lineal;

V CARGA = 9 V CC y V entrada = 16 V CC y V DS-M1 = 6 V CC. La potencia disipada por el MOSFET sería como: P = 6 * 2,5 => 15 W Rth = 62 °C/W, por lo que la temperatura del MOSFET debería aumentar en 62,5 * 15 = 938 °C, pero solo aumentó en 50 °C. Así que creo que este circuito no es lineal.

También analicé el voltaje de la puerta usando un osciloscopio y hay una conmutación:ingrese la descripción de la imagen aquí

2-) Si este circuito no es lineal;

Si este circuito no es lineal, I in y I out no deberían ser iguales pero son totalmente iguales.

¿Me equivoco? ¿Cómo podemos caracterizar este circuito?

Me pregunto si este circuito es lineal o no. Debe explicar lo que quiere decir con "lineal". Mencionas Iin y Iout pero no veo Iin en el esquema. Fácilmente podría decir que este es un circuito lineal en el sentido de que regula la corriente de forma lineal, por lo que no cambia , pero probablemente no sea eso lo que quieres decir. Así que ten claro lo que quieres decir.
Sin embargo, mirando ese oscilograma, está cambiando a aproximadamente 50 MHz, por lo que no es lineal en el sentido de un regulador lineal clásico.
También creo que veo lo que este circuito está tratando de lograr, R5 y R6 crean un voltaje de "referencia" (del suministro) y ese voltaje se convierte (linealmente) en una corriente por el opamp + NMOS con resistencia de fuente. La corriente luego impulsa un LED. Sin embargo , espero que este circuito tenga problemas y creo que el cambio que ve es ese problema, en realidad está oscilando . Usando un comparador , el LM211 en un circuito de retroalimentación como si fuera un opamp está buscando problemas .
En un intento de hacerlo estable, hay un gran condensador C1. El hecho de que todavía vea una oscilación significa que esto no está ayudando. Sugiero eliminar C1 y R8 también y usar un opamp adecuado como un LM124.
@Bimpelrekkie Se han realizado las modificaciones necesarias en el esquema. Se refería a "regulador lineal" con el término "lineal". Se podría decir fácilmente que el circuito debería actuar como un regulador lineal ya que las corrientes de entrada y salida son casi iguales. Pero lo que le impide decirlo es la existencia de la señal de conmutación en la puerta. Creo que la misma señal alterna también se puede medir en la resistencia de detección de corriente.
@Bimpelrekkie Agregué un condensador C7 para eliminar el zumbido. Si no lo coloco, el circuito cambia u oscila a unos 8kHz. Lo curioso es que la frecuencia de "oscilación" depende totalmente del R7 (por ejemplo, f<sub>SW</sub>=17kHz para R7=12k).

Respuestas (2)

R θ j A es una pequeña parte de la historia. La parte principal de la historia es R θ j C (a 1,5 °C/W), porque esta es la resistencia térmica de la unión a la caja y se suma a la resistencia térmica del disipador de calor para dar el camino más bajo (normalmente) para el calor.

Entonces, si la resistencia térmica del disipador de calor es (digamos) 6 °C/W, entonces la resistencia térmica total que importa es de 7,5 °C/W (más la cifra típica de 0,5 °C/W para la interfaz entre la caja del transistor y el disipador de calor). ). Un total de alrededor de 8 °C/W.

Por lo tanto, 17,5 vatios calentarían la unión en 140 °C adicionales para un disipador de calor de 6 °C/W. En un ambiente de 25 °C, esto significa una temperatura de unión de 165 °C y bastante cerca del límite de 175 °C para el dispositivo.

También debe asegurarse de que el ambiente local no aumente debido a este flujo de calor. Fácilmente podría aumentar otros 20 °C si el calor no se elimina de manera efectiva. Así que ahora podría estar en el lado equivocado de la especificación y debería esperar problemas si el disipador de calor es de solo 6 °C/W.

Dado que solo vio un aumento de temperatura de 50 °CI, sospeche que está usando un disipador térmico con una resistencia térmica mucho más baja de lo que supuse.

También analicé el voltaje de la puerta con un osciloscopio y hay una conmutación.

Tiene un condensador de 2 µF en la salida del amplificador operacional, y esto altera enormemente la ganancia de bucle abierto de esa parte. Básicamente, se necesitan varios pasos para convertirse en un oscilador debido al cambio de fase adicional de (casi) 90 grados que ha agregado debido al capacitor de 2 µF y la resistencia de salida del amplificador operacional de varios ohmios. No hagas esto.

También está utilizando un LM211 y esa parte es un comparador; no se garantiza que sean estables con retroalimentación negativa, por lo que este es otro problema. Tienes algunos problemas aquí.

Gracias por tus consejos. @Bimpelrekkie sugiere lo mismo. Intentaré cambiar el opamp y diseñaré este circuito nuevamente para eliminar el capacitor C1. Tomará un poco de tiempo. Compartiré el resultado.
@wooz, asegúrese de usar un amplificador operacional adecuado y, si aún tiene oscilaciones, intente con un capacitor de 10 nF desde la salida del amplificador operacional hasta la entrada inversora. Seguirá necesitando R2 para que funcione este tipo de filtrado. R7 y R8 no serán necesarios.
@PeterMortensen gracias por la edición. Lo aprobé, pero cambié el uso del guión en el bit 2uF a un espacio, ya que eso es lo técnicamente correcto.
Diseñé un nuevo circuito como sugirió usando lm324 pero lm324 no conducía MOSFET. Así que tuve que agregar un circuito de transistor para conducir MOSFET y funcionó. En lugar de este circuito, hice algunas mejoras en el circuito anterior para suprimir la oscilación. 1-) Se han eliminado el condensador C1 y la resistencia R7. 2-) Se han añadido condensadores de 100nF a las entradas del LM211 y de 1k2 a la salida del emisor. 3-) El valor de la resistencia R8 se ha cambiado a 10kohm. 4-) Se ha agregado una resistencia de 100 ohmios a la puerta.
@wooz encantado de ayudar.

No hay conexión entre "el circuito es lineal" y PAG = ( V i norte − V o tu t ) ∗ I . Su circuito no es lineal porque tiene componentes no lineales: un MOSFET, algunos LED y un comparador.

Además, ignorando las pequeñas pérdidas en las resistencias, su circuito tiene un solo contorno, por lo que I i norte será lo mismo que I o tu t no importa qué.

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