Estoy tratando de diseñar una fuente de corriente programable que pueda llegar hasta 5 A. Tengo algunos diseños en mente, pero ninguno parece ser la mejor solución. Agradecería si alguien tiene alguna buena opinión de un nuevo diseño o una mejora.
El primer diseño:
Para el primer diseño, simplemente utilizo un amplificador de potencia de Burr-Brown - OPA549 [hoja de datos] . Conozco la resistencia de carga (R_L), así que simplemente cambio la salida de voltaje del seguidor de voltaje, y dado que el amplificador de potencia puede manejar la corriente (hasta 8A continuos). El circuito es bastante sencillo.
El problema de este circuito es la potencia disipada (desperdiciada) en forma de calor. De la hoja de datos OPA549:
Tiene una oscilación de voltaje de salida horrible para suministrar características de voltaje. Mi R_L es de aproximadamente 1 ohmio. Entonces, para conducir 5 A, tengo que producir una salida de 5 V a través del seguidor de voltaje. Lo que significa que tengo que usar al menos un suministro de 8 V (para compensar la horrible oscilación del voltaje de salida). 8V no es un suministro estándar, así que uso un suministro de 9V. Y la potencia disipada se convierte en: PD = IL (Vs-Vo) = 5 (9-5) = 20 Watts [Página 11 de la hoja de datos]. He intentado encontrar otros amplificadores de potencia para reemplazarlo. Pero no pude encontrar otros que pudieran llegar hasta 5A. He encontrado amplificadores de potencia 2A de riel a riel, pero no puedo usarlos.
el segundo metodo
Use un BJT con un microcontrolador:
Básicamente controlo la corriente a través de la carga (iC) controlando la corriente base (iB) del BJT.
El problema con este enfoque es el valor beta poco confiable en los transistores npn. Y no sé qué tan ruidosa será la señal.
El tercer método puedo usar un opamp y un BJT así:
Pero también depende en gran medida de ese valor Beta.
La cuarta opción
Esta es probablemente la mejor solución, pero no estoy muy seguro y necesito algunas opiniones. Utiliza un Opamp y un mosfet así:
La discusión completa de este circuito se puede encontrar aquí . Parece que solo depende de la resistencia R3 (R_L en mi caso), cuyo valor conozco con precisión.
¿Qué método debo usar? la corriente a través de la carga debe ser lo más precisa posible, ya que estoy controlando la corriente con un control PID. Agradecería cualquier y todas las sugerencias.
Todas estas soluciones desperdiciarán exactamente la misma cantidad de energía eléctrica y generarán la misma cantidad de calor. Cada uno de sus circuitos solo cambia qué componente se calienta.
Todo esto es lo que se llama una fuente de corriente lineal . Una fuente de corriente lineal funciona (por definición) convirtiendo el exceso de voltaje en calor. Si su carga requiere 2V para alcanzar la corriente deseada de 5A y el suministro es de 5V, el calor (potencia) será el exceso de voltaje veces la corriente :
No hay forma de evitar eso con cualquier fuente de corriente lineal. Puede distribuirlo o moverlo alrededor de diferentes componentes, pero nunca lo reducirá. Culpa a la física. La energía tiene que ir a alguna parte .
Si desea reducir el desperdicio de energía, probablemente desee una fuente de alimentación conmutada (SMPS). El diseño de tal es digno de un libro completo, pero si desea una introducción rápida, le sugiero que lea ¿Cómo puedo manejar un LED de manera eficiente? Aunque no está manejando un LED, el problema es esencialmente el mismo, ya que los LED también funcionan idealmente con una fuente de corriente.
Sin embargo, dado que parece que su carga es un fijo resistencia, realmente no necesita una fuente de corriente. Una fuente de voltaje funcionaría igual de bien, ya que una resistencia es un convertidor de corriente - voltaje, según la ley de Ohm:
Si está permitido en su aplicación, una solución más simple que un SMPS es simplemente encender y apagar rápidamente el voltaje completo de la batería sobre su carga. Si su suministro es de 5V, esto entregará 5A a su carga. Puede entregar 5A o 0A con bajas pérdidas, y si necesita algo entre esos, entonces lo enciende y apaga rápidamente, por lo que la corriente promedio es su valor deseado. Para muchas aplicaciones, esto es lo suficientemente bueno. Si no, un SMPS es básicamente eso, con un inductor agregado para suavizar la corriente hasta el valor promedio en los ciclos de conmutación.
En la segunda solución, me falta un poco la resistencia del emisor para la retroalimentación actual. Intentaría algo como la segunda solución, pero con la resistencia de emisor requerida. Mire aquí: https://en.wikipedia.org/wiki/File:Const_cur_src_111.svg Puede ajustar la corriente con la resistencia del emisor y el voltaje base. La discusión de la ecuación está aquí https://en.wikipedia.org/wiki/Current_source Sin embargo, usar un Darlington o colocar dos transistores regulares en un Darlington es ciertamente una buena idea. Y empezaría ajustando el voltaje base con un potenciómetro.
Sin embargo, habrá mucho calor en cualquier caso, a menos que utilice un enfoque PWM.
Ah, y esta fuente de corriente controlada por voltaje también podría ser interesante para usted, ya que, según tengo entendido, necesita una fuente de corriente controlada por voltaje, porque lo que obtiene del DAC es un voltaje.
Cuajada
Ender Wiggins
Ender Wiggins
Cuajada
phil escarcha
Juan U.
Ender Wiggins
Ender Wiggins