Fuente de corriente controlada por voltaje ajustable de 0-5A

Me gustaría construir una fuente de corriente de lado alto que pueda generar 0-5A con una resolución de 1mA. La fuente de voltaje que alimenta esta fuente de corriente es una variable de 0-50 V que siempre está ~3 V por encima del voltaje requerido para esa corriente[1].

Mi pensamiento inicial al hacer esto fue usar un amplificador de detección de corriente como entrada inversora para un amplificador operacional (la entrada no inversora es el voltaje de referencia) que controla el MOSFET del canal ap que controla la corriente que ingresa a la carga. Desafortunadamente, esto significa que el amplificador de detección de corriente está dentro del circuito de retroalimentación del amplificador operacional, lo que parece ser un problema (estoy recibiendo muchas oscilaciones).

Sin embargo, esta nota de analógico muestra un sumidero de corriente del lado bajo que usa un amplificador de diferencia para medir la corriente a través de una resistencia de detección de corriente. Está utilizando (una pequeña cantidad de) comentarios positivos, que no entiendo.

Esta nota de lineal muestra una fuente de corriente de bajo voltaje y corriente más baja (2A frente a los 5A que quiero). Me preocupa que el integrador provoque que la respuesta transitoria de la fuente actual sea demasiado lenta y, por lo tanto, demasiado inexacta.

Esta nota de TI habla sobre la separación de los anchos de banda de ganancia unitaria de dos amplificadores por un "factor de 5" cuando se usa un amplificador dentro de un circuito de retroalimentación de otro amplificador. (Mencionan esto como regla general, pero no hablan mucho sobre cómo hacerlo más concreto). Sin embargo, esto parece realmente ondulado a mano, y no entra en más detalles.

Mis preguntas:

¿Para qué sirve el feedback positivo en la nota analógica?

¿Cambia esto el ancho de banda de ganancia unitaria del amplificador operacional para que se obedezca el factor de 5? ¿Y el amplificador DENTRO del circuito de retroalimentación debe tener un ancho de banda de ganancia unitaria mayor que el que se retroalimenta?

¿Cuáles son otras topologías para fuentes de corriente precisas que pueden manejar 5A?

[1]: Por ejemplo, si tengo una corriente de 1 A en 10 Ω, la fuente de alimentación ajustable será de 13 V, y una corriente de 2 A en 10 Ω me dará una fuente de alimentación de 23 V, etc. La respuesta transitoria de esta respuesta es un problema para otro día...

¿La tensión de alimentación es estable? ¿A qué nivel? ¿Cuánto cumplimiento necesita en la salida?
El voltaje de suministro está fuera de una fuente de alimentación conmutada ajustable y el cumplimiento debe ser casi tan alto como el suministro. La fuente de corriente debería hacer al menos una pequeña regulación (eliminando lo que queda de la ondulación de suministro ajustable).
La mayoría de los MOSFET están clasificados para conmutación saturada, en lugar de servicio de disipación lineal. Entran en fuga térmica si funcionan a más de una pequeña fracción de su pdiss máximo cuando funcionan en la región lineal. Puede comprar FET, difíciles de encontrar, caros, clasificados para disipación lineal continua. ¡Lo mejor es apegarse a los bipolares si desea obtener 5A con un suministro de 50v, 250watts del disipador de calor!
¿La fuga térmica es un problema si está en retroalimentación? Además, solo sería de 250 W si el suministro ajustable está en 50 y estoy manejando una carga de 1 ohm. (En ese momento sería mejor ajustar el suministro a algo más bajo)
250 W será mucho trabajo para disipar ... ¿Por qué no usar un suministro de modo de conmutación? En 5A, está casi al borde de una solución IC monolítica, pero si está dispuesto a usar dispositivos de alimentación externos, no debería tener problemas para encontrar una solución. Busque un IC de controlador de LED con la llamada funcionalidad de "atenuación analógica"; estos proporcionan un pin que escala la corriente de salida. Mira el LT3791, por ejemplo...
@ user49628 esto nunca necesitará disipar 250 vatios. Hay una fuente de alimentación de modo de conmutación que se configurará para entregar ~ 3 V por encima de lo que se entrega a la carga. Entonces, lo máximo que significará 15 W disipados en el transistor. Sin embargo, ahí no es donde está la pregunta: estoy tratando de descubrir cómo entregar con precisión hasta 5A de corriente desde un lado alto que puede ser tan grande como 50V
Veo. La retroalimentación positiva en la nota de la aplicación AD es formar un cero en la función de transferencia de bucle global. En cierto modo, esto es independiente del concepto de espaciar el ancho de banda de los bucles anidados, pero en la práctica puede permitir un espaciamiento más agresivo de los UGF de lo que sería posible sin el cero. Si lo desea, puedo publicar una respuesta y elaborarla más adelante cuando tenga algo de tiempo.
@user49628: Eso sería increíble.
Lo siento, respondí demasiado pronto. Mirándolo de nuevo, mi explicación estaba mal. La retroalimentación a través de la resistencia de 10 Megas solo supera a la del capacitor a frecuencias muy bajas. Simulando el circuito con y sin la resistencia de 10Meg, no hay diferencia en la función de transferencia de bucle global por encima de 1kHz más o menos. Creo que la resistencia está realmente allí para evitar oscilaciones cuando se quita el puente LK1. Mis simulaciones confirman esto: el bucle se vuelve loco con la entrada en circuito abierto, a menos que agregue los 10Meg.

Respuestas (2)

Dices que quieres tener una resolución de 1 mA. Considero que esto incluye la capacidad de ajuste y el control de la ondulación (por ejemplo, de PWM) a menos de 1 mA.
Para controlar un punto de ajuste, existen numerosas implementaciones a considerar: potenciómetros de una sola vuelta (con vernier sobre vernier), potenciómetros de varias vueltas, controles giratorios digitales o interruptores giratorios, interruptores de palanca con una red en escalera, etc. Creo que prefería un micro controlador con convertidor D/A. Cualquiera de estas opciones podría usarse para implementar un punto de referencia de 5000 intervalos.
En cuanto a la corriente de ondulación, dependiendo de su aplicación, es posible que no desee que abarque un intervalo completo de 1 mA. Pude lograr una ondulación de menos de 1 ma en la simulación usando un inductor de suavizado de tan solo 500 mH, usando otros 500 mH aguas abajo del monitor actual como filtro de salida. Tiene un reloj automático a aproximadamente 7 kHz utilizando un integrador de error seguido de un comparador con histéresis. (No intente sincronizarlo con un reloj externo o la salida será errática). Con el filtro, la ondulación del inductor fue ~ 500ua; sin él, la ondulación era ~ 2.7 ma, pero aumentar el inductor de suavizado a 800 uH fue suficiente para poder eliminar el inductor del filtro. Estos son una especie de GRANDES inductores, pero no irrazonables. La frecuencia de conmutación también se puede aumentar, limitada por la velocidad de sus componentes (MOSFET, controlador de puerta, comparadores, amplificadores operacionales, etc.),

¿Puedes abordar esto usando circuitos digitales?

¿Qué pasa con el uso de un microcontrolador. El ADC leerá el nivel de voltaje y el sentido de corriente. Luego corregirá y usará PWM para cambiar mosfet. Pero es posible que no logre una resolución de 1 mA debido a problemas de ruido y resolución. Porque si divide los pasos de 5A a 1mA, obtendrá 5000 pasos. Por lo tanto, necesitará más de 12 bits de resolución ADC.

Sin embargo, si puede disminuir la precisión a 10 mA, puede hacerlo.

Espero que las ayudas

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