Limitación de corriente en un circuito de amplificador operacional de CA

Tengo un circuito de amplificador operacional simple (imagen) diseñado para impulsar una carga capacitiva (~ 1 nF) con un voltaje de CA variable de hasta 40 Vpp y una frecuencia variable de hasta 150 kHz. El circuito toma la señal de un generador de funciones, la amplifica con una ganancia de 2 y la pasa a la carga. El amplificador operacional utilizado es un LTC6090 , con rieles conectados a un (9V in) +24V, -24V DC-DC convertidor que puede suministrar 21mA.

El circuito funciona bien para los requisitos anteriores, pero necesito limitar su corriente de salida máxima a 2 mA por razones de seguridad. El peligro es que el usuario pueda pasar por alto la carga capacitiva y recibir una descarga.

He considerado un amplificador de detección de corriente conectado al pin de desactivación de salida del amplificador operacional (difícil con señales bipolares), una resistencia de 10k en serie con la carga (limita la frecuencia formando un filtro de paso bajo con la capacitancia de carga), una resistencia de 10k en serie con cada uno de los rieles de suministro (estropea el rendimiento del amplificador operacional y agrega ruido) y me estoy quedando sin ideas. También he considerado los diodos de corriente constante, pero no estoy muy familiarizado con estos y no estoy seguro de sus limitaciones en los circuitos de CA (¡¿alguna idea?!). Además, parece que no puedo encontrar convertidores CC-CC en estos voltajes que tengan corrientes máximas lo suficientemente pequeñas como para limitarlo de forma inherente.

¿Alguien tiene alguna idea sobre cómo limitar la corriente de una manera ordenada, sin afectar el rendimiento de voltaje y frecuencia del circuito? ¡Gracias de antemano!ingrese la descripción de la imagen aquí

No estoy convencido de que su circuito pueda entregar 40 Vp-p en esa carga si limita la corriente de salida a 2 mA. En cualquier caso, es poco probable que 40Vp-p perjudique a nadie.
De acuerdo con esta práctica y elegante calculadora keisan.casio.com/exec/system/1258032632 a 150 khz, esa carga es de alrededor de 2,125 K... eso significa que necesita más cerca de 10 mA para ejecutar ese circuito allí arriba...
Gracias a ambos, hacen grandes puntos :). Tal vez tendré que aceptar una caída en el rendimiento del circuito. Digamos que bajo la frecuencia máxima a 20kHz, ¿tiene alguna buena idea para limitar la corriente de salida?
Aparte de los circuitos limitadores de corriente en las líneas +-24V.. no. Sin embargo, no tengo idea de cómo afectarán la linealidad. Aunque en realidad podría forzar la fuente de alimentación hasta su límite colocando una carga ficticia a 17 mA.
¿Quién decide el requisito de límite de corriente de 2 mA en la salida y por qué?
Es un problema de salud y seguridad, de verdad. No es probable que las corrientes de las que estamos hablando causen un daño grave a alguien (es poco probable incluso que un usuario pase por alto la carga por sí mismo, pero los cálculos de seguridad se basan en el riesgo, ¡que tiene en cuenta el peor de los casos!), ¡pero incluso una pequeña conmoción es suficiente para causar un gran alboroto y mucho papeleo! Habiendo mirado un poco más, la corriente de reposo del amplificador operacional es en realidad superior a 2 mA (¡mi mal!), Por lo que podría tener que relajar la restricción a 4 o 5 mA. Sin embargo, el problema sigue en pie. :)
El circuito que muestra obviamente no puede entregar más de +/- 24 V a la salida, lo que generalmente se considera bastante seguro (con ciertas excepciones, como el equipo médico). Eso es menos de 18VAC RMS. Si le preocupa la posibilidad de iniciar un incendio en condiciones de falla (como un cortocircuito en el amplificador operacional), entonces un fusible sería mejor que un circuito limitador de corriente activo.

Respuestas (2)

Su limitador de corriente tradicional debería funcionar tal vez más o menos. Los valores que se muestran aquí no son demasiado significativos.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Alternativamente, podría descargar más energía de los suministros para acercarlos a sus límites actuales.

El problema con todo esto es que necesita dimensionar R1 y R4 para permitir 2 mA más la corriente ambiental de los amplificadores operacionales que también está en el mismo estadio más o menos un poco. Como tal, el límite de 2 mA será confuso.

Gracias Trevor, eso es realmente útil. Creo que este circuito limitador de corriente (con los valores apropiados) podría ser una buena solución. Y sí, limitar la corriente a menos de la corriente ambiental del amplificador operacional parece un poco contraproducente, ¡así que tendría que relajar las restricciones!
Si usted es realmente exigente con el valor, puede hacer que las resistencias pequeñas sean potenciómetros de 1K de 10 vueltas.

He encontrado una alternativa muy elegante (¡creo!) al circuito limitador de corriente, en los diodos reguladores de corriente (CRD).

Poner dos CRD, clasificados en corriente de regulación de x mA, espalda con espalda en serie entre la salida del amplificador operacional y la carga, funciona muy bien para limitar la corriente a x mA, sin afectar el rendimiento de CA. El amplificador operacional, por supuesto, lucha por impulsar la carga cuando la frecuencia aumenta, pero esto es inevitable independientemente del método de limitación actual.

Usé diodos reguladores Semitec E-452 , 4.5mA.

¡Muy recomendable!

Limitación de corriente en un circuito de amplificador operacional de CA
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