LM317 µA ¿Posibilidad de fuente de corriente constante?

Quiero crear una fuente de corriente constante µA ajustable usando un LM317 . Por lo general, se indica que tiene una corriente mínima de 5 mA a 10 mA para una regulación adecuada. La versión On-Semi vinculada anteriormente muestra un gráfico donde esto realmente depende del diferencial Vin-Vout. Incluso entonces, busco un mínimo de 2 mA, que es superior a los 0,1 mA que busco. Mientras observaba los circuitos de una fuente de corriente constante de un regulador típico, se me ocurrió una idea y no estoy seguro de si funcionará correctamente o no.

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Dado que el circuito depende de que Iout se comparta en un circuito en serie, y solo le importa que la caída de voltaje en R1 sea igual a Vref (1,25 V), ¿no permitiría un segundo circuito, paralelo a R1, un mayor consumo de corriente total, pero aún así permitiría para la regulación de tensión dependiente de R1? Mi idea (Nota: RRef sería un potenciómetro ajustable, 12.5k solo un valor de referencia por ahora) :

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Dado que el Vout total debe ser VRef + Vload, entonces Vout / RDummy = IDummy (Para VOut 3~9 voltios, eso es 10~27mA). La parte Led Load solo debería obtener 0,1 mA (más otros 0,1 mA de IAdj, esto está bien) según se desee.

¿Hay alguna razón por la que esto no funcionaría?

Supongo que si lo hará, entonces al poner en paralelo el R2 y el Led en un tercer circuito, ¿también puedo evitar la corriente IAdj?

Con respecto a su nota de edición, no, no puede deshacerse del efecto de variación de Iadj sin almacenarlo en búfer de alguna manera (por ejemplo, con un amplificador operacional con corriente de polarización de entrada baja), y me temo que eso podría tener problemas de estabilidad en un Nivel del sistema.
@SpehroPefhany El tercer esquema, la simulación de CircuitLab sugiere que el led medio "Alt" solo vería 107 µA, ya que la corriente IAdj pasaría por el circuito Led "Cargar". Simplemente estaría usando "Alt" como la salida medida "verdadera", ¿no?
De acuerdo, veo lo que estás haciendo: usar 'carga' como un proxy para el voltaje en Alt. Sí, eso funcionaría, en la medida en que los dos voltajes directos coincidan en comparación con 1,25 V (y las resistencias de 12,5 K, etc. coincidan). Están en corrientes diferentes de 2: 1, por lo que es poco probable una coincidencia muy cercana. Parece mucho trabajo extra usar una parte que no es particularmente adecuada, pero eso depende de usted, por supuesto. ;-)
@SpehroPefhany Entre esto y un Joule Thief de larga duración, es solo un ejercicio de reflexión para mí. :)
Esto es como colocar un bisturí en el brazo excavador de una retroexcavadora y realizar una cirugía desde la cabina.
@BrianDrummond ¡La cirugía fue un triunfo! Estoy haciendo una nota aquí: ¡Gran éxito! .
El LM317 es un escarabajo malo y aparece en www.badbeetles.com Está bien lo que estás haciendo, pero ¿por qué debes usar el 317?
@autistic es el regulador ajustable más común, el diseño original se basa en él, tenía uno a mano y necesitaba un probador de led de corriente constante simple. El diseño del microamplificador fue un desafío autoimpuesto.
Si solo desea un probador de LED con un número mínimo de piezas, use un diodo limitador de corriente. Hacen diodos limitadores de corriente de 0,1 mA. Y, como beneficio adicional por ser costoso, puede caer entre 0,5 V y 100 V y seguir estando regulado. Esto es conveniente cuando solo tiene un suministro de 24 V o una batería de 9 V, etc.
@Dave no ajustable arbitrariamente. Pero los revisé para usarlos más tarde.

Respuestas (3)

Sí, eso es inteligente, creo que 'funcionaría', sin embargo, el problema es que Iadj es 50-100uA, por lo que no podrá obtener una corriente de carga precisa. Primero, es grande, por lo que su corriente de 200uA en realidad podría ser de 300uA.

Además, el coeficiente de temperatura es bastante grande:

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Y varía con el voltaje de entrada-salida.

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Si está buscando poner una corriente constante de 200 uA a través de un diodo conectado a tierra, hay mejores formas (incluso una resistencia a una fuente fija de 8 V sería mejor que el circuito propuesto de varias maneras)

Por ejemplo:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Los 200 µA ya tienen en cuenta la carga y la corriente IAdj, en lo que respecta a Circuit Lab (me tomó unos minutos darme cuenta de eso). El objetivo principal es un probador de LED de baja corriente, solo por diversión, no necesita precisión µA ni nada. Vea la tercera imagen para saber cómo planeo evitar el problema de IAdj.
Pero el 317 simulado de Circuitlab no será lo mismo que uno real o el siguiente. Bueno, como dije, debería funcionar, más o menos, pero no muy bien. Si sus LED varían de 1,5 V a 2,5 V a 200 uA, entonces una simple resistencia de 35 K a +9 solo hará que la corriente varíe +/-7%.
+1 por sugerir un circuito mucho más adecuado para este propósito.
En el comparador TL431 +, ¿no necesitaría cambiar R2 y R1 si quisiera ajustar la salida a cualquier amperaje arbitrario como 500 µA o 50 µA?
No, solo cambia R1. Isal ~= 2.495/R1. R2 tiene que proporcionar > 1 mA al voltaje de suministro mínimo, por lo que solo necesita cambiarlo si cambia el voltaje de suministro. La corriente de salida será un poco (quizás 0.3%) baja debido a la corriente base, pero lo ignoraremos. Es un amplificador operacional, no un comparador, por cierto.
¿Es realmente necesario el transistor de salida? Con estas corrientes, ¿por qué el amplificador operacional no enciende uno de los dos transistores de salida lo suficiente como para cumplir con el requisito del circuito de retroalimentación?
@WarrenYoung si la carga se puede conectar entre la salida del amplificador operacional y la entrada inversora, eso funcionará. El transistor permite que la carga se conecte a tierra. Hay otro tipo de configuración que evita el transistor y permite que la carga esté conectada a tierra llamada bomba de corriente Howland, pero depende bastante de la coincidencia de resistencias para un buen rendimiento y en realidad tiene una mayor cantidad de piezas, por lo que no la recomiendo en este caso.
@WarrenYoung Aunque no es muy importante en este caso, el uso de un transistor también permite que la corriente constante sea más alta de lo que puede manejar el amplificador operacional, y podría permitir que el voltaje de salida máximo sea más alto de lo que puede manejar el amplificador operacional (imagine este circuito colgado en la parte superior de un bus de +300V con el riel negativo del amplificador operacional a +300-9V = 291V).
@SpehroPefhany: "La corriente de salida será un poco (quizás 0.3%) baja debido a la corriente base" Más bien 1 a 1.5%, en realidad. La hoja de datos de Fairchild da una vida mínima de 60 a 100 uA. Cuanto más alto (200 uA) aumentará esto, pero no enormemente.
@WhatRoughBeast Vale, usa un ZTX968. O un MOSFET de canal p. El número es correcto para el circuito complementario que usa un 2N4401.
Conecté el LM317. A 10,25 kΩ con un objetivo de 100 µA, sin el ficticio (utilicé 260 Ω + un LED verde), hay 4,14 voltios/400 µA en el pin RRef/Adjust, y con el ficticio, son 0,16 mA sólidos (por lo tanto, 60 µA IAdj/corriente de funcionamiento) . Voy a aceptar mi propia respuesta, pero Bounty la tuya.
O lo haré, una vez que Warren otorgue su recompensa. Me ganó al principio una opción de recompensa: D
Creo que el video EEVBlog de Dave sobre el diseño de una fuente de corriente constante de baja precisión puede ayudar a alguien. Ver aquí _

La corriente típica en el pin ADJ del LM317 es de 50 uA, consulte la hoja de datos de TI, página 10. Allí también dice que los 50 uA deberían ser insignificantes en la mayoría de las aplicaciones. En su aplicación no lo es . Eso me llevaría a la conclusión de que el LM317 no es el IC que debería usar.

Para la baja corriente que desea, también necesita una resistencia de alto valor entre OUT y ADJ. Ahora mire la hoja de datos, ¿cuáles son los valores de las resistencias que se utilizan? Unos pocos kilo ohmios como máximo. Necesitaría 12,5 kohmios. Entonces predigo que podría tener problemas de estabilidad.

Me desharía del LM317 por esto y buscaría una solución diferente.

Sé que el circuito típico no funcionaría bien, de ahí mi duda de si el segundo circuito, mi idea, funcionaría. ¿Evitaría el problema de estabilidad poner en paralelo una carga ficticia? Y el tercer circuito, debería evitar el problema de IAdj.
Probablemente puedas hacer que eso funcione. Pero personalmente no me gustan estas soluciones. Si no tiene otra opción, está bien, use una solución alternativa. Pero lo que desea se puede resolver de manera mucho más elegante utilizando un circuito diferente. Como el sugerido por Spehro.

Después de conectarlo, esto funciona según la teoría. Cuando se incluye el circuito ficticio, la salida es estable y la corriente objetivo tiene una precisión de 120 µA (Plus I Adj ). Cuando se retira el circuito ficticio, I Adj y VRef aumentan hasta valores fuera de especificación (~400 µA, 4,14 V). Entonces, Dummy Load permite que esto se use en rangos de microamperios. ¡Hurra!

Esquema final:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

En lugar de solo una resistencia ficticia, usé un LED y una resistencia. El consumo con ese LED es de aproximadamente 6 mA cuando la carga se establece en un valor tan bajo como 120 µA. Esto es suficiente para estabilizar este ST LM317T, ajuste RDummy hacia abajo si su LM317 necesita una carga ficticia ligeramente mayor.

Mis valores de referencia:

  • Ref . V : 1,24 V voltios
  • R Ref : 10.25kΩ Kilo-Ohmios
  • I Ref : 120 µA Microamperios
  • I Adj : 40 µA Microamperios
  • Carga : 160 µA Microamperios
  • I ficticio : ~6 mA miliamperios

Resultados : incluso cuando mi carga es una cadena de 5 LED blancos en paralelo y la corriente objetivo es de 1 mA (Plus I Adj ), siguen siendo bastante brillantes. 0,2 mA cada uno, eso es una potencia ridículamente baja pero muy visible en una habitación luminosa, y mucho menos en una oscura.

Recuerde, la Carga V F @ I Ref será V Ref - V Ref . Ahora puede averiguar qué resistencia necesita para su LED en la corriente objetivo.

Ahora para cambiar a un TI REG104FA-A, que es un LDO real. Caída de 0,2 V a 1 amperio en comparación con los 2,5 V del LM317, lo que significa que puedo deshacerme de la batería de 9 V y usar un banco de energía USB o una fuente de alimentación.
Recuerdo haber leído hace años que la percepción humana y el brillo no son lo mismo. Las antiguas pantallas LED de matriz de puntos y de 7 segmentos se multiplexaron entre 8: 1 y 30: 1 en TDM con una pequeña caída percibida en el brillo. ¿Es esta otra opción? No tengo tiempo para jugar con todo lo interesante. Esto, por supuesto, puede no funcionar para la iluminación. ¿Quizás una técnica de 'disparo de joule'?
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