Op-Amp + MOSFET = Fuente de alimentación de corriente constante (?)

Estoy tratando de hacer mi primer circuito de Horowitz y Hill: una fuente de corriente constante que se encuentra sobre la carga y puede (con suerte) generar 1A.

Decidí usar los componentes que tenía a mano: un LMP2231 como amplificador operacional, un MOSFET NDS356A de canal p como interruptor, un 0.5 Ω resistencia para actuar como la resistencia de detección, y un divisor de voltaje que proporciona la referencia para el amplificador operacional. He adjuntado un esquema que también tiene las etiquetas de los componentes.

El problema es que cuando conecto una resistencia del drenaje MOSFET a tierra, no fluye corriente a través del circuito. No estoy seguro de qué hice mal aquí, pero me pregunto si tal vez tiene que ver con que el amplificador operacional no puede tirar de la puerta del MOSFET. Si este es el caso, ¿cuáles son los criterios para hacer coincidir un amplificador operacional con un mosfet para que funcione?

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

=========== EDICIONES ==========

EDITAR: Entonces, en respuesta a las respuestas bien pensadas a continuación, fui y volví a seleccionar algunos (todos) de los componentes para obtener un circuito que parece que funcionará:

  • Seleccionó un Op-Amp ( AD8605 ) que tiene un voltaje de entrada diferencial máximo de 6V
  • alteró los valores de R 1 , R 2 , y R 3 tal que el voltaje de operación ahora es de 3 V @ 1 A
  • seleccionó un MOSFET ( STD26P3LLH6 ) que tiene una potencia nominal de 20 W de disipación de potencia, y cuyas características en estado son tales que parecería poder proporcionar 1 A en I d para V GRAMO S de 3V

Ordenaré estos componentes e informaré, pero ¿me falta algo? ¿Alguna trampa obvia?

esquemático

simular este circuito

Es bueno ver a un informático/robótico entrar en la electrónica. Ese libro es bueno, aprendí muchos trucos geniales de eso. También buena elección en nombre en línea.
La resistencia de sentido y fet de lado bajo es más robusta

Respuestas (3)

El rango de modo común del LMP2231 con un suministro de 3,3 V es de hasta 2,5 V. Tiene 2.77V en la entrada no inversora.

Si disminuye R3 (para obtener, digamos, 2,4 V) y aumenta R1, podría funcionar, pero no se garantiza que el MOSFET le proporcione incluso 250 uA a 2,4 V Vgs, por lo que sería un tipo de trabajo aleatorio sin diseño.

El voltaje de su fuente de alimentación es demasiado bajo para que el opamp pueda controlar ese MOSFET.

Mire las características de salida del NDS356 :

ingrese la descripción de la imagen aquí

Para poder dar 1A de corriente debe ser accionado con al menos 3V de Vgs (más o menos). Tiene muy poco margen en su diseño y cualquier extensión en las curvas podría hacer que no funcione.

Podría intentar aumentar el voltaje de suministro a 5V, ya que el LMP2231 lo permite, y ganar algo de margen, pero aun así no será mucho.

Entre las preocupaciones publicadas en otras respuestas, por otras personas geniales y divertidas, me siento negligente si no señalo algunas otras cosas muy importantes.

Seleccionó un punto de referencia para 1,06 amperios con 528 mV sobre su resistencia de 500 mOhm. Su MOST no puede regular corrientes como esa. El MOSFET que usa es positivamente pequeño. Puede funcionar para 500 mA, pero si desea una buena regulación, tendrá un voltaje pequeño en la MAYORÍA. A 1A, incluso un voltaje pequeño lo llevaría rápidamente al rango de 0.3W ~ 0.5W que los tipos SOT23 pueden manejar. No puede simplemente asumir que se aplica un límite de corriente de conmutación de 1A en las configuraciones de regulación.

Entonces, dado que probablemente tendrá que reemplazar el MOST, debido a su capacidad de corriente limitada en los cambios de voltaje de puerta más bajos que se pueden lograr si se limita a 3.3V, elija uno que pueda manejar el requisito de energía para el peor de los casos. escenario.

Cuanta más variación en las cargas tenga, mayor será la variación en el voltaje en la MAYORÍA, más potencia tendrá que manejar.

Luego, está el punto de la carga: creo que los 100 ohmios pueden ser un error de tipo "defaultitis", pero debo señalar que con 100 ohmios, la corriente máxima estaría por debajo de los 30 mA en una configuración como esta. Entonces, si no tiene carga o tiene poca carga, si reemplaza el amplificador operacional, debe asegurarse de que pueda comportarse normalmente/de manera segura con el rango completo de voltajes que podría ver en su terminal negativo. El que tienes no puede. Tiene un límite de voltaje diferencial de +/- 300 mV al lado del límite de modo común de 2,5 V cuando se alimenta con 3,3 V.

El límite diferencial significa que la entrada - solo puede diferir en 300 mV o menos de la entrada + para que el dispositivo funcione correctamente. A menos que se especifique en algún lugar, el comportamiento abominable cuando está fuera de esos límites puede ser cualquier cosa, desde no funcionar hasta daños.

Op-Amp + MOSFET = Fuente de alimentación de corriente constante (?)
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