Opamp se comporta mal en el circuito de fuente de corriente constante

Estoy planeando construir un regulador de corriente para una fuente de alimentación y estoy creando prototipos de varios circuitos reguladores diferentes. Primero, el amplificador operacional y el circuito del transistor que se muestran a continuación.

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Sentí que entendía el principio lo suficientemente bien: la retroalimentación negativa da como resultado que el opamp regule el transistor para igualar sus entradas a un voltaje de referencia dado. Entonces, saqué todas las piezas que tenía en la caja y armé el circuito. Estaba apuntando a un límite de corriente de aproximadamente 100 mA y quería mantener baja la caída de voltaje en Rsense. Tenía algunas resistencias óhmicas bajas de otro proyecto, así que usé una resistencia de 0,010 ohmios como sentido. Calcular el voltaje de referencia para lograr 100mA me dio 1mV (100mA x .01R). El divisor de voltaje que se muestra a la izquierda en el siguiente esquema produce 1mV en el pin no inversor. Hasta aquí todo bien... pero luego... muchas, muchas horas después y mucha contemplación y confusión, sigo sin entenderlo.

Como puede ver en el siguiente esquema, las notas son las medidas reales tomadas con un dvm.

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Las entradas opamp se niegan a igualar. Además, el opamp parece estar impulsando el transistor hacia la saturación, la corriente se debe casi por completo a la resistencia de carga de 22 ohmios (7W). Es casi como si el opamp estuviera usando retroalimentación positiva, en lugar de retroalimentación negativa. Pero, ¿por qué así? El pin inversor está claramente leyendo 3mV. ¡Estoy perplejo! Cualquier ayuda muy apreciada.

Respuestas (2)

Lo primero que noto en la hoja de datos es que el opamp tiene un voltaje de compensación de entrada de 3 mV, lo que claramente está sesgando su circuito.

Trate de usar señales más grandes, ya que tiene suficiente margen de voltaje de salida. (100 mA * 22 Ω = 2,2 V). Comenzaría usando algo del orden de 0.1 V como señal de entrada, luego tal vez lo reduzca hasta que obtenga demasiado error debido al desplazamiento.

Buena cosa, voltaje de compensación, ¿eh? ¡Aquí estoy yo pensando que los amplificadores operacionales eran sencillos! Pero, lo que dices tiene sentido, ya que estaba concluyendo (después de haber eliminado otras posibilidades) que los bajos voltajes de entrada estaban causando el problema del opamp. En realidad, puse la carga de 22 ohmios después de que mi potenciómetro de 5k comenzó a quemarse. La carga eventualmente será cualquier circuito que esté siendo prototipo (resistencia desconocida). Esperaba mantener la mayor cantidad de voltaje posible, pero perder un poco más no es gran cosa.
@ user50500 No estoy seguro de por qué se estaba calentando exactamente la olla de 5k y cómo se relacionaba eso con la carga. Espero que el transistor se caliente si tiene que dejar caer la mayor parte de los 5 V mientras consume 100 mA (500 mW).
En realidad, podrías tener razón y estaba pensando lo mismo esta mañana. Dado que el opamp no se comportaba como se esperaba (e incluso si lo fuera) cuando acorté la carga usando el potenciómetro, le di tanta corriente como gritaba debido a que el opamp empujaba con fuerza el pin de la base. Incluso si saliera de la saturación debido a la desaparición de Rl, todavía tendría un Ic muy alto, ¡por lo tanto, el humo! ¡La peor parte es que volví a tirar ese transistor a la pila! Mejor ve a buscarlo.
Gracias Clabacchio, aumentar el voltaje en las entradas funcionó de maravilla (acabo de probarlo nuevamente). Estoy usando un sensor de 1 ohm en este momento, pero probaré un sensor de .1 ohm en breve y uno de estos tipos: el amplificador operacional TLC2272CP que parece tener un Vio más bajo.

Suponiendo que su esquema es realmente como lo conectó, me arriesgaría a suponer que todos sus problemas (excepto la olla que se quema) son causados ​​​​por el hecho de que tiene la energía y la tierra invertidas. +5 va al pin 8 y tierra al pin 4, no al revés.

Una vez que solucione esto, la cuestión de las compensaciones puede volverse relevante o no, pero es una buena idea reemplazar Rsense con una resistencia de 0,1 ohmios. Sin embargo, tal como está, al menos la mitad del tiempo su circuito con el 0.01 podrá compensar las compensaciones si realiza algunos cambios. Su resistencia de 10 ohmios es demasiado pequeña. Suponiendo que desea mantener los 0,01 ohmios, recomendaría colocar una resistencia de 50 ohmios en paralelo con el potenciómetro y luego ejecutar el limpiador para el amplificador operacional sin la unidad de 10 ohmios. Esto le permitirá ajustar las compensaciones positivas.

También sugeriría poner un límite de 0.1 uF en la entrada +, solo por principios generales.

La olla que se quema es una gran bandera roja. Estás haciendo algo muy, muy mal.

Saludos, bestia, en realidad creé ese componente en TinyCAD y debo haber confundido los pines. Estaba cableado correctamente en la protoboard.
Ups, pulsé volver por accidente. Entonces, al quitar el 10R y tomar Vref del limpiaparabrisas, puedo obtener un Vref de 0 a 480 mV (si tengo las sumas correctas). No estoy seguro de entender el 50R en paralelo además de dividir la corriente. ¿Por qué tendría que hacer eso?
Por cierto, tienes razón sobre esa bandera roja. Tendré que reemplazar el BC337 con un transistor de potencia o un FET para manejar la potencia en condiciones de cortocircuito (que es el propósito de este circuito en primer lugar).
Una resistencia de 50 ohmios en serie con una resistencia de 47k y un voltaje de 5 voltios, dará un voltaje de aproximadamente 5 mV. Si coloca un potenciómetro de 5k en esta resistencia de 50 ohmios, el voltaje no cambiará (aproximadamente). Así que ahora el voltaje en el limpiaparabrisas del potenciómetro se puede variar de 0 a 5 mV y, a diferencia de su configuración actual, la variación será lineal. El rango de 5 mV debería ser suficiente para superar cualquier compensación positiva del amplificador operacional.
Gracias por tus comentarios bestia. Implementé su arreglo de divisor de voltaje Vref y funcionó muy bien. Desafortunadamente, tuve que aceptar la respuesta de Clabacchio porque él estaba allí primero y fue bastante acertada.
Es posible que la olla se haya calentado debido al enganche del sustrato en los transistores de entrada...
Opamp se comporta mal en el circuito de fuente de corriente constante
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