Preocupaciones del circuito de suministro de energía

TL; DR: Vaya a la lista con viñetas a continuación.

Como proyecto de fin de semana, traté de diseñar una fuente de alimentación simple (sin circuitos integrados de modo de conmutación sofisticados, ya que son muy difíciles de encontrar donde vivo). Entonces, después de algunos cálculos y estudios, se me ocurrió el siguiente circuito, se supone que es una fuente de alimentación de 7 V 4 A para proyectos pequeños, suficiente para alimentar algunos microcontroladores (5/3,3 V 100 mA), pequeños motores de CC (5 V 1 A), y cargar una batería de iones de litio:

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Soy consciente de las no ideales de estos componentes, por lo que la precisión extrema no es un papel importante aquí, ya que no tengo la intención de reemplazar mi buen suministro de banco. Conectaré un voltímetro/amperímetro digital a la salida para la calibración.

Dicho esto, me gustaría hacer algunas preguntas:

  • Acerca de las resistencias R3 y R6, ¿es correcto abrir una puerta MOSFET para tales operaciones? ¿Debo tirar hacia abajo en su lugar? O quitar las resistencias? Me preocupan las capacidades de salida/fuente del LM324 con esas resistencias.

  • Además, en mi circuito de salida, ¿debo agregar otros componentes para mejorar la seguridad y la estabilidad?

  • Y por último, pero no menos importante: ¿es seguro cargar una batería de iones de litio con este circuito? (Considerando una batería de 2200 mAh, con un voltaje máximo de 4,2 V) Si no, ¿cómo podría mejorar este circuito para lograr esto?

¡Cualquier ayuda/consejo será muy apreciada!

Hojas de datos:

IRF540- https://www.vishay.com/docs/91021/91021.pdf

LM324 - http://www.ti.com/lit/ds/snosc16d/snosc16d.pdf

1N4732A y 1N4737A - http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet_pdf/bkc-international-electronics/1N4728_to_1N973B-1.pdf

¿Por qué todos sus esquemas están dibujados de lado? La convención para la legibilidad es un suministro positivo en la parte superior y negativo (y generalmente molido) en la parte inferior. Todos sus símbolos de suelo están de lado.
Bueno, el circuito original seguía la convención. Acabo de mover los bloques para que encajen en un rectángulo con una relación de aspecto de alrededor de 1:9; por lo tanto, sería proporcional a la mayoría de las pantallas cuando hay una barra de tareas o una barra de título, y encajaría en la vista completa. ¡Pero lo rotará en solo un segundo!
¿Para qué sirven R1 y R4? Disiparán mucha energía a 4A
Inserté tus imágenes rotadas. No son más grandes que los trabajos laterales originales, y son mucho más fáciles de leer.
Gracias JRE. Si el valor de algún componente es difícil de leer (debido a la superposición), podría hacer algunos ajustes en él.
Algunos pensamientos (puedo cambiar esto por una respuesta). Los pullups no son necesarios (pero los pulldowns del orden de 100k pueden ser útiles para el rendimiento de inicio); los bucles de retroalimentación definitivamente necesitarán compensación (o al menos análisis).
Sean87, en mis cálculos, hay alrededor de 1/10 de vatio en ambas resistencias. Todas mis resistencias son de 1/4 de vatio. Creo que está bien para un Zener con una corriente esperada de 5 mA.
¡Gracias Pedro! Realmente agradecería si pudiera envolver la parte de "compensación" de su comentario en una respuesta. No sé mucho al respecto y será muy útil para mi proyecto.

Respuestas (1)

Acerca de las resistencias R3 y R6, ¿es correcto abrir una puerta MOSFET para tales operaciones? ¿Debo tirar hacia abajo en su lugar? O quitar las resistencias? Me preocupan las capacidades de salida/fuente del LM324 con esas resistencias.

R3 y R6 no tienen ningún efecto, excepto quizás durante el inicio. Haría que R6 sea un menú desplegable para ayudar a iniciar la salida a 0V.

Además, en mi circuito de salida, ¿debo agregar otros componentes para mejorar la seguridad y la estabilidad?

Tal como está dibujado, el control de corriente probablemente sea inestable porque tiene ganancia pero no compensación. Agregue una resistencia (10k?) entre la derivación y la entrada inversora, y un pequeño capacitor (100p?) entre la salida y la entrada inversora de U1B. Esto ralentiza el control de corriente al hacer que los cambios rápidos en su salida aparezcan inmediatamente en su salida inversora y evitará que oscile.

Además, la resistencia de salida será de 1 ohm, porque el control de voltaje no considera R4. En general, no creo que sea una buena configuración. Debería mirar otros esquemas de fuente de alimentación de banco y ver qué hacen.

¡Ay, gracias por la respuesta! ¡Agregaré tus mejoras al circuito! Entonces, después de estas modificaciones, ¿estará bien cargar una batería en dicho circuito? Como señalé en el último punto. PD.: He mirado algunos circuitos y solo traté de simplificarlos, tratando de mantener la misma funcionalidad. Ahora no estoy seguro si lo hice bien'-'
En caso de falla de la retroalimentación, R3 y R6 podrían encender su MOS de forma permanente, lo que provocaría cortocircuitos y agotamiento. (si entiendo bien el esquema)
@Fredled si por falla en los comentarios te refieres a que U1 se está incendiando, sí. De lo contrario, la salida de U1 domina.
Tal vez me equivoque: R3 y R6 encenderán su MOS de forma permanente e inmediata, lo que provocará que se carguen 12 V sin ninguna regulación (solo R4 pondría alguna limitación). Es como conectar OUTB a 12V directamente. U1 y U2 no tienen efecto.
¿La impedancia de salida de @ Fredled U1 es qué, bucle abierto de 100 ohmios?
Al principio no entendí bien para qué servían U1 y 2. Después de mirar la hoja de datos rectifiqué en mi último comentario. En mi opinión, U1 y U2 no tienen efecto mientras mantengas R3 y R6. Los mosfets estarán siempre encendidos. Retire estas resistencias y U1 y U2 harán su trabajo.
@Fredled Cuando U1 emite 0V, R5 y R6 forman un divisor de voltaje, el voltaje en la puerta es 0.2V. R6 básicamente no tiene ningún efecto.
Esto es cierto si U1 cambia el pin 1 o 7 a tierra cuando la salida es baja (0V). No inspeccioné la hoja de datos lo suficiente como para responder esto. Pero si no es así, entonces no hay divisor de voltaje. De todos modos, estas conexiones de resistencia son inútiles en el mejor de los casos.
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