Problemas de circuito Opamp de corriente constante

Es una maravilla que obtengas 1.5A en absoluto.

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Dado que menciona 3.3V como la entrada para su regulador de impulso, supondré que esta también es la fuente de alimentación para su 555 y opamp. El LM555 no funciona con este bajo voltaje, por lo que tendrá que usar la versión CMOS, TLC555 .

$H_{FE}$para el 2N5191 a 1,5 A es un mínimo de 25, por lo que necesitará 60 mA de corriente base. Un$H_{FE}$de 25 hace que el opamp vea el 0.5$\Omega$resistencia del emisor como 12.5$\Omega$. Eso todavía es bajo, por lo que no será el factor limitante para la corriente base:$\dfrac{3.3V - 0.7V}{12.5\Omega}$= 208mA.

El problema es el amplificador operacional. Con una fuente de alimentación de 2,5 V, la corriente de cortocircuito del MCP6021 suele ser de 30 mA, lo que en el peor de los casos solo le dará una corriente de colector de 750 mA. La razón por la que obtienes 1.5A es que 25 es el mínimo del transistor$H_{FE}$, puede llegar hasta 100.

El$H_{FE}$lo que obtiene es típico de un transistor de potencia, por lo que cambiarlo por otro tipo probablemente no ayude mucho. Puede usar un Darlington o crear uno propio agregando un pequeño transistor de señal para impulsar la base del transistor de potencia. El BC817 será adecuado.

Un MOSFET también es una posibilidad, pero debe elegirse con cuidado. Incluso los MOSFET lógicos no siempre dan su corriente máxima a 5V$V_{GS}$, y la resistencia de detección también le resta un cierto voltaje. El divisor de salida del 555 proporciona 1,65 V para la entrada no inversora del amplificador operacional y, si se proporciona suficiente corriente de accionamiento, la resistencia de detección también se establecerá en 1,65 V, lo que proporciona 3,3 A a los LED. Eso significa que el MOSFET debería poder dar 3.3A de corriente de drenaje a solo 3.3V - 1.65V = 1.65V$V_{GS}$. ¡Eso es muy bajo! Pero por una afortunada coincidencia, una respuesta a otra pregunta reciente mostró este gráfico:

Ese maldito AO6408 entrega 8A a solo 1.5V$V_{GS}$! ¡Hecho a medida para el trabajo!

• Incluso un pequeño ruido en IN+ hace que pase algo de corriente a través de Rsense y que el LED se encienda, aunque es muy débil, consume energía y no es ideal. ¿Cómo puedo hacer que esto funcione solo por encima de cierto voltaje en IN +, por ejemplo, 1V?

Simplemente tome sus comentarios de la salida del amplificador operacional (la base del BJT). Ahora, si la señal de entrada es inferior a aproximadamente 0,6 V, no hay salida IR.

Si aún desea tener la misma salida máxima, puede ajustar las dos resistencias (no etiquetadas en su esquema) para aumentar la entrada de voltaje "encendido" al amplificador operacional en 0.7 V más o menos.

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Como Nick Alexeev señala, lo anterior es una solución un poco "rápida y sucia". Da alrededor de 100-200 mA de incertidumbre de la corriente de salida. También podría restringir sus opciones para resolver el problema del amplificador operacional que no tiene suficiente "empuje" para proporcionar la corriente base en el BJT que necesita para obtener la corriente de salida que desea (como se detalla en la respuesta de Nick).

Aquí hay una solución que resuelve ambos problemas (esto reemplaza el amplificador operacional, BJT y la resistencia de detección en su circuito):

Con este circuito, no necesita preocuparse por la capacidad de accionamiento del amplificador operacional. También reduce la incertidumbre de la corriente de salida. El circuito original tenía posibles errores debido a la variación de la resistencia (0.5 - 5%, dependiendo de la resistencia que compre) y el BJT beta (1 - 2%).

Con esto, solo le queda la variación de la resistencia y un error debido a la variación en el voltaje directo del diodo.

Si la resistencia de 47 kOhm hace que este circuito responda demasiado lento para sus necesidades, es posible que deba reducir los valores de sus resistencias divisoras de voltaje para permitirle reducir el valor de la nueva resistencia.

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Para reducir el número de componentes, puede incorporar el diodo a su divisor de resistencia. R1 aquí reemplaza la resistencia inferior en el divisor. El valor de R1 se reduciría a 10 kOhms. Se agrega una resistencia adicional en serie con el diodo para que sea la resistencia superior en el divisor. La entrada entonces viene directamente del 555.

El valor de la resistencia superior debe elegirse para dar la corriente de salida que desea cuando la entrada es alta.

• No pude empujar la corriente a través del LED a números muy altos. Utilizo un BJT con capacidad 5A y un MCP6021 como opamp. Puedo ver hasta 1.5A pero no puedo pasar eso. (1.5A medido en la caída de voltaje de Rsense).

La corriente de salida máxima de MCP6021 es de 30 mA, que es la corriente base de la puerta$I_b$. La corriente del LED es la corriente del colector.$I_c=I_b h_{FE}$. No sabemos qué modelo es Q1, pero los valores de$h_{FE}$(a veces también se le llama beta) suelen estar entre 10 y unos pocos cientos. Está de acuerdo con 1.5A máx., que está obteniendo. Un par de Darlington o un MOSFET podrían darle más corriente.