¿Qué causa que el opamp se caliente en este cargador? [pregunta actualizada]

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Me acabo de dar cuenta de que publiqué la versión incorrecta de mi circuito. Ahora cambié la entrada + y - de IC5A usando un cuchillo utilitario y un cable corto en mi PCB después de darme cuenta de que estaba conectando indirectamente la entrada de referencia a + en lugar de -. Pero el problema del calentamiento existe después de los cambios.

FIN DE LA ACTUALIZACIÓN

Aquí está mi circuito.

circuito

Intenté hacer un cargador para dos baterías NiCD de 3,6 V. En mi circuito, todos los diodos son 1N4007 y los amplificadores operacionales provienen del paquete LM358. Cada valor de resistencia está en ohmios. Todos los capacitores electrolíticos son de 22uF 25V. El capacitor más cercano a la resistencia de 4.7K es 2.2nF y P8. También podría hacer ese valor para filtrar aún más la ondulación a alta velocidad.

Probé este cargador usando un suministro de pared de 6 V CC con y sin las baterías conectadas (a los puentes junto a la resistencia de 3,9 K). Esto es lo que encuentro sorprendente:

El amplificador operacional Lm358 está tibio al tacto. Cuando desconecté todas las fuentes de alimentación del circuito, el opamp volvió a una temperatura fría (la misma temperatura que el resto de los componentes).

Las baterías de NiCd nunca explotaron ni parecían funcionar mal.

El voltímetro fue preciso al informar que el voltaje de la batería es de aproximadamente 7,2; sin embargo, cuando medí directamente el voltaje del adaptador de pared, el voltímetro informó entre 8,5 y 9 cuando debería haber informado 6.

Lo que es aún más interesante es que la salida (en el extremo derecho) cuando se probó mostró un resultado muy preciso. el voltímetro reportó 5.08 voltios.

El cuadrado más a la derecha es el regulador de voltaje 7805, ya que quiero que esta unidad de cargador/batería proporcione 5 V constantes cuando esté enchufada o la batería tenga una buena carga.

La razón por la que uso amplificadores operacionales es porque quiero que el cargador se corte tanto como sea posible cuando las baterías estén completamente cargadas. Eventualmente usaré 12VDC como mi adaptador en lugar de 6VDC.

Pensé en algunas ideas para resolver mi problema, pero no sé cuál es la mejor solución.

Puedo:

  1. Aumentar/Disminuir resistencia de 10 ohmios

  2. Cambie el diodo que alimenta la base de NPN a una resistencia. La pregunta es ¿qué tan alto/bajo?

  3. agregue resistencia a la entrada -ve del comparador (pero eso significa que tengo que rehacer mi PCB, que es lo que no quiero hacer)

  4. Cambie las resistencias del divisor de voltaje para opamp o regulador (pero no entendería por qué).

¿Qué debo hacer y por qué?

¿A qué están conectados los pines de alimentación del amplificador operacional?
IC5A parece estar conectado con retroalimentación positiva e IC5B no tiene ninguna función útil. ¿Dónde encontraste este diseño?
¿Midió el voltaje del adaptador de pared en el circuito o sin carga?
¿Dónde están sus especificaciones de diseño y controles de diseño de estabilidad de bucle? Probablemente esté oscilando salvajemente. Primero debe repensar el diseño a partir de las especificaciones. Nada parece estable aquí o bien controlado para MPT, CC, CV o corte.
Lo medio inventé. Tomé la idea de cablear IC5A de esa manera de playground.arduino.cc/Main/DIYRFIDReader y medí todo en el circuito y el pin 4 del opamp está conectado a tierra común y el vcc del opamp está conectado al voltaje del adaptador. No estoy seguro de cómo IC5B proporciona comentarios positivos. Estoy tratando de usarlo como un comparador de voltaje y leí en alguna parte que es mejor usar un búfer (IC5A) entre la red divisora ​​​​de voltaje y la entrada opamp que conectar el divisor directamente.
Ah, y dado que el LM358 tiene dos amplificadores operacionales, sentí la necesidad de usar ambos en mi circuito, ya que los pines desconectados pueden ser una invitación para oscilaciones y/o EMI. (al igual que las entradas no conectadas a las puertas lógicas)
@Mike, puede evitar ese problema conectando un amplificador operacional de repuesto como seguidor (suponiendo que sea un amplificador operacional estable de ganancia unitaria) y no conectando la salida a nada.
Acerca de la retroalimentación positiva: el aumento de la entrada en la entrada hace que la salida caiga. Eso apaga el BJT y sube el pin ADJ del regulador. Eso hace que aumente la salida del regulador... que se vuelve a conectar a la entrada - del amplificador operacional.
El Photon, me acabo de dar cuenta de que después de hacer el circuito anterior en PCB, las entradas - y + de IC5A deberían intercambiarse y lo hice usando un cuchillo para cortar rastros y cables para hacer las conexiones adecuadas.

Respuestas (1)

Si IC5A se usa como comparador, ahí está su problema. Su salida está impulsando un diodo y una unión base-emisor de BJT sin provisión para limitación de corriente. Si alguna vez intenta aumentar su salida, la única limitación en la salida de corriente serán sus propias capacidades de salida de corriente, que se especifican en aproximadamente 40 mA.

Esos 40 mA generarán calor dentro del amplificador operacional, igual a 40 mA por la caída desde su terminal de fuente de alimentación positiva (no se muestra en el esquema) a aproximadamente 1,4 V (dos diodos caen por encima del suelo).

La solución simple (para este problema, no necesariamente para todos los problemas en su circuito) es reemplazar el diodo entre la salida del amplificador operacional y la base BJT con una resistencia. El valor apropiado es lo más alto posible, pero lo suficientemente bajo como para garantizar que el BJT se sature cuando la salida del amplificador operacional sea alta. El valor depende de los detalles de diseño que no haya compartido.

La razón por la que estoy usando amplificadores operacionales es para comparar el voltaje de la batería con el voltaje del cargador y, si la batería está cargada, el LM317 se apaga. También quiero reducir EMI. Voy a seguir con la idea de la resistencia por ahora, ya que odio calentar los componentes sin razón.
Bueno. Es posible que aún tenga un problema de estabilidad, que podría ser una nueva causa de sobrecalentamiento del amplificador operacional.
en realidad tu idea de resistencia es buena. Reemplacé el diodo que se conectaba a la base de la NPN con una resistencia de 3.3K. Probé el circuito en sí con un adaptador de 6 V CC y un adaptador de 12 V CC y, como era de esperar, el LM317 se calentó un poco para 12 V CC, ya que quería una salida de aproximadamente 7,2 V para cargar las baterías. Sin embargo, tengo miedo de probar las baterías con 12 V CC porque el voltímetro vuelve a informar mediciones incorrectas. Empiezo a preguntarme si los modelos de voltímetros baratos son basura. El mío es similar al primero que se muestra en futurlec.com/Multimeters.shtml pero no contiene la función de onda cuadrada
¿Qué causa que el opamp se caliente en este cargador? [pregunta actualizada]
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