Se necesita ayuda para optimizar el circuito limitador de corriente simple

El circuito que se muestra funcionará, pero el transistor y Rsense crean una caída de voltaje que debe tenerse en cuenta.
Lo que estás viendo es el efecto de esto:

A 480 mA, la caída de voltaje en la resistencia de 10 Ω sería de 4,8 V, lo que no deja "espacio" para el voltaje de saturación del transistor o las caídas de voltaje de Rsense.
Entonces la corriente será (Vsupply - Qsat - Vrsense) / Rload. Para solucionar esto, aumente el suministro en un par de voltios y vuelva a intentar las pruebas de 0Ω y 10Ω. Además, baje Rdefend considerablemente (<10Ω). Es de
esperar que no vea (casi) ninguna diferencia.

Para obtener mejores resultados, cuanto más ganancia tenga, mejor. Otra cosa a tener en cuenta es (como menciona Dave en su respuesta) que Rbias debe tener un punto límite más alto que la configuración de Rsense, de lo contrario, dominará. Si el transistor tiene una ganancia de 65, y desea configurar Rsense para 500 mA, entonces Rbias debe configurarse para permitir más de 500 mA. A 500 Ω, establecerá el límite absoluto en 65 * ((5 V - 1,4 V) / 500 Ω) = 468 mA, por lo que incluso si Rsense se configuró para 500 mA, no lo obtendrá. Para evitar esto, configure Rbias para, por ejemplo, 250Ω, o como se menciona a continuación, use un MOSFET para Q1 y luego el valor no es tan importante (10kΩ servirá)

Otra opción es usar un circuito de corriente constante opamp común:

Simulación con un suministro de 4,8 V, corriente limitada a 500 mA, Rcarga barrida de 1 mΩ a 50 Ω y corriente a través de ella trazada en relación con esto (tenga en cuenta que la corriente permanece plana en 500 mA mientras está limitada):

Esto cumple con sus requisitos de un límite sólido de 500 mA a un suministro de 4,8 V, y se puede ajustar fácilmente variando el amplificador operacional sin inversión a través del divisor de voltaje de entrada R2/R3. La fórmula es V(opamp+) / Rsense = I(Rload) Por ejemplo, la referencia de 1 V se divide por 20 para proporcionar 50 mV en la entrada opamp+, por lo que 50 mV / 100 mΩ = 500 mA.
Se usa un MOSFET para evitar errores de corriente base que compliquen las cosas (también se puede usar un MOSFET con Vth bajo en el circuito del transistor original para mejorar las cosas)

Creo que aquí hay un malentendido fundamental. No se supone que Rbias establezca el valor actual límite, es la combinación de Rsense y la caída de Vbe de Q2.

Su primer circuito tiene dos efectos de limitación de corriente diferentes: uno es la corriente a través de Rbias multiplicada por la ganancia (relación de transferencia de corriente) de Q1, y el otro es el Vbe de Q2 dividido por Rsense. El primero da el valor de 470 mA que ves, pero esto está mal controlado. Lo que sucede en este modo es que el circuito se comporta como una resistencia que tiene el valor de Rbias/Hfe, o alrededor de 7,8 Ω en este caso. La corriente todavía va a variar con el voltaje de suministro.

El segundo mecanismo le daría un valor de aproximadamente 600 mA (es decir, 0,6 V / 1 Ω), con una "rodilla" mucho más definida: la resistencia de fuente efectiva en este caso es Rsense multiplicada por las ganancias combinadas de Q2 y Q1. , que está mucho más cerca de una fuente de corriente ideal. Sin embargo, no está llegando al nivel de corriente en el que este mecanismo se activaría.

Tu dices

"Un limitador de corriente ideal no tendría ninguna resistencia hasta que la carga intente consumir más corriente que el límite".

Un sensor de corriente ideal usa un amplificador de ganancia infinita para medir el aumento de voltaje en una resistencia de cero ohmios.
Se aproxima a la resistencia de cero ohmios usando una que sea lo suficientemente baja como para causar una caída de voltaje insignificante.
"El problema" es que su circuito básico es fundamentalmente defectuoso. Ni siquiera INTENTA implementar un circuito simi ideal. En su lugar, utiliza una caída de voltaje Vbe ya que es un voltaje de detección necesario. Esto pone un límite inferior y pobre en Vsense.

Siempre que use una caída de Vbe en Q2 o equivalente como su umbral de detección, no puede acercarse a una solución ideal. Lo que se requiere es un "comparador" que detecte un voltaje cercano a cero voltios, donde "cerrar" depende de lo que desee. Por ejemplo, una caída de 0,1 voltios con un suministro de 5 V = 2 % probablemente sea adecuada para la mayoría de los propósitos, pero puede construir circuitos con Vsense = digamos 0,01 voltios si lo desea.

La opción fácil y obvia es usar un comparador IC o un amplificador operacional, PERO puede construir un comparador adecuado solo con transistores si lo desea. Use un "par de cola larga" de PNP con su nodo común referenciado a V+ o use transistores NPN con entradas de voltaje a ~= 0V que actúen como la parte inferior de las cadenas divisorias que transfieren los cambios de voltaje a las bases de transistores que funcionan a un voltaje más alto.

El circuito a continuación es de aquí, que proporciona una acumulación desde un transistor hasta -

Si eso no tiene sentido, entonces un vistazo a
Wikipedia - amplificador diferencial

y esto proporcionará muchas pistas

Aquí hay un IC con un par de cola larga PNP y NPN adentro. Esto está hecho para una operación de 100 MHz (o más), pero muestra lo que se puede comprar.

Hace tiempo se veían así :-):