Solicitud de revisión de fuente de corriente MOSFET/limitador de corriente

Necesito una corriente pequeña (algo) independiente del voltaje (alrededor de 10 mA), con un rango de voltaje de 3-30V. Se me ocurrió el siguiente circuito.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Dibujé la característica U/I de la resistencia en la característica Id-Vgs del MOSFET:

ingrese la descripción de la imagen aquí

La idea es que el circuito se detenga en la intersección de ambas características.

El MOSFET es un tipo de canal N en modo de agotamiento. Circuitlab no parece tener símbolos distintivos para el modo de mejora y agotamiento.

Elijo un tipo que pueda manejar más de 1 W de potencia para mantenerme alejado de los límites de SOA.

Soy consciente de que existe una solución similar para JFET, pero no pude encontrar un tipo de JFET que pueda manejar el requisito de voltaje. También sé que existen dispositivos similares con JFET como componentes discretos (diodos de corriente constante), pero estos son bastante caros ($ 5 o más. El objetivo es mantener bajos el número de componentes y el precio. Una fuente Widlar no es una opción, porque necesita una corriente de referencia, que no está disponible.

La constancia de corriente es un problema menor, está destinada a limitar la corriente de un voltaje desconocido, suministrada a una resistencia baja (20-50 ohm), 10-20 mA está bien. Tampoco son muy importantes los tiempos de respuesta.

No me siento muy cómodo trabajando en el extremo inferior de la característica. ¿Alguien ve un problema con esta configuración, algo que pasé por alto, problemas de estabilidad térmica y quizás puntos para mejorar? ¿Tal vez confío demasiado en la constancia del rendimiento de los dispositivos individuales?

RdsOn de Nch que se muestra es <30 a 60 ohmios es demasiado alto para el circuito que se muestra con una detección de corriente de 80 ohmios para mayor precisión. Es Idss=20mA. pero para una aproximación aproximada, está bien. Usar un FET con Idss=10mA es mejor con R1=0 o un limitador de corriente BJT
El LM317 y una resistencia harán una buena fuente de corriente de ~ 10 mA.
Como George indica que LM 317 TO92 puede hacer el truco. No cuesta casi nada.
@GeorgeHerold 10 mA está justo en la parte inferior del rango para un LM317. Busqué algo donde 10 mA estuviera dentro del rango operativo de un dispositivo y encontré el LT3092 , que está disponible en el mismo paquete que un BSP135. ¿Podría ser una mejor opción?
@AndrewMorton, nunca escuché sobre el lt3092 ... agradable (caro). No estoy seguro de lo que quieres decir con la parte inferior de su rango. Creo que el lm317 tiene una corriente de polarización de 10 uA, por lo que 10 mA debería estar bien. (Funcionó bien en mi banco hace un momento).
@GeorgeHerold Mi razonamiento se basó en consultar la hoja de datos TI LM317 : la corriente mínima recomendada es 0.01 A, en cuyo punto el rechazo de ondulación es aproximadamente 7 dB por debajo de la cifra a 1 A (puede que no sea un problema). El máximo para "Corriente de carga mínima para mantener la regulación" es de 10 mA, por lo que un desafortunado está justo al borde de la estabilidad. Por lo general, funcionará a 3,5 mA. Finalmente, el "voltaje diferencial de entrada a salida" mínimo recomendado es de 3 V, y el OP quiere operar desde 3 V - 30 V para V (in). ICBW.
¿Tiene rieles de voltaje regulado disponibles para usar con fines de polarización? Si es así, hay una buena manera de usar un BJT como sumidero actual (que parece ser lo que necesita).
@mkeith Creo que el OP afirma que no tiene tales rieles indirectamente al escribir: "Una fuente Widlar no es una opción, porque necesita una corriente de referencia, que no está disponible". Si hubiera un riel, entonces habría una forma de hacer una corriente de referencia.

Respuestas (2)

Se puede utilizar una fuente de corriente de transistor bipolar para su aplicación. Este todavía regula (apenas) con Vin2=3v, pero desperdicia casi 3mA cuando Vin2=30v:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Este es un regulador de corriente de lado bajo que utiliza transistores de silicio NPN genéricos. R3 determina el punto de consigna de regulación de corriente. Aproximadamente 10 mA que fluyen a través de R3 generan suficiente voltaje para encender Q3, que comienza a regular la corriente. Este circuito tiene una carga de voltaje de un poco más de un voltio, mejor que un MOSfet. Q2 disipa algo de calor. Un 2N3904 genérico se calentará con 10 mA, un poco demasiado con 20 mA. Para más de 10 mA, sustituya Q2 por algo más robusto, como MJE181, que puede disipar el calor más fácilmente.

El objetivo es mantener bajos el número de componentes y el precio.

Dadas sus otras limitaciones, es difícil vencer solo un MOSFET de modo de agotamiento y una resistencia. (Veo de dónde vienes, dejando de lado los JFET). Supongo que estás pensando en esto:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Sin embargo, no puedo decir por tu escritura cuán repetible necesitas para hacer esto. El valor de V GRAMO S ( o F F ) no es tan preciso. Entonces es posible que necesite un potenciómetro allí. Lo que aumenta el precio, el tamaño físico, etc. O simplemente podría seleccionar partes, supongo, y trabajar de esa manera.

Por ejemplo, las especificaciones Supertex DN3525 V GRAMO S ( o F F ) en cualquier lugar desde 1.5 V a 3.5 V , con V D S = 15 V y I D = 1.0 mamá . ¿Será eso lo suficientemente repetible sin seleccionar partes o seleccionar el valor de la resistencia?


Soy consciente de que existe una solución similar para JFET, pero no pude encontrar un tipo de JFET que pueda manejar el requisito de voltaje.

Podría usar esta topología para cubrir esa preocupación:

esquemático

simular este circuito

Sin embargo, con los dispositivos que se muestran, es posible que necesite más espacio libre que solo 3 V .


Sé que el enfoque de la línea de carga parecería llevarlo allí. ¿Pero no es la variabilidad bastante significativa? ¿O crees que es lo suficientemente bueno?