Fuente de corriente controlada por microcontrolador

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Estoy tratando de diseñar una fuente de corriente programable que pueda alcanzar hasta 5 A. Tengo algunos diseños en mente, pero ninguno de ellos parece ser la mejor solución. Apreciaría si alguien tiene una buena opinión sobre un nuevo diseño o una mejora.

El primer diseño:

Para el primer diseño, simplemente uso un amplificador de potencia de Burr-Brown - OPA549 [hoja de datos] . Conozco la resistencia de carga (R_L), así que simplemente cambio la salida de voltaje del seguidor de voltaje, y como el amplificador de potencia puede manejar la corriente (hasta 8 A en forma continua). El circuito es bastante sencillo.

Elproblemaconestecircuitoeslapotenciadisipada(desperdiciada)comocalor.DelahojadedatosOPA549:

Tiene un horrible cambio de voltaje de salida para suministrar características de voltaje. Mi R_L es de aproximadamente 1 Ohm. Entonces, para conducir 5 A, tengo que producir una salida de 5V a través del seguidor de voltaje. Lo que significa que tengo que usar un suministro de al menos 8 V (para compensar el horrible cambio de voltaje de salida). 8V no es un suministro estándar, así que uso un suministro de 9V. Y la potencia disipada se convierte en: PD = IL (Vs-Vo) = 5 (9-5) = 20 vatios [Página 11 de la hoja de datos]. He tratado de encontrar otros amplificadores de potencia para reemplazarlo. Pero no pudo encontrar otros que pudieran subir hasta 5A. He encontrado amplificadores de potencia de riel a riel 2A, pero no puedo usar eso.

El segundo método

Utilice un BJT con un microcontrolador:

Básicamente, controlo la corriente a través de la carga (iC) controlando la corriente base (iB) del BJT.

Elproblemaconesteenfoqueeselvalorbetanoconfiableenlostransistoresnpn.Ynosécuánruidosaserálaseñal.

EltercermétodoPuedousarunopampyunBJTasí:

Pero también es altamente dependiente de ese valor Beta.

La cuarta opción

Esta es probablemente la mejor solución, pero no estoy muy seguro y necesito algunas opiniones. Utiliza un Opamp y un mosfet así:

Ladiscusióncompletadeestecircuitosepuedeencontrar aquí . Parece que solo Dependo de la resistencia R3 (R_L en mi caso), que conozco con precisión.

¿Qué método debo usar? la corriente a través de la carga debe ser lo más precisa posible, ya que estoy controlando la corriente con un control PID. Agradecería cualquier y todas las sugerencias.

    
pregunta Ender Wiggins

2 respuestas

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Todas estas soluciones desperdiciarán exactamente la misma cantidad de energía eléctrica y generarán la misma cantidad de calor. Cada uno de sus circuitos simplemente cambia el componente que se calienta.

Estos son todos lo que se llama una fuente actual lineal . Una fuente de corriente lineal funciona (por definición) al convertir el exceso de voltaje en calor. Si su carga requiere 2V para alcanzar la corriente deseada de 5A, y el suministro es de 5V, el calor (potencia) \ $ P \ $ será el exceso de voltaje \ $ E \ $ veces la corriente \ $ I \ $:

\ $ P = IE = 5A (5V-2V) = 5A \ cdot 3V = 15 W \ $

No hay forma de evitar eso con cualquier fuente de corriente lineal. Puede extenderlo o moverlo alrededor de diferentes componentes, pero nunca lo reducirá. La culpa la física. La energía tiene que ir a algún lugar .

Si desea reducir la energía desperdiciada, probablemente desee un fuente de alimentación de modo conmutado (SMPS). El diseño de este tipo es digno de un libro completo, pero si desea una introducción rápida, le sugiero que lea ¿Cómo puedo conducir un LED de manera eficiente? Aunque no esté manejando un LED, el problema es esencialmente el mismo, ya que lo ideal es que los LED también se manejen con una fuente de corriente.

Sin embargo, como parece que su carga es una resistencia fija \ $ 1 \ Omega \ $, realmente no necesita una fuente actual. Una fuente de voltaje funcionaría igual de bien, ya que una resistencia es un convertidor de voltaje de corriente, según la ley de Ohm:

\ $ E = IR \ $

Si está permitido en su aplicación, una solución más simple que una SMPS es simplemente encender y apagar rápidamente la tensión total de la batería sobre su carga. Si su suministro es de 5 V, entonces esto entregará 5A a su carga. Puede entregar 5A o 0A con bajas pérdidas, y si necesita algo entre ellos, entonces lo enciende y apaga rápidamente, por lo que la corriente de promedio es su valor deseado. Para muchas aplicaciones, esto es lo suficientemente bueno. Si no, un SMPS es básicamente eso, con un inductor agregado para suavizar la corriente al valor promedio en los ciclos de conmutación.

    
respondido por el Phil Frost
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En la segunda solución me falta algo de la resistencia del emisor para la retroalimentación actual. Probaría algo como la segunda solución, pero con la resistencia de emisor requerida. Consulte aquí: enlace Puede ajustar la corriente con la resistencia del emisor y la tensión de base. La discusión de la ecuación está aquí enlace Sin embargo, usar aa Darlington u organizar dos transistores regulares a un Darlington es ciertamente una buena idea. . Y comenzaría ajustando el voltaje de la base con un potenciómetro.

Sin embargo, habrá mucho calor en cualquier caso, a menos que utilice un enfoque de PWM.

Ah, y esta fuente de corriente controlada por voltaje también puede ser Es interesante para usted, ya que, según mi entender, necesita una fuente de corriente controlada por voltaje, porque lo que obtiene del DAC es un voltaje.

    
respondido por el wollud1969

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