¿La carga capacitiva mató a mi amplificador operacional?

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He estado jugando con varias configuraciones de fuente de corriente constante para ayudar a controlar la salida de corriente de mi fuente de alimentación de banco y mis últimos esfuerzos centrados en el enfoque de amplificador operacional y MOSFET. Empalme el circuito que se muestra a continuación y obtuve un Vref máximo bastante razonable de 40 mV en la entrada + del amplificador operacional y ambas entradas del amplificador operacional se habían igualado, por lo que las cosas se veían bien. Los observadores interesados notarán los componentes cruciales que faltan, pero más sobre esto más adelante. Decidí conectar un medidor de corriente entre Vcc y MOSFET para verificar la corriente, esperando que < 1/2 un amplificador que fluye a través del MOSFET. No puedo recordar exactamente cuál era la medición actual antes de apagar el medidor, pero no creo que fuera alta (probablemente un poco baja, en todo caso).

Unafraccióndesegundodespuésdeapagarelmedidor(elcircuitoaúnestabaencendido),elamplificadoroperacionalseconvirtióenhumo.ElMOSFETestabamuycalienteyelamplificadoroperacionalestabamuycaliente.Alprincipiopenséqueeralaaccióndeapagarelmedidor,peroahoranoestoytanseguro.

Consideréqueapagarelmedidordejóalaizquierdalafuente/drenajedelapata.EstohabríahechoVsense0V.ElamplificadoroperacionalconduciríaduroparahacerqueelpinseaigualaVref,¿yqué?NofluyecorrienteatravésdelMOSFETylacompuertatieneunaimpedanciamuyalta,elamplificadoroperacionalestágenerandounaltovoltajedesalida,peroesonodeberíamatarlodemaneraseguraytambiénesuncasodepruebamuyválidoparaestecircuito.Laideageneralesqueprotegecontracortocircuitosdecarga.Sielcircuitoestabafuncionandocorrectamente,uncortocircuitoentreVccyMOSFETdeberíagenerarunacorrientecontroladaatravésdelFET.ComencéabuscarenInternetotrasposiblescausasyencontrélaoscilacióndealtafrecuenciacomounaposiblecausa.

Estaesmiopinióndeloquepudohaberocurrido:lacargacapacitivaqueeslapuertadelMOSFETintroduceunretrasoenelcircuitoderetroalimentaciónnegativa.ComenzandoconunvoltajeVsensequeesligeramentedemasiadobajo,elamplificadoroperacionalemiteunaseñaldesalidamásfuerteparacorregirladiferenciaensuspines,peroestaseñalseretrasamientrassecargalacompuertaMOSFET.Ahora,noestoycompletamentesegurodeloquesucederáacontinuación,perolacompuertafinalmentealcanzaráelvoltajeprevistoporelamplificadoroperacionalysupongoqueeltiempoadicionalquesetardaencargarlacompuertaMOSFEThacequeelvoltajedelacompuertasesobrepase(¿esestocierto?¿Quésucederealmenteaquí?EstohacequeaparezcaunvoltajemayorqueVrefatravésdeVsenseyelamplificadoroperacionalactúaparacorregirloalreducirlasalida.Estohacequeelcapacitordelacompuertasedescarguelentamenteatravésdelasalidadelamplificadoroperacional,loqueasuvezcausaunretraso,yaqueelefectodebajarlasalidanoapareceatravésdeVsensetanrápidocomodebería.Porlotanto,tenemososcilacioneshaciaadelanteyhaciaatrás,disparosconstantesporencimaypordebajo.

Usandoestaanalogía,tengounaideadeporquécolocarunaresistenciaentrelasalidadelamplificadoroperacionalylacompuertaMOSFET(y/ouncondensadorentrelasalidaylaconexiónatierradelamplificadoroperacional)actúaparareduciresteefecto,peroespornosignificaclaroEntonces,esteesmidesafíoparaustedes,conmásexperienciayconocimiento:¿puedenproporcionarunaanatomíaintuitivadecentedeestedesastreparaquepuedacomprendercompletamenteloquesucedió(lapalabra"polo" está prohibida!)? ¿Pueden estas oscilaciones realmente matar al amplificador operacional? Estoy pensando que la cantidad de saltos de corriente hacia adelante y hacia atrás entre el amplificador operacional y el MOSFET es bastante pequeña considerando la capacitancia involucrada. Además, ¿puede explicar de una manera intuitiva y agradable por qué la solución de resistor y tapa mitiga el problema?

    
pregunta Buck8pe

1 respuesta

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Por lo que parece, esto es lo que salió mal ...

Los cables que alimentan el prototipo tienen inductancia y almacenan unas decenas de nano julios de energía cuando se toman 0,5 amperios. Si la corriente se abre en circuito rápidamente (como al desconectar su amperímetro), esta energía se libera en el circuito y sin un condensador de desacoplamiento del riel de alimentación decente, esto puede causar un pico de voltaje de decenas a cientos de voltios superpuestos en el riel de 12V. Esto destruiría instantáneamente el amplificador operacional y en esos microsegundos cortos podría causar que el amplificador operacional destruya el FET aplicando un voltaje grande a la compuerta.

Necesita un condensador de desacoplamiento de suministro y 1nF sería suficiente para hacer frente, pero es una práctica bastante habitual que se aplique al menos 10nF si no es 100nF.

    
respondido por el Andy aka

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