Quiero crear una fuente de voltaje controlado por voltaje que suministre energía a una carga resistiva (\ $ 1.67 \, \ Omega \ $, \ $ \ approx \ $ \ $ 7 \, \ mathrm {A} \ $ @ \ $ 12 \, \ mathrm {V} \ $). La disipación de la carga se calculará a partir de las mediciones de caída de voltaje y corriente mediante un sistema de control que ajusta el voltaje del VCVS con una salida DAC (\ $ V_2 \ $).
Adapté un circuito que encontré en línea ( vea la primera imagen aquí ) para mi solicitud:
ElFETdecanalNoriginalfuereemplazadoporunFETdecanalPporquepuedoacercarmemásaV1coneso.Elegí
La tensión de salida se reduce al rango DAC de R2 y R3 y se alimenta al OpAmp, que da salida a la puerta Volgate de Q1. Así que tuve que elegir un OpAmp y terminé con el LT1218 . Básicamente, repasé la lista de modelos disponibles en LTspice y este se ajustó a mi voltaje de alimentación (\ $ V_1 = + 12 \, \ mathrm {V} \ $) y tiene entradas y salidas de riel a riel. Probablemente hay mejores opciones.
No estoy seguro de si R4 es necesario. Lo he visto en muchos circuitos y la gente parece incluirlo para limitar la salida de OpAmp.
¿Este circuito parece razonable dado que
- No necesito una salida altamente precisa (esto es parte de un sistema de control que ajusta \ $ V_2 \ $ a sus necesidades);
- la eficiencia no importa;
- el tamaño no importa, puede ser una gran PCB;
- igual para enfriamiento, incluyendo agregar un ventilador;
- Necesito varios de estos;
- el circuito debe ser fácil de construir y probar;
- Puedo reemplazar R1 con un valor mayor cuando la disipación máxima deseada en R1 es menor que en el circuito que se muestra.
Este es mi primer intento de usar un OpAmp en un circuito real, y nunca he usado un transistor para otra cosa que no sea encender y apagar una carga. Estoy muy contento con los consejos sobre ambos componentes.
Editar
Como se sugiere en los comentarios, simulé un paso en VC (V2 en la imagen de arriba) de 0 a 3 V y el resultado es bastante decepcionante:
Elresultado:
En primer lugar, el voltaje de salida necesita algo de tiempo hasta que se eleva a un valor limitado por el Q1's \ $ R_ {DS, on} \ $ y luego cae aproximadamente al valor deseado (\ $ 12 * 3/5 = 7.2 \, \ mathrm {V} \ $), pero oscilaciones. El rebasamiento inicial puede no ser realmente un problema en la aplicación real; lo que más me preocupa es el hecho de que no sé por qué sucede eso.
La planta es demasiado lenta para el OpAmp, ¿así que básicamente estoy buscando una manera de hacer que aparezca más rápido?
Editar 2
La adición del capacitor sugerido entre la salida del OpAmp y la entrada negativa, así como una resistencia en la entrada de voltaje de control fue muy efectiva.
Lasalidaseasientadespuésdeunos150µs:
Edición 3: otros OpAmps que he simulado
"swings": no pude hacer que el VO se establezca a la tensión deseada, incluso con diferentes valores para R4, R5 y C2.
- LT1636: columpios
- LT1637: la salida se asienta (simulación transitoria), pero la simulación de barrido de CC no terminará. Sin embargo, una simulación transitoria muy lenta durante un período de 5 segundos en diente de sierra en V2 muestra el comportamiento deseado. No estoy seguro de lo que eso significa. Más barato que LT1218.
- LT6003: columpios
- LT6013: la salida se resuelve, pero solo sigue a \ $ V_2 \ $ para \ $ V_2 > 0.7 \, \ mathrm {V} \ $ (este no tiene entradas de riel a riel)
- OP184: la salida se resuelve (parece funcionar tan bien como el LT1218, pero más barato)
- AD820A: la salida se resuelve, y esta parte fue más fácil de obtener en un paquete DIP. También más barato que el LT1218.
Edición 4: parece funcionar
He construido el circuito con un IRFP9140N y un AD820A, con todas las resistencias y condensadores como se muestra en el último diagrama del circuito, y parece funcionar como se desea.