Control de voltaje constante a través del amplificador operacional y el transistor

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Estoy tratando de diseñar y construir una fuente de alimentación regulada para mi "laboratorio" usando transistores y amplificadores operacionales. He encontrado muchos circuitos en varios sitios web que parecen similares. Pensé que intentaría construir una parte de la fuente de alimentación a la vez, comenzando con la fuente de voltaje constante (más fácil que la parte actual, creo). El esquema está debajo de [\ $ V_1 \ $ proviene de un transformador 4: 1 a 120 V primario a través de un puente de diodo 3A, lo que da aproximadamente 28 V]:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Sé que me falta un condensador de filtro en la salida del puente.

Si tuviera que configurar el potenciómetro a 1 voltio en la entrada no inversora, el amplificador operacional ajustará su salida para obtener 1 voltio en la entrada inversora, que es lo mismo que el emisor. Suponiendo una caída del emisor de base de 0.6 voltios, esto causará que una corriente fluya a través del colector de aproximadamente 1.1A. ¿Pero qué pasa si pongo una resistencia de 1kohm para la carga? No puedo empujar 1A a 1kohm a 1volt. La corriente de mi colector tendría que caer a 1 mA, ¿eso significa que la tensión del colector cae con ella para obtener 1 mA a través de la resistencia de colector de 25 ohmios? ¿Qué sucede cuando corto el emisor directamente al negativo de la fuente, con 1 voltio en la entrada no inversora? No puedo tener 1 voltio y 0 voltios en el mismo punto. Aquí es donde estoy más confundido, creo.

Suponiendo que \ $ \ beta = 200 \ $, fluiría una corriente de base de 0.1 mA, lo que significa que no necesito una resistencia de base y que el op-amp debería tener una fuente de 0.1 mA.

    
pregunta nu77p01nt3r

1 respuesta

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Creo que su confusión original es más significativa que los detalles específicos de LM317 o no.

Un transistor no puede fabricar corriente. La relación \ $ I_c = \ beta I_b \ $ solo se mantiene cuando lo que suministre \ $ I_c \ $ puede proporcionar la corriente requerida.

Usando su ejemplo, si coloca una resistencia de 1K ohmio en R3, para cuando la corriente alcance aproximadamente 27 mA, el colector del transistor caerá a 1 V y no hay forma de que el transistor obtenga más corriente. La salida de 1V. Entonces, cuando la carga requiere más de 27 mA, el transistor opamp + ya no puede continuar y el voltaje de salida cae por debajo de 1 V (ignorando la corriente que puede generar la opamp a través de la base).

La segunda idea errónea que parecías haber descrito es que \ $ V_c \ approx V_b \ $. Por su descripción, creo que obtuvo 1.1A de (28V - 1V - 0.6V) / 25 independientemente de la carga. El supuesto de \ $ V_c \ approx V_b \ $ simplemente no es válido. \ $ V_c \ $ tomará el voltaje necesario mientras proporciona \ $ I_c \ $ (sujeto a los límites de operación). Por lo tanto, realmente puedes reducir el R3 y el circuito funcionaría correctamente a menos que sobrecargues algo.

Como ejemplo, con una carga de 2 ohmios y \ $ V_ {out} = 1V \ $, eso determina \ $ I_e = 0.5A \ $. \ $ I_c = I_e + I_b = \ frac {\ beta} {1+ \ beta} I_e \ $ que aún es aproximadamente 0.5A. \ $ V_c \ $ puede sentarse muy bien a 28V directamente con 0.5A de \ $ I_c \ $. La disipación de potencia será de 0.5A x 27V = 13.5W.

Utilizando el mismo ejemplo con la resistencia de 25 ohmios en R3. Luego hay una caída de voltaje (\ $ I_c \ por 25 \ $) en R3 de 12.5V. Ahora \ $ V_c \ $ está a 15.5V, aún dentro del modo de operación del transistor. La disipación de potencia de 13.5W ahora se distribuye entre el transistor y la resistencia de 25 ohmios. Con una resistencia de 25 ohmios, de hecho, está limitado a no más de 1.1 A de la corriente de salida máxima a 1 V de salida.

Por cierto, esta es una fuente de alimentación muy inútil. La máxima eficiencia es de 5V max / 28V. Eso es menos del 20% de eficiencia en el mejor de los casos.

    
respondido por el rioraxe

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