Problema con el fregadero actual constante

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Tengo un problema con mi circuito de sumidero de corriente constante [ver más abajo]. A medida que aumenta el voltaje variable, el voltaje a través de mi resistencia de 22 ohmios permanece relativamente constante (0.7V). Sin embargo, el voltaje a través de mi LED aumenta a medida que aumenta el voltaje de la fuente, mucho más allá de 5V e incluso de 6V (no quería ir más lejos ya que estos valores podrían dañar el LED). Eso indica que la corriente en todo el LED no está limitada por mi circuito de corriente constante como creía que debería ser [ver pregunta: Voltaje 'sobrante' cuando se usa corriente constante

Mi pregunta es esta: ¿cuál es la ruta para este exceso de corriente y cómo implemento la limitación actual que quiero?

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

    
pregunta Jakkatak

2 respuestas

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Aunque no puedo darte la misma respuesta que jonk, no hay necesidad de hacerlo. Su voltaje aumenta, pero: R1 no es una fuente de corriente constante, por lo tanto, el voltaje aumentará en el colector Q1 y la compuerta MOSFET. Es por eso que los amplificadores operacionales a menudo tienen varias etapas de regulación de voltaje y corriente, para tener en cuenta una fuente de alimentación de amplio rango y, al mismo tiempo, consumen la misma corriente de inactividad.

Si R1 era una fuente de corriente constante impulsada por un regulador de voltaje impulsado por una fuente de corriente constante, entonces V + podría tener un amplio rango, tal vez de 5 voltios a 30 voltios o menos. El límite superior es el voltaje máximo de Q1 o M1, el que sea más bajo.

Intentaré entrar en un esquema para mostrar sobre lo que estoy escribiendo.

Ok, justo sobre lo que escribí. R1 se reemplaza con una fuente de corriente constante de 650 uA. Es impulsado por un sumidero de corriente constante de 2.65 mA. Tiene un zener de 3,3 voltios como referencia, por lo que este circuito debe mantener la corriente del LED mayormente constante de 5 voltios a 35 voltios. La serie 2N39xx tiene un límite de 40 voltios y es común y barata.

Tenga en cuenta que el zener de 3.3 voltios puede necesitar ser del tipo de 500 mW para mantener 3.3 voltios si V + es de solo 5 voltios o menos.

Para entender más esto, sugiero mirar los esquemas de los amplificadores operacionales para ver las muchas etapas que utilizan para la regulación de corriente independientemente de la tensión de alimentación.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

    
respondido por el Sparky256
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Me disculpo por no darme cuenta y también por no leer tal vez tan bien o como debería. Simplemente pensaré rápidamente en algunos pensamientos.

  1. Su \ $ R_2 = 22 \: \ Omega \ $ me sugiere una corriente LED de aproximadamente \ $ 32 \: \ text {mA} \ $ o menos.
  2. El voltaje de umbral para ese FET es un máximo de \ $ 2.45 \: \ text {V} \ $. Agregue a esto un \ $ V_ \ text {CE} \ ge 1 \: \ text {V} \ $ (para mantenerse bien fuera de saturación), diría que \ $ V_1 \ ge3.5 \: \ text { V} \ $.
  3. Sin embargo, no desea mucha variación de \ $ Q_1 \ $ 's \ $ V_ \ text {BE} \ $, por lo que esto significa que la corriente del colector debe ser relativamente estable. Por lo tanto, una fuente actual sería óptima en lugar de \ $ R_1 \ $.
  4. Al carecer de una fuente de corriente y, en cambio, estar atascado con una resistencia allí, esto significa que la caída de voltaje a través de la resistencia debe limitarse a un rango dinámico aceptable. Seleccionemos el rango de \ $ 1 \: \ text {V} \ $ a \ $ 4 \: \ text {V} \ $ .. esto implicaría un rango en el \ $ V_ \ text {BE} \ $ de \ $ 26 \: \ text {mV} \ cdot \ operatorname {ln} \ left (\ frac {4} {1} \ right) \ approx 36 \: \ text {mV} \ $. A través de la resistencia de \ $ R_1 = 22 \: \ Omega \ $, esto implica una variación menor de \ $ 2 \: \ text {mA} \ $ en el LED actual.
  5. Así que ahora, \ $ 4.5 \: \ text {V} \ le V_1 \ le 7.5 \: \ text {V} \ $, con voltajes máximos aún más altos que implican aún más variación de corriente de LED.
  6. Entonces, si asumimos un colector inicial actual para \ $ Q_1 \ $ of \ $ 1 \: \ text {mA} \ $, entonces \ $ R_1 = \ frac {1 \: \ text {V}} {1 \ : \ text {mA}} = 1 \: \ text {k} \ Omega \ $. El valor exacto que tiene en su circuito.
  7. La corriente de base de \ $ Q_1 \ $ debe permanecer por debajo de \ $ \ frac {4 \: \ text {mA}} {\ beta = 100} = 40 \: \ mu \ text {A} \ $, que es Modesto en comparación con la corriente LED y no debería impactarlo significativamente.

Así que en realidad no veo un problema. Siempre que su voltaje de inicio sea al menos \ $ 4.5 \: \ text {V} \ $.

Si hubiera usado un voltaje fijo (digamos \ $ 5 \: \ text {V} \ $) en la parte superior de \ $ R_1 \ $, eso sería incluso mejor, realmente.

De cualquier manera, creo que debería funcionar.

Así que no estoy seguro del problema. La fuente actual sería mejor. Pero la resistencia, suponiendo algunas limitaciones razonables en el voltaje más bajo permitido, debería estar bien. No es óptimo. Pero está bien.

Entonces, si estás experimentando un comportamiento extraño, observaría más de cerca los dispositivos (asegurándome de que estén bien) y también el cableado. Algo más está sucediendo.

Un enfoque que es relativamente estable con respecto a la temperatura, funciona de manera pasable en comparación con la tensión de alimentación, y utiliza el mismo número de partes activas, podría considerar esto:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

La estabilidad de temperatura se aplica si ambos BJT se acoplan térmicamente. Si la temperatura aumenta, el \ $ V_ \ text {BE} \ $ of \ $ Q_1 \ $ disminuye, dejando un voltaje más alto en \ $ R_1 \ $, y este hecho tendería a sugerir que habría un aumento del LED corriente. Sin embargo, a medida que aumenta la temperatura y asumiendo que \ $ Q_2 \ $ está acoplado térmicamente a \ $ Q_1 \ $, esto también significa que \ $ Q_2 \ $ 's \ $ V_ \ text {BE} \ $ declina y por lo tanto es menos actual a través de \ $ R_3 \ $ y por lo tanto también a través de \ $ R_2 \ $. Con una caída de voltaje ahora más baja en \ $ R_2 \ $, la base de \ $ Q_1 \ $ también es más baja. Por lo tanto, esto tiende a compensar causando una caída de voltaje más pequeña en \ $ R_1 \ $.

Utiliza solo dos BJTs. El costo está en las resistencias agregadas. Además, se pueden utilizar BJT baratos. Obtengo mis BJT por mucho menos de lo que recibo mis FET, en términos generales.

    
respondido por el jonk

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