Problemas del circuito Opamp de corriente constante

Es un milagro que obtengas 1.5A en absoluto.

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Ya que menciona 3.3V como entrada para su regulador de impulso, supongo que esta es también la fuente de alimentación para su 555 y opamp. El LM555 no funciona con este voltaje bajo, por lo que deberá usar la versión CMOS, TLC555 .

\ $ H_ {FE} \ $ para el 2N5191 a 1.5A es un mínimo de 25, por lo que necesitará 60mA de corriente base. Un \ $ H_ {FE} \ $ de 25 hace que el opamp vea la resistencia de emisor de 0.5 \ $ \ Omega \ $ como 12.5 \ $ \ Omega \ $. Eso sigue siendo bajo, por lo que no será el factor limitante para la corriente base: \ $ \ dfrac {3.3V - 0.7V} {12.5 \ Omega} \ $ = 208mA.

El problema es el opamp. En la fuente de alimentación de 2,5 V, la corriente de cortocircuito del MCP6021 es generalmente de 30 mA, que en el peor de los casos solo le dará una corriente de colector de 750 mA. La razón por la que do obtiene 1.5A es que el 25 es el mínimo del transistor \ $ H_ {FE} \ $, puede llegar hasta 100.

El \ $ H_ {FE} \ $ que obtienes es típico de un transistor de potencia, por lo que cambiarlo por otro tipo probablemente no ayude mucho. Puede usar un Darlington, o hacer el suyo propio, agregando un pequeño transistor de señal para impulsar la base del transistor de potencia. El BC817 será adecuado.

Un MOSFET también es una posibilidad, pero debe elegirse con cuidado. Incluso los MOSFET lógicos no siempre dan su corriente máxima a 5V \ $ V_ {GS} \ $, y la resistencia de detección también resta un cierto voltaje. El divisor de salida del 555 da 1,65 V para la entrada no inversora del opamp, y, dada la corriente de accionamiento suficiente, la resistencia de detección también se asentará a 1,65 V, lo que dará 3,3A a los LED. Eso significa que el MOSFET debería poder dar 3.3A de corriente de drenaje a solo 3.3V - 1.65V = 1.65V \ $ V_ {GS} \ $. ¡Eso es muy bajo! Pero por una coincidencia afortunada, una respuesta a otra pregunta reciente mostró este gráfico:

¡Esemaldito AO6408 entrega 8A a solo 1.5V \ $ V_ {GS} \ $! Hecho a medida para el trabajo!

  

• Incluso un pequeño ruido en IN + hace que algo de corriente pase a través de Rsense y haga que el LED se encienda, aunque es muy débil, consume energía y no es ideal. ¿Cómo puedo hacer que esto funcione solo por encima de cierto voltaje en IN +, por ejemplo 1V.
  

Simplemente toma tus comentarios de la salida del amplificador operacional (la base del BJT). Ahora, si la señal de entrada es inferior a aproximadamente 0,6 V, no hay salida IR.

Si aún desea tener la misma salida máxima, puede ajustar los dos resistores (no etiquetados en su esquema) para aumentar la entrada de voltaje "on" al amplificador operacional en 0,7 V o menos.

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Como Nick Alexeev señala que lo anterior es una solución "rápida y sucia". Da alrededor de 100-200 mA de incertidumbre de la corriente de salida. También puede restringir sus opciones para resolver el problema de que el amplificador operacional no tenga suficiente "oomph" para proporcionar la corriente base en el BJT que necesita para obtener la corriente de salida que desea (como se detalla en la respuesta de Nick).

Aquí hay una solución que resuelve ambos problemas (esto reemplaza el op-amp, BJT y el sensor de resistencia en su circuito):

Con este circuito, no necesita preocuparse por la capacidad de manejo del amplificador operacional. También se reduce la incertidumbre de la corriente de salida. El circuito original tenía posibles errores debido a la variación de la resistencia (0,5 - 5%, dependiendo de la resistencia que compre) y el BJT beta (1 - 2%).

Con esto, te quedas solo con la variación de la resistencia y un error debido a la variación en la tensión directa del diodo.

Si la resistencia de 47 kOhm hace que este circuito responda demasiado lentamente para sus necesidades, es posible que deba reducir los valores de sus resistencias divisoras de voltaje para permitirle reducir el valor de la nueva resistencia.

EDIT 2

Para reducir la cantidad de componentes, puede construir el diodo en su divisor de resistencia. R1 aquí reemplaza la resistencia inferior en el divisor. El valor de R1 se reduciría a 10 kOhms. Se agrega una resistencia adicional en serie con el diodo para ser la resistencia superior en el divisor. La entrada viene directamente desde el 555.

El valor de la resistencia superior debe elegirse para proporcionar la corriente de salida que desea cuando la entrada es alta.

  

• No pude empujar la corriente a través del LED a números muy altos. Uso un   5A capaz BJT y MCP6021 como opamp. Puedo ver hasta 1.5A pero no puedo   conseguir pasar eso (1.5A medido en la caída de voltaje de Rsense).
  

La corriente de salida máxima de MCP6021 es de 30 mA, que es la puerta base actual \ $ I_b \ $. El LED actual es el colector actual \ $ I_c = I_b h_ {FE} \ $. No sabemos qué es el modelo Q1, pero los valores de \ $ h_ {FE} \ $ (a veces también se llama beta) suelen estar entre 10 y unos pocos cientos. Está de acuerdo con 1.5A max, que estás recibiendo. Un par Darlington o un MOSFET podrían darle más información actual.