Proste źródło prądowe sterowane napięciowo

[czerstwy]

Nie wiem czy dobry dział, ale nie mam pomysłu gdzie może pasować.

Otóż jako że w tygodniu nie mogę nic stworzyć "fizycznie" to sobie kombinuje i wykombinowałem takie coś:

VCC=9V

VCC/2=5V

Praca ów źródła będzie chwilowa, sprawdzanie elementów przez parę sekund, no może jak się zawezmę to będę sprawdzał czy się nie popalą 😋

Pytanie czy to będzie działać i jak można to usprawnić, najlepiej pozbyć się rezystora mocy? Jestem w stanie zastosować drugi WO ze scalaka (no i inne elementy, dla jasności wypowiedzi 😋 ), ale nie wiem gdzie i jak to ma pomóc.

MOSFET starczy w obudowie sot do takiej pracy czy szukać innego? Z tego co się domyśliłem, poszukuje tranzystora niskonapięciowego, czy tak?

Zadałem również to pytanie na elektrodzie, ale wiecie jakie tam panują... "przyjazne" klimaty, szczególnie dla nowych pytających o proste rzeczy.

[marek1707]

Dobvrze wykombinowałeś, to kanoniczna wręcz postać źródła prądowego ze wzm. operacyjnym i tranzystorem. Nie napisałeś jakie prądy chcesz osiągać ale z wartości elementów i napięć wychodzi od 60mA do 1A.

Najpierw o oporniku "mocy". Jego istnienie jest smutną koniecznością - w końcu na czymś trzeba odkładać prąd i mierzyć napięcie. Ale już jego wartość jest wyłącznie Twoim wyborem. Nie musisz robić aż 5omów. Im większy opornik tym większe straty na nim i tym gorsze warunki sterowania MOSFETem, bo pojawia mu się w źródle źródło napięcia obniżające widoczne napięcie bramki. Tak więc wzmacniacz będzie się musiał "bardziej starać". Mimo że nie LM324 nie jest jakimś super wypasionym układem, bardzo dobrze sobie radzi z napięciami wejściowymi rzędu setek miliwoltów. Jeżeli rezystor pomiarowy zrobisz np. 0R22 to dla 1A dostaniesz 220mV. Zrób teraz tak, by na wejściu potencjometr dawał od zera (możesz) do 220mV i masz źródło 0-1A. Straty na oporniku wyniosą wtedy max. 220mW i to jest do przyjęcia nawet dla małego drutowego a nawet dobrze zamontowanego SMD 1206.

Teraz tranzystor: na nim będzie wydzielać się cały nadmiar mocy. Oczywiście to co zostanie "dla tranzystora" zależy od tego co mu wstawisz w dren. Jeżeli zrobisz tam zwarcie (a możesz bezkarnie) i ustawisz 1A to praktycznie całe 9V/1A wydzieli się na tranzystorze. 9W to raczej dużo więc znajdź taki, który po zaopatrzeniu w radiator to wytrzyma. Jeżeli LM324 napędzisz z 9V to dysponujesz napięciem wyjściowym gdzieś tak do 7V - z tylu (na bramce) to chyba każdy MOSFET zdoła przepuścić 1A więc za bardzo szukać nie musisz. Ważna będzie tylko duża obudowa i kawałek blachy.

Praktyka: układ jest teoretycznie OK ale wzmacniacz operacyjny nie lubi obciążeń pojemnościowych a tutaj wprost do wyjścia podłączyłeś mu kondensator, który siedzi w tranzystorze. Prawie na pewno znajdą się takie warunki, przy których rezystancja wyjściowa wzmacniacza połączona z pojemnością wejściową MOSFETa dadzą przesunięcie fazy 180 stopni. Drugie 180 dołoży wzmacniacz (od wejścia odwracającego) i masz generator, gdzieś na kilku MHz. Także warto dołożyć conajmniej opornik kilka kiloomów szeregowo z bramką a jeśli to nie pomoże, pogadamy.

Napięcie do sterowania potencjometrem zrób jakieś w miarę dobre, choćby 6.2V diodą Zenera napędzaną z 9V (take są najstabilniejsze). Potem to już łatwo: dzielnik z opornika i potencjometru "stojącego" na masie tak, by pokrywał zakres np. 0-250mV. Oczywiście nic nie stoi na przeszkodzie, by było to wyjście z procesora (uśredniony PWM) 🙂

Źródła prądowego nie możesz obciążać indukcyjnościami chyba, że dodatkowo skompensujesz pętlę sprzężenia zwrotnego ponadto, co ma w sobie wzmacniacz. Inaczej: znowu generator.

EDIT:

Wymyśl szybko jakieś fajne zastosowanie tego układu bo czuję, że temat jest dobrym kandydatem na najniższy dział Forum.. 🙂

[czerstwy]

marek1707 Dzięki za rady, śpieszę z odpowiedzią i poprawkami:

Pomysł mam, do testowania diod, w tym również mocy (są jakieś podstawki żeby diody 3-5W (myślę o tych "gwieździstych") umieścić tak na chwilkę? Brakuje mi na to pomysłu... Może jakieś mikro-krokodylki, jeśli coś takiego istnieje?).

Jako źródło 5V chciałem dać 7805 ale w sumie zenerka na inny zakres, z innymi wartościami nie jest takim złym pomysłem. Po prostu robiłem w oparciu o to co znam i co jest dostępne w sklepie gdzie dość tanio zdobywam elementy.

W związku z wszystkimi radami tak zmieniłem schemat (Dodam później drugą gałąź do testów, ale nie będę co chwile zmieniał obrazka 😉 ):

W takim układzie jak sądzę może by całkowicie dowolny potencjometr? Jako tranzystor myślę nad BUZ11 w TO220, jako że to będzie praca chwilowa a nie ciągła, nie uciągnie bez radiatora? Chyba że jak już bym miał obudowę, to i by jej cześć taką funkcje pełniła. I ostatnie pytanie, znacie może jakiś odpowiednik LM324 ale mający w sobie 2 operacyjne? bo 4 to jednak będzie przerost formy nad treścią, a 2 niezależne kanały jednak chciałbym mieć zmontowane.

[marek1707]

7805 też jest OK. Jeśli masz go w szufladze to zamiast kupować diodę Zenera możesz go dać. Inna sprawa, że pobiera pewnie dużo więcej prądu niż Zener.

200mV nie było tak całkiem przypadkowe. Z jednej strony jest wystarczająco daleko od wejściowego napięcia niezrównoważenia wzmacniacza, z drugiej jest na tyle małe, by nie wywoływać dużych strat w rezystorze. Zrobiłeś 100mV - jeszcze jest OK, ale im mniej, tym będziesz musiał więcej uwagi zwrócić na montaż. Zrób masę w gwiazdę - połącz wszystkie kabelki masowe łącznie z zasilaniem w jednym punkcie wspólnym, najlepiej na dolnej nóżce opornika pomiarowego. Podwójny wzmacniacz: LM258 - chyba jest najtańszą alternatywą, ta sama technologia (bipolarny) i podobne osiągi.

Drugi wzmacniacz możesz dać np. na ostrzeganie o przekroczeniu temperatury tranzystora albo wykrywanie stanu nasycenia źródła. Jeśli podłączysz za dużą rezystancję i z 9V nie będzie mógł popłynąć nastawiony prąd, może Ci się zapalać czerwona diodka LED (albo gasnąć zielona 🙂 ).

Mam nadzieję, że Twój zasilacz 9V przeżyje 2 kanały po 1A.

Didoy LED mocy też muszą mieć radiatory. Niektóre są montowane na gwiazdkach ale niektóre przychodzą "łyse" i wtedy 1A (3W) zabija je dość szybko.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[czerstwy]

Jak mówię, te testowane zabawki to będą diody, przez pare, max parenaście sekund.

No to zamienię rezystory 9k/1k/0,1 na 8k/2k/0,2 i będzie to 200mV 🙂 po prostu lubię montować subminiatury, a one mają bodaj 0,125W dlatego chciałem 100mV, w weekend zrobię jakiś prototyp i pomyśle i popatrzę.

Nie mówię że będę wyciągał standardowo 2A naraz, dopiero się uczę, ile uda mi się wyciągnąć tyle mi do szczęścia będzie musiało wystarczyć😉 Gołych diod mocy nie będę próbował, jak dla mnie to za dużo tam płynie żeby choćby bez tej gwieździstej blaszki montować.

[MirekCz]

Wybaczcie, ale układ w tej formie będzie działał fatalnie.

Podstawa to źle dobrany wzm.op.

1. Input offset bias masz nawet do 7mV. To znaczy, że pomimo idealnie tego samego napięcia na wejściu wzm.op. może widzieć kilka mV różnicy (taki ma błąd). Przy Twoich bardzo niskich napięciach (rzędu 100mV max) jest to już duży problem.

2. Wyjście tego wzm.op. jest od VOL + 20mV (max). Czyli w najgorszym przypadku nigdy nie uzyskasz na wyjściu mniej niż 20mV. Zakładając dobranie komponentów tak, żeby na rezystorze odkładało się 100mV przy 1A masz minimalny stabilizowany prąd 200mA.

Wynika z tego, że powinieneś użyć znacznie lepszego wzm.op. i/lub przerobić układ.

Drugi problem jest taki, że wzmacniaczem sterujesz tranzystor i nie masz żadnych kondensatorów (ani przy rezystorze pomiarowym, ani dużego filtru RC pomiędzy wzm.op. a tranzystorem). Spowoduje to, że układ może łatwo wpaść w oscylacje. Dołożyłbym odpowiednie kondensatory i potem ew. doświadczalnie je poprawił (ale tutaj bez oscyloskopu trudno to dobrze spasować).

Co do źródła napięcia 5V to po co one Tobie? Cały nadmiar napięcia pójdzie w tranzystor, więc pomyśl o dobrym radiatorze i paście. Oczywiście czym mniejsze (do rozsądnej granicy) napięcie będzie odkładać się na tranzystorze tym mniej się będzie grzał, więc nie zasilaj tego z 20V jak masz tylko jedną białą diodę do testów.

[marek1707]

Mirek, no co Ty, weź to przemyśl. Przecież MOSFET kompletnie wyłączy się dla napięcia wyjściowego pewnie ze 2V a wzmacniacz nigdy nie zjedzie nawet do 1V na wyjściu. Tam nie trzeba R-R. Nawet jeśli się tak niefortunnie zdarzy, że offset będzie ujemny i dla zera woltów na wejściu (+) wzmacniacz będzie chciał widzieć -5mV na (-) to po prostu wejdzie w dolne nasycenie, zrobi sobie na wyjściu te 20mV a czerwstwy będzie musiał ustawić +5mV żeby zaczął płynąć jakiś prąd a napięcie wyjściowe od razu podskoczy do 3V i potem już prawie wcale się nie zmieni w całym zakresie prądów. Ustawić 5mV potencjometrem? Nikt tego nie zauważy. Kreska na skali oznaczająca "0" i tak będzie grubsza od błędu wzmacniacza. Dobry montaż (o tym pisałem) i będzie działało ale do 100mV też miałem zastrzeżenia.

O stabilności pisałem, weż przeczytaj wszystko od początku. Moim zdaniem dodadnie opornika na wyjściu czyli zjechanie z częstotliwością filtra RC kilkadziesiąt razy załatwi sprawę, bo wzmocnienie wzmacniacza w tym punkcie będzie >> 1 i warunek generacji nie zajdzie.

Jakie znaczenie ma w tak prymitywnym układzie napięcie niezrównoważenia nawet i 5mV? Że co, że potencjometr będzie ustawiony 0.5mm dalej lub bliżej, żeby dostać jakiś zadany prąd? To nie jest laboratoryjny przyrząd sterowany napięciem wzorcowym tylko układzik z potencjometrem wyskalowanym pewnie co 100mA.

Spoko, ja wybaczam, nie wiem jak inni 😉

EDIT: 5V miało być tylko referencją wejściową bo coś stabilnego trzeba było mieć. Naprawdę nie masz czasu na przyjrzenie się schematowi?

[czerstwy]

Kto by pomyślał że w okół kilku elementów taka dyskusja 😋

MirekCz

Dzięki za uwagi, z tym że od razu zaznaczę, to nie ma być układ z górnej półki, raczej podobnej lub trochę wyższej jakości niż kupne chińskie testery.

Źródło napięcia 3V (nie 5V po radzie i przejrzeniu dostępnych diod) ponieważ akurat w tym miejscu wolałbym dość stabilne napięcie, układ ma być na baterie, więc o tyle mniejsze i stabilizowane da mi spokój w zakresie regulacji. btw, co do stabilizacji 3V ma tranzystor na 9V? Mam świadomość że reszta napięcia pójdzie w grzejnik, ale albo nie ogarniam o tej porze, albo jakoś niefortunnie złożyłeś zdanie:)

Dzięki wam obojgu za rady i uwagi, nawet jak czegoś nie wprowadzę tutaj, to na przyszłość mi nie zaszkodzi;)

Ostatecznie chyba zejdę z tym prądem, w zasadzie to tylko wymiana rezystora pomiarowego i załatwione. Sądzę że co było do powiedzenia zostało powiedziane, no chyba że nie to chętnie wysłucham:) Efektami się pochwale, tylko nawet nie wiem w jakim dziale pisać, czy tu czy jakiś inny lepiej pasuje na takie sprawy.

[MirekCz]

hehe, późna pora i mnie z tym wzmacniaczem poniosło. Pisałem na przykładzie mojego projektu, który był bardziej rozbudowany i miał ciut większe wymagania...

Przy kondensatorach bym jednak został, bo miejsce zrobić to nie problem, a na 90% będziesz musiał je dodać. Kondensator przy wzmacniaczu (na zasilaniu 100-1000nF) też by nie był złym pomysłem.

Nie wiem co to jest to 9V, ale jak bateria to zapomnij. To musi być rozsądny zasilacz i najlepiej tak czy tak dodaj jakiś większy kondensator na płytce (100uF).

PS. Z bateryjki 9V tego nie zasilisz. Rozjedzie się przy prądzie rzędu 500mA. Pomyśl o pakiecie li-poly czy czymś takim jak docelowo chcesz sprawdzać ledy o dużym prądzie.

[marek1707]

Kondensatory na zasilaniu zawsze taktuję jako domyślnie istniejące ale to cenna uwaga - popieram całym sobą.

Przy zasilaniu bateryjnym (ale nie z malutkiej 9V) może jednak warto poświęcić jeden wzmacniacz na detekcję niskiego stanu baterii albo wejście źródła w nasycenie?

Mirek: Napisz choć dwa słowa o tym projekcie 🙂 Zawsze to fajnie posłuchać co inni robią ciekawego.

[MirekCz]

Źródło prądowe, ale sterowane cyfrowo z DAC. Prąd w zakresie 0..4A z dokładnością do 1mA sterowane po USB.

[czerstwy]

No to faktycznie na pojedyńcze mA błędu zwracasz uwagę, teraz rozumiem 😉

Kto wie, kiedyś może i ja będę czynił podobne projekty, tymczasem dzięki i do usłyszenia 😉