Нужна помощь в оптимизации простой схемы ограничения тока

Я экспериментировал с моделированием цепей ограничения тока. Я пытаюсь ограничить ток до ~ 500 мА с помощью источника фиксированного 4,8 В. Я начал использовать схему, подобную схеме, найденной на этой странице википедии ...

введите описание изображения здесь

Я сделал симуляцию этой схемы, используя CircuitLab. Я показываю результаты ниже. Схема слева использует простой последовательный резистор для ограничения тока, в то время как схема справа основана на схеме Википедии. Я подстроил значения R_bias и R_load к значениям общего резистора, которые предотвращают поступление более 480 мА из источника, когда нагрузка составляет 0 Ом. Я также установил hFE транзисторов на 65, чтобы соответствовать некоторым измерениям мультиметра, которые я сделал для некоторых силовых транзисторов, которые я должен передать. Значения рядом с амперметрами являются смоделированными.

введите описание изображения здесь

Если я сейчас создаю нагрузку 10 Ом, становится понятно, почему схема ограничения тока превосходит последовательный резистор. Схема ограничения тока понижает свое эффективное сопротивление, пропуская больший ток, чем при использовании последовательного резистора. ,

введите описание изображения здесь

Однако в этом случае схема ограничения тока все еще обеспечивает некоторое последовательное сопротивление. Идеальный ограничитель тока не будет иметь никакого сопротивления, пока нагрузка не будет пытаться получить больше тока, чем предел. Есть ли способ настроить R_bias и R_load, чтобы лучше достичь этого, и /или существуют ли изменения в схеме, которые могут помочь лучше достичь этого?

8 голосов | спросил learnvst 3 rdEurope/Moscowp30Europe/Moscow09bEurope/MoscowMon, 03 Sep 2012 22:43:32 +0400 2012, 22:43:32

2 ответа


3

Я думаю, что здесь есть фундаментальное недоразумение. Это не Rbias, который должен устанавливать предельное значение тока, это комбинация Rsense и снижения Vbe Q2.

Ваша первая цепь имеет два разных эффекта ограничения тока: один - это ток через Rbias, умноженный на коэффициент усиления (коэффициент передачи тока) Q1, а другой - Vbe Q2, деленный на Rsense. Первый дает значение 470 мА, которое вы видите, но это плохо контролируется. В этом режиме происходит то, что схема ведет себя как резистор, который имеет значение Rbias /Hfe или около 7,8 Ом в этом случае. Ток все еще будет меняться в зависимости от напряжения питания.

Второй механизм даст вам значение около 600 мА (т. е. 0,6 В /1 Ом) с гораздо более четко определенным «коленом» - эффективное сопротивление источника в этом случае равно Rsense, умноженному на совокупные усиления Q2 и Q1, что намного ближе к идеальному источнику тока. Однако вы не достигли уровня тока, на котором этот механизм включился бы.

ответил Dave Tweed 4 thEurope/Moscowp30Europe/Moscow09bEurope/MoscowTue, 04 Sep 2012 02:09:36 +0400 2012, 02:09:36
2

Вы говорите

  

«Идеальный ограничитель тока не будет иметь никакого сопротивления, пока нагрузка не будет пытаться получить больше тока, чем предел».

Идеальный датчик тока использует усилитель с бесконечным усилением для измерения повышения напряжения в резисторе с нулевым сопротивлением.
 Вы приближаете нулевой резистор с помощью резистора, который достаточно низок, чтобы вызвать незначительное падение напряжения.
 «Проблема» в том, что ваша принципиальная схема в корне ошибочна. Он даже не пытается реализовать идеальную схему. Вместо этого он использует падение напряжения Vbe, поскольку это необходимо для измерения напряжения. Это ставит Vsense нижний и плохой предел.

Пока вы используете падение Vbe во 2-м квартале или его эквивалент в качестве порога восприятия, вы не можете приблизиться к идеальному решению. Что требуется, так это «компаратор», который обнаруживает напряжение, близкое к нулю Вольт, где «близко» зависит от того, что вы хотите. Например, падение напряжения в 0,1 В при напряжении питания 5 В = 2% может быть достаточным для большинства целей, но вы можете построить цепи с Vsense =, скажем, 0,01 Вольт, если хотите.

Простой и очевидный выбор - использовать IC-компаратор или операционный усилитель, НО, если хотите, вы можете создать подходящий компаратор из одних только транзисторов. Используйте либо «длиннохвостую пару» PNP с общим узлом, на который ссылается V +, либо используйте NPN-транзисторы с входами напряжения при ~ = 0 В, выступающие в качестве нижней части разделительных цепочек, которые передают изменения напряжения на транзисторные базы, работающие при некотором более высоком напряжении.

Схема ниже отсюда , который обеспечивает наращивание от одного транзистора на сквозном -

введите описание изображения здесь

Если это не имеет смысла, тогда посмотрите на Википедию - дифференциальный усилитель

и , что обеспечит множество отведений

Вот IC с PNP и длинношерстная пара NPN внутри. Это сделано для работы 100 МГц (или более), но показывает, что можно купить.


Давным-давно они выглядели так: -):

введите описание изображения здесь

ответил Russell McMahon 4 thEurope/Moscowp30Europe/Moscow09bEurope/MoscowTue, 04 Sep 2012 01:44:34 +0400 2012, 01:44:34

Похожие вопросы

Популярные теги

security × 330linux × 316macos × 2827 × 268performance × 244command-line × 241sql-server × 235joomla-3.x × 222java × 189c++ × 186windows × 180cisco × 168bash × 158c# × 142gmail × 139arduino-uno × 139javascript × 134ssh × 133seo × 132mysql × 132