AC konstant strømkilde design
On februar 15, 2021 by adminJeg vil give en ret konstant strøm (f.eks. 10mA RMS, peak 20mA, på 60Hz AC, ved hjælp af en 120V forsyning) til en belastning med meget variabel modstand. Den behøver ikke at være superren eller præcis, men skal kunne justere inden for få cyklusser og aldrig afvige mere end 100% fra det indstillede aktuelle niveau.
Den påtænkte belastning er en elektrolytisk kemisk reaktor . Det vil være meget lettere at fortælle, når jeg kan føde noget strøm gennem faktiske reagenser, men det bedste gæt er lige nu, at modstanden kan variere fra enkeltcifret til tusindvis af ohm afhængigt af alle mulige ting (temperatur, reagensfase, etc.). Så jeg vil vælge en strøm og være i stand til at holde det relativt konstant, da alle andre interne og eksterne parametre varierer.
Hvilke komponenter eller kredsløb kan opnå dette?
Kommentarer
- Aldrig afviger mere end 100% lyder som en temmelig løs tolerance!
- @Neil_UK – Ja, start let. Jeg er bare nysgerrig efter det elementære sag og ville ikke ‘ ikke blive distraheret med signalbehandling.
- Så for dit eksempel på 10mA med 100% tolerance, ville alt fra 0mA til 20mA være acceptabelt?
- Hvad du beskriver kunne laves med en strømtransformator, transformer 120V AC op til en meget høj spænding (måske 1000 V), placer en højeffektmodstand i serie med 1000 V for at begrænse strømmen til 10 mA RMS. Ja rå, også farlig, men teoretisk set passer det til det, du beskriver.
- @Eugene Sh., Daniel Grillo, Tom Carpenter, nidhin, Peter Smith: Hvorfor blev dette sat på hold som urent r når alle de yderligere oplysninger var i kommentarerne, og jeg havde leveret en komplet løsning, der syntes at opfylde OP ‘ s krav?
Svar
Den enkleste måde at opbygge en aktiv vekselstrømskilde med konstant strøm på tager kun 4 dele:
- En passende nominel bro ensretter (600PIV, 1A fungerer)
- En passende modstand (du skal prøve flere værdier)
- En HV-udtømnings-MOSFET såsom IXTH20N50D
- Og lidt kølelegeme – FET spreder en hel del magt
Driftsteori: Dette er din standard JFET konstant strømkilde, bare større takket være MOSFETs strømforbrug. AC-drift tilvejebringes ved at forbinde den til DC-terminalerne på en bro-ensretter. (RL er en prøvebelastning – uanset hvilken belastning du bare vil forbinde i serie, er kredsløbet ufølsomt over for belastningsposition og polaritet.)
simuler dette kredsløb – Skematisk oprettet ved hjælp af CircuitLab
Kommentarer
- At ‘ s pæn og enkel. Jeg formoder, at det vil give en firkantet bølgeoutput snarere end en sinusformet, da den ‘ dybest set er en jævnstrømskilde med konstant strøm inde i en broensretter. At ‘ sandsynligvis er fint til applikationen – jeg tvivler på, at kemikalierne vil lægge mærke til det.
- @transistor – ja, output kommer ud lidt squarish, hvilket er måske ikke den venligste ting på nettet, men for en odd-off som denne er det ‘ ikke noget stort.
- Ja, til denne applikation ” squarish ” spænding skal være fint, så længe det ‘ s net-nul og kører mindst ~ 60Hz. Og heller ikke en big deal, men dette er væsentligt mindre effektivt end op-amp-designet, fordi vi ‘ tilbereder tocifrede watt uanset belastning, ikke? Kan du afklare udgangseffekttypen? Som tegnet får belastningen RL 60Hz AC? (Undskyld, jeg har ikke ‘ ikke spillet EE længe nok til at forstå et kredsløb uden noget arbejde.)
- @feetwet – belastningen får stadig 60Hz AC, ja – og op-amp-designet skal koge strømmen også et sted
- Åh, og forresten – jeg var væk med en faktor 10 på den aktuelle griner Lad mig redigere dette for dig
Svar
En jævnstrømskilde med konstant strøm
Dette svar er baseret på en simpel konfiguration af op-amp jævnstrømskonstantstrøm.
simuler dette kredsløb – Skematisk oprettet ved hjælp af CircuitLab
Figur 1. DC konstantstrømforstærker.
- Indstil viskeren på VR1 til at give 2 V.
- OA1-output stiger hurtigt, tænder Q1 og får strøm til at strømme gennem belastningen, Q1 og R1.
- Når spændingen på R1 stiger til 2 V, stabiliseres kredsløbet.
- På dette tidspunkt er strømmen gennem R1 = 2/100 = 20 mA, så vi har lavet en variabel strømkilde, og kontrolspændingen giver 10 mA / V på udgangen.
- I praksis R1 måler både belastningsstrømmen og basisstrømmen, så der er en lille fejl.
En konstant strømkilde
10 mA ved 120 V er kun 1,2 W. En lydforstærker skal kunne køre en transformer for at opnå det, du har brug for.
Figur 2. Konstant strøminverter.
Dette er kun en grov skitse, men kan komme dig på vej.
- XFMR1 giver en 6 Vrms sinusbølge til effektforstærkerchip kablet som en enhedsforstærkningsbuffer.
- Effektforstærkeroutput driver en step-up transformer.
- R3 i udgangen afslutter forstærkerens feedback-kredsløb. Med 600R shunt genereres der 6 Vrms-feedback ved 10 mA.
- Det ville sandsynligvis være en god ide at tilføje overspænding / spidsbeskyttelse på feedback-kredsløbet i tilfælde af transienter fra transformeren. En 1k modstand og et par dioder til hver power rail kan gøre tricket.
- R2 er beregnet til at begrænse strømmen til forstærkeren i tilfælde af XFMR1 opstart før forstærkeren.
Kommentarer til stabilitet osv. er velkomne.
Fuldt kredsløb
Figur 3. Fuldt (utestet) kredsløb.
- XFMR1 opgraderet til 12 V til strøm resten af kredsløbet ved hjælp af D1, C1, D2, C2. Ingen spændingsregulering er påkrævet, da vi ikke er for bekymrede over støj.
- R2, VR1 danner en justerbar spændingsreference mellem 0 og 6 V rms. C3 hjælper med at fjerne enhver højfrekvent støj fra XFMR1, da dette kan forårsage problemer med XFMR2 og feedback-sløjfen.
- Bemærk “dot” -konventionen på outputtransformatoren. Du har ikke prikker på din transformer, så du bliver muligvis nødt til at vende polariteten.
Søg efter en kraftig op-forstærker til at udføre jobbet.
Lav spænding AC konstant strømkilde
Dette afsnit er til at hjælpe med at forstå forståelsen af feedback kredsløbet.
Figur 4. Enkel, transformerfri AC-konstantstrømskilde.
Kredsløbet vist i figur 4 udelader alle væsentlige komponenter undtagen til den variable AC CC-forsyning.
Kommentarer
- Meget cool – så vidt jeg kan se (hvilket er lille). Nu kan det være indlysende for en EE, men kræver forstærkeren i dette kredsløb sin egen split DC-strømforsyning, eller er der en eller anden smart måde at tappe lavspændingsstrømmen på? Og mener du virkelig at fodre 120V output før R3 tilbage til forstærkeren, eller skal det være t he 6V output?
- (1) Ja, det kræver en delt strømforsyning, da der kræves en vekselspænding for at drive transformeren. (2) Ja, vi kunne være kloge og generere spytforsyningen fra XFMR1, hvis vi bruger en 120: 12 V-enhed. Vi fodrer derefter forstærkerindgangen fra en 2: 1-skillevæg for at give os 6 V. (3) Den foreslåede feedbackmetode er en ” low-side ” nuværende shunt. Vi ‘ måler spændingsfaldet på R3 forårsaget af strømmen, der strømmer i sekundærsløjfen. Forstærkeren justerer sin udgang, indtil spændingen på R3 = + indgangsspændingen, og dette sker, når du ‘ har fået 10 mA (rms) gennem R3 (og den sekundære). Mere senere.
- Jeg ‘ har læst op og begyndt at forstå dette lidt bedre. Jeg vil faktisk bygge dette, men uden et komplet (og korrekt) diagram, er jeg ‘ ret sikker på, at jeg ‘ vil ødelægge hvad som helst er ” overladt til læseren! ” (For alle andre, der ser på dette, inkluderer relaterede indlæg her electronics.stackexchange.com/q/177092 , electronics.stackexchange.com/q/129609 , electronics.stackexchange.com/q/23919 , electronics.stackexchange.com/q/169718 . Og LM317 ser ud til at være en populær komponent til denne slags ting .
- Svar opdateret.
- Tak for dette! Jeg ‘ jeg søger efter en passende forstærker. Med hensyn til dit kredsløb: Jeg forstår stadig ikke ‘ t hvordan ” low-side nuværende shunt ” fungerer som kablet: Op-am p ser aldrig spændingen falde gennem R3.Så hvis modstanden mod Iout (belastning) bliver virkelig lav, kan den se 120V i grænsen? Eller forhindrer systemets dynamik det?
Skriv et svar