Diseño de fuente de corriente constante CA
On febrero 15, 2021 by adminQuiero proporcionar una corriente bastante constante (digamos, 10 mA RMS, pico 20 mA, de 60 Hz CA, usando un suministro de 120 V) para una carga de resistencia muy variable. No tiene que ser súper limpio o preciso, pero debe poder ajustarse en unos pocos ciclos y nunca desviarse más del 100% del nivel de corriente establecido.
La carga contemplada es un reactor químico electrolítico . Será mucho más fácil saberlo una vez que pueda alimentar un poco de corriente a través de los reactivos reales, pero la mejor suposición en este momento es que la resistencia puede variar de un solo dígito a miles de ohmios dependiendo de todo tipo de cosas (temperatura, fase del reactivo, etc.). Así que querré elegir una corriente y ser capaz de mantenerla relativamente constante ya que todos los demás parámetros internos y externos varían.
¿Qué componentes o circuitos pueden lograr esto?
Comentarios
- ¡Nunca desviarse más del 100% suena como una tolerancia bastante floja!
- @Neil_UK – Sí, empezar con facilidad. Solo tengo curiosidad por la primaria caso y no ‘ no quería distraerse con el acondicionamiento de señal.
- Entonces, para su ejemplo de 10 mA con 100% de tolerancia, cualquier valor de 0 mA a 20 mA sería ¿Aceptable?
- Lo que describe podría hacerse con un transformador de red, transformar la CA de 120 V a un voltaje muy alto (quizás 1000 V), colocar una resistencia de alta potencia en serie con 1000 V para limitar la corriente a 10 mA RMS. Sí, crudo, también peligroso, pero teóricamente podría ajustarse a lo que usted describe.
- @Eugene Sh., Daniel Grillo, Tom Carpenter, nidhin, Peter Smith: ¿Por qué se suspendió esto por ser tío? r cuando toda la información adicional estaba en los comentarios y había proporcionado una solución completa que parecía cumplir con los requisitos de OP ‘ s?
Respuesta
La forma más sencilla de construir una fuente de corriente constante de CA activa requiere solo 4 partes:
- Un puente con la clasificación adecuada rectificador (600PIV, 1A funciona)
- Un resistor adecuado (tendrás que probar varios valores)
- Un MOSFET de agotamiento de HV como el IXTH20N50D
- Y un poco de disipación de calor: el FET disipa bastante poder
Teoría de funcionamiento: este es su JFET estándar Fuente de corriente constante, solo más grande gracias al MOSFET de agotamiento de energía. El funcionamiento de CA se proporciona conectándolo a los terminales de CC de un puente rectificador. (RL es una carga de muestra; cualquier carga que desee simplemente se conecta en serie, el circuito es insensible a la posición y polaridad de la carga).
simula este circuito – Esquema creado con CircuitLab
Comentarios
- Eso ‘ s agradable y simple. Supongo que dará una salida de onda cuadrada en lugar de sinusoidal, ya que ‘ es básicamente una fuente de corriente continua constante dentro de un puente rectificador. Ese ‘ probablemente esté bien para la aplicación; dudo que los químicos lo noten.
- @transistor – sí, la salida es un poco cuadrada, lo que puede que no sea la cosa más amable en la cuadrícula, pero para una rareza como esta, ‘ no es gran cosa.
- Sí, para esta aplicación » squarish » el voltaje debe estar bien siempre que sea ‘ net-zero y funcionando al menos ~ 60Hz. Y tampoco es gran cosa, pero esto es sustancialmente menos eficiente que el diseño del amplificador operacional porque ‘ estamos cocinando vatios de dos dígitos independientemente de la carga, ¿verdad? ¿Puede aclarar el tipo de potencia de salida? Como se dibuja la carga RL está recibiendo 60Hz AC? (Lo siento, ‘ t he estado jugando EE el tiempo suficiente para entender un circuito sin algo de trabajo.)
- @feetwet – la carga todavía recibe 60Hz AC, sí, y el diseño del amplificador operacional también tiene que apagar la energía en algún lugar
- Ah, y por cierto, estaba equivocado por un factor de 10 en la risas Permíteme editar esto para ti
Responder
Una fuente de corriente constante de CC
Esta respuesta se basa en una configuración simple de corriente constante de CC de amplificador operacional.
simula este circuito – Esquema creado usando CircuitLab
Figura 1. Amplificador de corriente constante de CC.
- Configure el limpiaparabrisas en VR1 para dar 2 V.
- La salida de OA1 aumentará rápidamente, encendiendo Q1, haciendo que la corriente fluya a través de la carga, Q1 y R1.
- Cuando el voltaje en R1 aumenta a 2 V, el circuito se estabilizará.
- En este punto, la corriente a través de R1 = 2/100 = 20 mA, por lo que hemos creado una fuente de corriente variable y el voltaje de control da 10 mA / V en la salida.
- En La práctica R1 mide tanto la corriente de carga como la corriente de base, por lo que hay un pequeño error.
Una fuente de corriente constante CA
10 mA en 120 V son solo 1.2 W. Un amplificador de audio debería poder manejar un transformador para lograr lo que necesita.
Figura 2. Inversor de corriente constante.
Esto es solo un boceto, pero puede ser útil.
- XFMR1 proporciona una onda sinusoidal de 6 Vrms al chip del amplificador de potencia conectado como un búfer de ganancia unitaria.
- La salida del amplificador de potencia impulsa un transformador elevador.
- R3 en la salida completa el circuito de retroalimentación del amplificador. Con el shunt 600R, se generará retroalimentación de 6 Vrms a 10 mA.
- Probablemente sería una buena idea agregar protección contra sobretensión / picos en el circuito de retroalimentación en caso de transitorios del transformador. Una resistencia de 1k y un par de diodos en cada riel de alimentación podrían funcionar.
- R2 está diseñado para limitar la corriente en el amplificador en caso de que XFMR1 se encienda antes que el amplificador.
Los comentarios sobre estabilidad, etc., son bienvenidos.
Circuito completo
Figura 3. Circuito completo (no probado).
- XFMR1 actualizado a 12 V para alimentar el resto del circuito usando D1, C1, D2, C2. No se requiere regulación de voltaje ya que no estamos demasiado preocupados por el ruido.
- R2, VR1 forman una referencia de voltaje ajustable entre 0 y 6 V rms. C3 ayuda a eliminar cualquier ruido de alta frecuencia de XFMR1, ya que esto puede causar problemas con XFMR2 y el circuito de retroalimentación.
- Tenga en cuenta la convención del «punto» en el transformador de salida. No tendrá puntos en su transformador, por lo que puede que tenga que invertir la polaridad.
Busque un amplificador operacional de alta potencia para hacer el trabajo.
Fuente de corriente constante CA de bajo voltaje
Esta sección es para ayudar a comprender el circuito de retroalimentación.
Figura 4. Fuente de corriente constante CA simple, sin transformador.
El circuito que se muestra en la Figura 4 omite todos los componentes excepto los esenciales para el suministro variable de AC CC.
Comentarios
- Muy bueno, por lo que puedo decir (que es poco). Ahora esto puede ser obvio para un EE, pero ¿el amplificador en este circuito requiere su propia fuente de alimentación de CC dividida, o hay alguna forma inteligente de desconectar la CA de bajo voltaje? ¿Y realmente quiere alimentar el 120V salida antes R3 de vuelta al amplificador, o se supone que es t ¿La salida de 6 V?
- (1) Sí, requiere una fuente de alimentación dividida ya que se requiere un voltaje alterno para impulsar el transformador. (2) Sí, podríamos ser inteligentes y generar el suministro de saliva desde XFMR1 si usamos una unidad de 120: 12 V. Luego alimentaríamos la entrada del amplificador desde un divisor 2: 1 para darnos los 6 V. (3) El método de retroalimentación sugerido es un » de lado bajo » derivación de corriente. Estamos ‘ midiendo la caída de voltaje en R3 causada por la corriente que fluye en el circuito secundario. El amplificador ajusta su salida hasta que el voltaje en R3 = el voltaje de entrada + y esto ocurre cuando ‘ tiene 10 mA (rms) a través de R3 (y el secundario). Más adelante.
- Yo ‘ he estado leyendo y comenzando a entender esto un poco mejor. Me gustaría construir esto, pero sin un diagrama completo (y correcto) ‘ estoy bastante seguro de que ‘ estropearé lo que sea » queda para el lector. » (Para cualquier otra persona que esté investigando esto, las publicaciones relacionadas aquí incluyen electronics.stackexchange.com/q/177092 , electronics.stackexchange.com/q/129609 , electronics.stackexchange.com/q/23919 , electronics.stackexchange.com/q/169718 . Y el LM317 parece ser un componente popular para este tipo de cosas .
- Respuesta actualizada.
- ¡Gracias por esto! ‘ estoy buscando un amplificador operacional adecuado. Con respecto a su circuito: todavía no ‘ entiendo cómo » derivación de corriente de lado bajo » funciona como cableado: el op-am p nunca ve la caída de voltaje a través de R3.Entonces, si la resistencia de Iout (carga) se vuelve muy baja, ¿podría ver 120 V en el límite? ¿O la dinámica del sistema lo impide?
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