Progettazione della sorgente di corrente costante CA
Su Febbraio 15, 2021 da adminVoglio fornire una corrente abbastanza costante (ad esempio 10 mA RMS, picco 20 mA, di 60 Hz CA, utilizzando unalimentazione a 120 V) per un carico di resistenza molto variabile. Non deve essere super pulito o preciso, ma dovrebbe essere in grado di regolarsi entro pochi cicli e non deviare mai più del 100% dal livello di corrente impostato.
Il carico previsto è un reattore chimico elettrolitico . Sarà molto più facile dirlo una volta che sarò in grado di alimentare un po di corrente attraverso reagenti reali, ma la migliore ipotesi in questo momento è che la resistenza può variare da una cifra a migliaia di ohm a seconda di tutti i tipi di cose (temperatura, fase del reagente, eccetera.). Quindi voglio scegliere una corrente ed essere in grado di mantenerla relativamente costante al variare di tutti gli altri parametri interni ed esterni.
Quali componenti o circuiti possono ottenere questo risultato?
Commenti
- Non allontanarsi mai più del 100% suona come una tolleranza abbastanza libera!
- @Neil_UK – Sì, inizio facile. Sono solo curioso delle elementari caso e ‘ non volevo distrarmi con il condizionamento del segnale.
- Quindi, per il tuo esempio di 10 mA con tolleranza del 100%, qualsiasi valore da 0 mA a 20 mA sarebbe accettabile?
- Quello che descrivi potrebbe essere fatto con un trasformatore di rete, trasformare i 120V AC fino ad una tensione molto alta (1000 V forse), inserire una resistenza ad alta potenza in serie con 1000 V per limitare la corrente a 10 mA RMS. Sì grezzo, anche pericoloso, ma in teoria potrebbe adattarsi a ciò che descrivi.
- @Eugene Sh., Daniel Grillo, Tom Carpenter, nidhin, Peter Smith: Perché è stato messo in attesa perché non pulito r quando tutte le informazioni aggiuntive erano nei commenti e avevo fornito una soluzione completa che sembrava soddisfare i ‘ requisiti?
Risposta
Il modo più semplice per costruire una sorgente di corrente costante CA attiva richiede solo 4 parti:
- Un ponte adeguatamente valutato raddrizzatore (600PIV, 1A funziona)
- Un resistore adatto (dovrai provare diversi valori)
- Un MOSFET a svuotamento HV come IXTH20N50D
- E un po di dissipatore di calore: il FET dissipa una discreta quantità di potenza
Teoria di funzionamento: questo è il tuo JFET standard sorgente di corrente costante, appena più grande grazie al MOSFET a svuotamento della potenza. Il funzionamento CA viene fornito collegandolo ai terminali CC di un raddrizzatore a ponte. (RL è un carico di esempio: qualunque carico desideri si colleghi in serie, il circuito è insensibile alla posizione e alla polarità del carico.)
simula questo circuito – Schema creato utilizzando CircuitLab
Commenti
- That ‘ s bello e semplice. Presumo che fornirà unuscita donda quadrata piuttosto che sinusoidale poiché ‘ è fondamentalmente una sorgente di corrente continua CC allinterno di un raddrizzatore a ponte. Probabilmente ‘ va bene per lapplicazione – dubito che le sostanze chimiche se ne accorgeranno.
- @transistor – sì, loutput risulta un po squadrato, il che potrebbe non essere la cosa più gentile sulla griglia, ma per uno strano come questo, ‘ non è un grosso problema.
- Sì, per questa applicazione ” squarish ” la tensione dovrebbe andare bene fintanto che ‘ è a zero e in esecuzione almeno ~ 60Hz. E non è nemmeno un grosso problema, ma questo è sostanzialmente meno efficiente del design dellamplificatore operazionale perché ‘ stiamo cucinando watt a due cifre indipendentemente dal carico, giusto? Puoi chiarire il tipo di potenza in uscita? Come disegnato il carico RL sta ricevendo 60Hz AC? (Mi dispiace, non ‘ ho giocato a EE abbastanza a lungo da capire un circuito senza alcun lavoro.)
- @feetwet – il carico riceve ancora 60 Hz CA, sì, e anche il design dellamplificatore operazionale deve consumare energia da qualche parte
- Oh, a proposito – ero fuori di un fattore 10 rispetto allattuale risate Permettimi di modificarlo per te
Risposta
Una sorgente di corrente costante CC
Questa risposta si basa su una semplice configurazione di corrente costante CC dellamplificatore operazionale.
simula questo circuito – Schema creato utilizzando CircuitLab
Figura 1. Amplificatore a corrente costante CC.
- Impostare il tergicristallo su VR1 per fornire 2 V.
- Luscita OA1 aumenterà rapidamente, attivando Q1, facendo fluire la corrente attraverso il carico, Q1 e R1.
- Quando la tensione su R1 sale a 2 V il circuito si stabilizzerà.
- A questo punto la corrente attraverso R1 = 2/100 = 20 mA quindi abbiamo realizzato una sorgente di corrente variabile e la tensione di controllo fornisce 10 mA / V sulluscita.
- In la pratica R1 misura sia la corrente di carico che la corrente di base, quindi cè un piccolo errore.
Una sorgente di corrente CA costante
10 mA a 120 V è solo 1,2 W. Un amplificatore audio dovrebbe essere in grado di pilotare un trasformatore per ottenere ciò di cui hai bisogno.
Figura 2. Inverter a corrente costante.
Questo è solo uno schizzo approssimativo, ma potrebbe portarti sulla buona strada.
- XFMR1 fornisce unonda sinusoidale di 6 Vrms al chip dellamplificatore di potenza cablato come buffer di guadagno unitario.
- Luscita dellamplificatore di potenza pilota un trasformatore elevatore.
- R3 nelluscita completa il circuito di feedback dellamplificatore. Con lo shunt 600R viene generato un feedback di 6 Vrms a 10 mA.
- Sarebbe probabilmente una buona idea aggiungere una protezione da sovratensione / picco sul circuito di feedback in caso di transitori dal trasformatore. Un resistore da 1k e una coppia di diodi per ciascuna linea di alimentazione potrebbero fare il trucco.
- R2 ha lo scopo di limitare la corrente nellamplificatore nel caso in cui XFMR1 si accenda prima dellamplificatore.
Commenti sulla stabilità e così via sono benvenuti.
Circuito completo
Figura 3. Circuito completo (non testato).
- XFMR1 aggiornato a 12 V per alimentare il resto del circuito utilizzando D1, C1, D2, C2. Non è richiesta alcuna regolazione della tensione in quanto non siamo troppo preoccupati per il rumore.
- R2, VR1 formano un riferimento di tensione regolabile tra 0 e 6 V rms. C3 aiuta a eliminare qualsiasi rumore ad alta frequenza da XFMR1 in quanto ciò potrebbe causare problemi con XFMR2 e il circuito di feedback.
- Nota la convenzione “punto” sul trasformatore di uscita. Non avrai punti sul trasformatore, quindi potresti dover invertire la polarità.
Cerca un amplificatore operazionale ad alta potenza per fare il lavoro.
Sorgente di corrente costante CA a bassa tensione
Questa sezione ha lo scopo di aiutare la comprensione del circuito di feedback.
Figura 4. Sorgente di corrente costante CA semplice e senza trasformatore.
Il circuito mostrato nella Figura 4 esclude tutti i componenti tranne i componenti essenziali per la fornitura variabile AC CC.
Commenti
- Molto interessante – per quanto ne so (che è poco). Ora questo potrebbe essere ovvio per un EE, ma lamplificatore in questo circuito richiede il proprio alimentatore CC separato o cè qualche modo intelligente per staccare la CA a bassa tensione? E intendi davvero alimentare il 120 V uscita prima di R3 nellamplificatore, o dovrebbe essere t Luscita 6V?
- (1) Sì, richiede un alimentatore separato in quanto è necessaria una tensione alternata per pilotare il trasformatore. (2) Sì, potremmo essere intelligenti e generare lalimentazione di sputo da XFMR1 se usiamo ununità da 120: 12 V. Dovremmo quindi alimentare lingresso dellamplificatore da un divisore 2: 1 per darci i 6 V. (3) Il metodo di feedback suggerito è un ” low-side ” shunt corrente. ‘ stiamo misurando la caduta di tensione su R3 causata dalla corrente che scorre nel circuito secondario. Lamplificatore regola la sua uscita fino a quando la tensione su R3 = la + tensione di ingresso e questo si verifica quando ‘ hai 10 mA (rms) attraverso R3 (e il secondario). Ne parlerò più avanti.
- ‘ ho letto e ho iniziato a capirlo un po meglio. Vorrei davvero costruirlo, ma senza un diagramma completo (e corretto) io ‘ sono abbastanza sicuro che ‘ rovinerò qualunque cosa è ” lasciato al lettore! ” (Per chiunque altro indaghi su questo argomento, i post correlati qui includono electronics.stackexchange.com/q/177092 , electronics.stackexchange.com/q/129609 , electronics.stackexchange.com/q/23919 , electronics.stackexchange.com/q/169718 . E LM317 sembra essere un componente popolare per questo genere di cose .
- Risposta aggiornata.
- Grazie per questo! ‘ sto cercando un amplificatore operazionale adatto. Per quanto riguarda il tuo circuito: ‘ non capisco come ” shunt di corrente low-side ” funziona come cablato: lop-am p non vede mai la caduta di tensione attraverso R3.Quindi se la resistenza Iout (carico) diventa molto bassa, potrebbe vedere 120 V nel limite? Oppure le dinamiche del sistema lo impediscono?
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