Ontwerp van AC constante stroom bron
Geplaatst op februari 15, 2021 door adminIk wil een redelijk constante stroom leveren (zeg 10mA RMS, piek 20mA, van 60Hz AC, met een 120V voeding) een last van zeer variabele weerstand. Het hoeft niet superschoon of nauwkeurig te zijn, maar moet zich binnen een paar cycli kunnen aanpassen en nooit meer dan 100% afwijken van het ingestelde stroomniveau.
De beoogde belasting is een elektrolytische chemische reactor . Het zal een stuk gemakkelijker zijn om te zien als ik wat stroom door echte reagentia kan voeren, maar de beste gok op dit moment is dat de weerstand kan variëren van eencijferig tot duizenden ohm, afhankelijk van allerlei dingen (temperatuur, reagensfase, enz.). Dus ik wil een stroom kiezen en die relatief constant kunnen houden aangezien alle andere interne en externe parameters variëren.
Welke componenten of circuits kunnen dit bereiken?
Opmerkingen
- Nooit meer dan 100% afdwalen klinkt als een vrij losse tolerantie!
- @Neil_UK – Ja, het begint gemakkelijk. Ik ben gewoon nieuwsgierig naar het elementaire case en niet ‘ willen worden afgeleid door signaalconditionering.
- Dus voor uw voorbeeld van 10mA met 100% tolerantie zou alles van 0mA tot 20mA zijn acceptabel?
- Wat je beschrijft kan gemaakt worden met een nettransformator, transformeer de 120V AC tot een zeer hoge spanning (misschien 1000 V), plaats een hoogvermogenweerstand in serie met de 1000 V om de stroom te beperken tot 10 mA RMS. Ja grof, ook gevaarlijk, maar theoretisch zou het kunnen passen bij wat je beschrijft.
- @Eugene Sh., Daniel Grillo, Tom Carpenter, nidhin, Peter Smith: Waarom werd dit in de wacht gezet als onklaar r toen alle aanvullende informatie in de opmerkingen stond en ik een volledige oplossing had geleverd die leek te voldoen aan de vereisten van het OP ‘?
Antwoord
De eenvoudigste manier om een actieve wisselstroombron met constante stroom te bouwen duurt slechts 4 delen:
- Een brug met de juiste classificatie gelijkrichter (600PIV, 1A werkt)
- Een geschikte weerstand (je zult “verschillende waarden moeten proberen)
- Een HV-uitputtings-MOSFET zoals de IXTH20N50D
- En een beetje koellichaam – de FET dissipeert behoorlijk wat stroom
Theorie van de werking: dit is uw standaard JFET constante stroombron, alleen groter dankzij de stroomuitputting MOSFET. AC-werking wordt geleverd door deze aan te sluiten op de DC-klemmen van een bruggelijkrichter. (RL is een voorbeeldbelasting – welke belasting u ook wilt, wordt gewoon in serie geschakeld, het circuit is ongevoelig voor de laadpositie en polariteit.)
simuleer dit circuit – Schema gemaakt met CircuitLab
Opmerkingen
- Dat ‘ s leuk en simpel. Ik neem aan dat het een vierkante golfuitgang geeft in plaats van een sinusvormige, aangezien het in feite een gelijkstroombron met constante stroom in een bruggelijkrichter is. Dat ‘ is waarschijnlijk prima voor de toepassing – ik betwijfel of de chemicaliën het zullen opmerken.
- @transistor – ja, de uitvoer komt een beetje vierkant uit, wat is misschien niet het vriendelijkste ding op het raster, maar voor een oneven als deze is het ‘ geen probleem.
- Ja, voor deze toepassing ” squarish ” spanning zou in orde moeten zijn, zolang het ‘ net-nul is en actief is minimaal ~ 60Hz. En ook geen big deal, maar dit is aanzienlijk minder efficiënt dan het op-amp-ontwerp omdat we ‘ dubbelcijferige watt koken, ongeacht de belasting, toch? Kunt u het type uitgangsvermogen verduidelijken? Zoals getekend krijgt de belasting RL 60Hz AC? (Sorry, ik heb ‘ niet lang genoeg op EE gespeeld om een circuit te begrijpen zonder enig werk.)
- @feetwet – de belasting krijgt nog steeds 60Hz AC, ja – en het op-amp-ontwerp moet ook ergens van de stroom afkomen
- Oh, en tussen haakjes – ik zat er met een factor 10 naast lacht Laat me dit voor je bewerken
Antwoord
Een DC constante stroombron
Dit antwoord is gebaseerd op een eenvoudige op-amp DC constante stroom configuratie.
simuleer dit circuit – Schema gemaakt met CircuitLab
Figuur 1. DC constante stroom versterker.
- Zet de wisser op VR1 om 2 V te geven.
- OA1-uitgang zal snel stijgen, Q1 inschakelen, waardoor er stroom door de belasting vloeit, Q1 en R1.
- Als de spanning op R1 stijgt tot 2 V zal het circuit stabiliseren.
- Op dit punt loopt de stroom door R1 = 2/100 = 20 mA, dus we hebben een variabele stroombron gemaakt en de stuurspanning geeft 10 mA / V op de uitgang.
- In praktijk R1 meet zowel de belastingsstroom als de basisstroom, dus er is een kleine fout.
Een AC constante stroombron
10 mA bij 120 V is slechts 1,2 W. Een audioversterker zou een transformator moeten kunnen aansturen om te bereiken wat je nodig hebt.
Figuur 2. Constante stroomomvormer.
Dit is slechts een ruwe schets, maar het kan u op weg helpen.
- XFMR1 geeft een 6 Vrms sinusgolf aan de eindversterkerchip die is bedraad als buffer voor eenheidsversterking.
- De uitgang van de eindversterker drijft een step-up transformator aan.
- R3 in de uitgang voltooit het feedbackcircuit van de versterker. Met een 600R-shunt wordt 6 Vrms feedback gegenereerd bij 10 mA.
- Het zou waarschijnlijk een goed idee zijn om overspannings- / piekbeveiliging toe te voegen aan het feedbackcircuit in geval van transiënten van de transformator. Een 1k-weerstand en een paar diodes op elke stroomrail kunnen de oplossing zijn.
- R2 is bedoeld om de stroom naar de versterker te beperken in het geval dat de XFMR1 vóór de versterker opstart.
Opmerkingen over stabiliteit enz. zijn welkom.
Volledig circuit
Figuur 3. Volledig (niet getest) circuit.
- XFMR1 geüpgraded naar 12 V om de rest van het circuit van stroom te voorzien met behulp van D1, C1, D2, C2. Er is geen spanningsregeling vereist omdat we ons niet al te veel zorgen maken over ruis.
- R2, VR1 vormen een instelbare spanningsreferentie tussen 0 en 6 V rms. C3 helpt eventuele hoogfrequente ruis uit XFMR1 te verwijderen, aangezien dit problemen kan veroorzaken met XFMR2 en de feedbacklus.
- Let op de “punt” -conventie op de uitgangstransformator. U heeft geen punten op uw transformator, dus u moet de polariteit mogelijk omkeren.
Zoek naar een krachtige op-amp om het werk te doen.
Laagspannings-wisselstroombron met constante stroom
Deze sectie is bedoeld om het feedbackcircuit te helpen begrijpen.
Figuur 4. Eenvoudige, transformatorloze wisselstroombron met constante stroom.
De schakeling in Figuur 4 laat alle essentiële componenten weg, behalve voor de variabele AC CC-voeding.
Opmerkingen
- Heel gaaf – voor zover ik kan nagaan (wat weinig is). Nu kan dit voor de hand liggend voor een EE, maar heeft de versterker in dit circuit zijn eigen gesplitste gelijkstroomvoeding nodig, of is er een slimme manier om de laagspannings-wisselstroom af te tappen? En wil je echt de 120V i voeden? > output voor R3 terug in de versterker, of zou dat t moeten zijn e 6V output?
- (1) Ja, het vereist een gesplitste voeding aangezien een wisselspanning nodig is om de transformator aan te drijven. (2) Ja, we zouden slim kunnen zijn en de spitvoeding van XFMR1 kunnen genereren als we een 120: 12 V-eenheid gebruiken. Vervolgens voeden we de versterkerinvoer van een 2: 1-verdeler om ons de 6 V te geven. (3) De voorgestelde feedbackmethode is een ” low-side ” huidige shunt. We ‘ meten opnieuw de spanningsval op R3 die wordt veroorzaakt door de stroom die in de secundaire lus stroomt. De versterker past zijn output aan totdat de spanning op R3 = de + ingangsspanning en dit gebeurt wanneer je ‘ 10 mA (rms) hebt gekregen via R3 (en de secundaire). Later meer.
- Ik ‘ heb het gelezen en begin dit een beetje beter te begrijpen. Ik zou dit graag willen bouwen, maar zonder een compleet (en correct) diagram ben ik ‘ er vrij zeker van dat ik ‘ alles verprutst is ” overgelaten aan de lezer! ” (Voor iedereen die hier naar kijkt, zijn gerelateerde berichten hier onder meer electronics.stackexchange.com/q/177092 , electronics.stackexchange.com/q/129609 , electronics.stackexchange.com/q/23919 , electronics.stackexchange.com/q/169718 . En de LM317 lijkt een populair onderdeel te zijn voor dit soort dingen .
- Antwoord bijgewerkt.
- Bedankt hiervoor! Ik ‘ m op zoek naar een geschikte operationele versterker. Wat betreft je circuit: ik kan ‘ nog steeds niet begrijpen hoe de ” stroomshunt aan lage zijde ” werkt als bedraad: de op-am p ziet nooit de spanningsval door R3.Dus als de Iout (belastings) weerstand erg laag wordt, kan het 120V in de limiet zien? Of verhindert de dynamiek van het systeem dat?
Geef een reactie