Projeto de fonte de corrente constante AC
On Fevereiro 15, 2021 by adminEu quero fornecer uma corrente razoavelmente constante (digamos 10mA RMS, pico de 20mA, de 60Hz AC, usando uma fonte de 120V) para uma carga de resistência altamente variável. Não precisa ser superlimpo ou preciso, mas deve ser capaz de se ajustar em alguns ciclos e nunca se desviar mais de 100% do nível de corrente definido.
A carga contemplada é um reator químico eletrolítico . Será muito mais fácil dizer quando eu conseguir alimentar alguma corrente por meio de reagentes reais, mas o melhor palpite agora é que a resistência pode variar de um dígito a milhares de ohms, dependendo de todos os tipos de coisas (temperatura, fase do reagente, etc.). Portanto, vou querer escolher uma corrente e ser capaz de mantê-la relativamente constante, pois todos os outros parâmetros internos e externos variam.
Quais componentes ou circuitos podem fazer isso?
Comentários
- Nunca se desviar mais do que 100% soa como uma tolerância bastante frouxa!
- @Neil_UK – Sim, começando fácil. Estou apenas curioso sobre o elementar caso e ‘ não quisesse se distrair com o condicionamento de sinal.
- Então, para o seu exemplo de 10mA com tolerância de 100%, qualquer coisa de 0mA a 20mA seria aceitável?
- O que você descreve poderia ser feito com um transformador de rede, transformar 120V AC em uma tensão muito alta (1000 V talvez), colocar um resistor de alta potência em série com 1000 V para limitar a corrente a 10 mA RMS. Sim bruto, perigoso também, mas teoricamente poderia se encaixar no que você descreve.
- @Eugene Sh., Daniel Grillo, Tom Carpenter, nidhin, Peter Smith: Por que isso foi colocado em espera como impuro r quando todas as informações adicionais estavam nos comentários e eu havia fornecido uma solução completa que parecia atender aos ‘ requisitos do OP?
Resposta
A maneira mais simples de construir uma fonte de corrente constante AC ativa leva apenas 4 partes:
- Uma ponte com classificação adequada retificador (600PIV, 1A funciona)
- Um resistor adequado (você “terá que tentar vários valores)
- Um MOSFET de depleção HV como o IXTH20N50D
- E um pouco de aquecimento – o FET dissipa uma boa quantidade de energia
Teoria de operação: este é o seu JFET padrão fonte de corrente constante, apenas maior graças ao MOSFET de esgotamento de energia. A operação CA é fornecida conectando-o aos terminais CC de uma ponte retificadora. (RL é uma carga de amostra – qualquer carga que você deseja apenas conecta em série, o circuito é insensível à posição e polaridade da carga.)
simule este circuito – Esquema criado usando CircuitLab
Comentários
- Isso ‘ s bom e simples. Presumo que dará uma saída de onda quadrada em vez de sinusoidal, uma vez que ‘ é basicamente uma fonte de corrente contínua DC dentro de uma ponte retificadora. Esse ‘ provavelmente é adequado para a aplicação – duvido que os produtos químicos notem.
- @transistor – sim, a saída sai um pouco quadrada, o que pode não ser a coisa mais gentil na grade, mas para algo estranho como este, ‘ não é grande coisa.
- Sim, para este aplicativo ” squarish ” a tensão deve ser boa, desde que ‘ s net-zero e funcionando pelo menos ~ 60Hz. E também não é grande coisa, mas é substancialmente menos eficiente do que o design do amplificador operacional porque ‘ estamos cozinhando watts de dois dígitos independentemente da carga, certo? Você pode esclarecer o tipo de potência de saída? Conforme desenhado a carga RL está recebendo 60 Hz CA? (Desculpe, eu não ‘ tenho jogado EE por tempo suficiente para entender um circuito sem algum trabalho.)
- @feetwet – a carga ainda atinge 60 Hz CA, sim – e o design do amplificador operacional também precisa queimar a energia em algum lugar também
- Ah, e por falar nisso – eu estava errado por um fator de 10 no atual risos Deixe-me editar isso para você
Resposta
Uma fonte de corrente constante DC
Esta resposta é baseada em uma configuração simples de corrente constante DC amp op.
simule este circuito – Esquema criado usando o CircuitLab
Figura 1. Amplificador de corrente constante DC.
- Defina o limpador em VR1 para dar 2 V.
- A saída OA1 aumentará rapidamente, ligando Q1, fazendo com que a corrente flua através da carga, Q1 e R1.
- Quando a tensão em R1 aumenta para 2 V, o circuito se estabiliza.
- Neste ponto, a corrente através de R1 = 2/100 = 20 mA, então criamos uma fonte de corrente variável e a tensão de controle dá 10 mA / V na saída.
- In a prática R1 está medindo a corrente de carga e a corrente de base, então há um pequeno erro.
Uma fonte de corrente constante AC
10 mA em 120 V é apenas 1,2 W. Um amplificador de áudio deve ser capaz de acionar um transformador para alcançar o que você precisa.
Figura 2. Inversor de corrente constante.
Este é apenas um esboço, mas pode ajudá-lo no seu caminho.
- XFMR1 fornece uma onda senoidal de 6 Vrms para o chip amplificador de potência conectado como um buffer de ganho de unidade.
- A saída do amplificador de potência aciona um transformador elevador.
- R3 na saída completa o circuito de feedback do amplificador. Com o shunt 600R, a realimentação de 6 Vrms será gerada a 10 mA.
- Provavelmente seria uma boa idéia adicionar proteção contra sobretensão / pico no circuito de realimentação no caso de transientes do transformador. Um resistor de 1k e um par de diodos para cada barramento de alimentação podem resolver o problema.
- R2 destina-se a limitar a corrente no amplificador no caso de o XFMR1 ligar antes do amplificador.
Comentários sobre estabilidade, etc., são bem-vindos.
Circuito completo
Figura 3. Circuito completo (não testado).
- XFMR1 atualizado para 12 V para alimentar o resto do circuito usando D1, C1, D2, C2. Nenhuma regulação de tensão é necessária, pois não estamos muito preocupados com o ruído.
- R2, VR1 formam uma referência de tensão ajustável entre 0 e 6 V rms. C3 ajuda a eliminar qualquer ruído de alta frequência do XFMR1, pois isso pode causar problemas com o XFMR2 e o loop de feedback.
- Observe a convenção de “ponto” no transformador de saída. Você não terá pontos no seu transformador, então pode ter que inverter a polaridade.
Procure um amplificador operacional de alta potência para fazer o trabalho.
Fonte de corrente constante CA de baixa tensão
Esta seção é para ajudar na compreensão do circuito de feedback.
Figura 4. Fonte de corrente constante CA simples, sem transformador.
O circuito mostrado na Figura 4 deixa de fora todos, exceto os componentes essenciais para a fonte AC CC variável.
Comentários
- Muito legal – pelo que eu posso dizer (que é pouco). Agora, isso pode ser óbvio para um EE, mas o amplificador neste circuito requer sua própria fonte de alimentação CC dividida ou existe alguma maneira inteligente de desligar a CA de baixa tensão? E você realmente quer alimentar o 120 V saída antes de R3 de volta para o amplificador, ou isso deveria ser t saída de 6 V?
- (1) Sim, requer uma fonte de alimentação dividida, pois uma tensão alternada é necessária para acionar o transformador. (2) Sim, poderíamos ser inteligentes e gerar o suprimento de espeto do XFMR1 se usarmos uma unidade de 120: 12 V. Em seguida, alimentaríamos a entrada do amplificador de um divisor de 2: 1 para nos dar 6 V. (3) O método de feedback sugerido é um ” lado inferior ” shunt atual. Nós ‘ re medimos a queda de tensão em R3 causada pela corrente fluindo no loop secundário. O amplificador ajusta sua saída até que a tensão em R3 = a + tensão de entrada e isso ocorre quando você ‘ obteve 10 mA (rms) através de R3 (e o secundário). Mais depois.
- Eu ‘ estive lendo e começando a entender isso um pouco melhor. Eu gostaria de construir isso, mas sem um diagrama completo (e correto), eu ‘ tenho certeza de que ‘ bagunçarei tudo é ” deixado para o leitor! ” (para qualquer outra pessoa que esteja examinando isso, as postagens relacionadas aqui incluem electronics.stackexchange.com/q/177092 , electronics.stackexchange.com/q/129609 , electronics.stackexchange.com/q/23919 , electronics.stackexchange.com/q/169718 . E o LM317 parece ser um componente popular para esse tipo de coisa .
- Resposta atualizada.
- Obrigado por isso! Eu ‘ estou procurando um amplificador operacional adequado. Em relação ao seu circuito: ainda não ‘ não entendo como o ” shunt de corrente do lado inferior ” funciona como cabeado: o op-am p nunca vê a queda de tensão em R3.Então, se a resistência Iout (carga) ficar muito baixa, ela poderá ver 120 V no limite? Ou a dinâmica do sistema impede isso?
Deixe uma resposta