Se necesita ayuda con la optimización de la simple limitación de la corriente de circuito

Question

He estado experimentando con la simulación de limitación de corriente de los circuitos. Estoy tratando de limitar la corriente de ~500mA dado un fijo 4.8 V de la fuente. He empezado a utilizar un circuito como el que se encuentra en esta página de la wikipedia ...

He hecho una simulación de este circuito utilizando CircuitLab. Me muestran los resultados a continuación. El circuito de la izquierda utiliza un simple resistor en serie para hacer la limitación de la corriente, mientras que el circuito de la derecha se basa en la Wikipedia circuito. He ajustado los valores de R_bias y R_load para el común de los valores de la resistencia que impiden que más de 480 mA se dibuja desde el origen cuando la carga es de 0 Ohmios. También he puesto la hFE de los transistores de 65 a coincidir con algunas medidas con el multímetro que hice de algunos de los transistores de potencia que tengo a mano. Los valores adyacentes a los amperímetros son los valores simulados.

Si ahora hago un 10 Ohmios de carga, queda claro por qué una limitación de la corriente del circuito es superior a la de un resistor en serie. La limitación de la corriente de circuito gotas de su resistencia efectiva, permitiendo más actual a través de que cuando se utiliza una resistencia en serie . .

Sin embargo, la limitación de la corriente de circuito es siempre ofrecer algo de resistencia en serie en este caso. Ideal limitador de corriente no tendría la resistencia hasta que la carga de los intentos de sacar más actual que el límite. Es allí una manera de sintonizar R_bias y R_load mejor lograr esto, y/o hay circuito de ajustes que pueden ayudar a lograr esto?

Answer 1

El circuito que se muestra el trabajo, pero el transistor y Rsense crear una caída de tensión que debe ser tomado en cuenta.
Lo que estamos viendo es el efecto de esto:

En 480mA la caída de voltaje a través de la 10Ω resistencia sería de 4,8 V, que no deja "espacio" para el transistor tensión de saturación o el Rsense caídas de voltaje.
Por lo tanto la corriente será (Vsupply - Qsat - Vrsense) / Rcarga. Para solucionar esto, el aumento de la oferta por un par de voltios y tratar la 0Ω y 10Ω pruebas de nuevo. También, menor Rdefend considerablemente (<10Ω)
Usted debe esperemos que ver (casi) no hay diferencia.

Para mejores resultados, más la ganancia que tiene el mejor. Otra cosa a tener en cuenta es (como Dave menciona en su respuesta) que Rbias necesita tener un mayor punto límite de la Rsense configuración, de lo contrario va a dominar. Si el transistor tiene una ganancia de 65 años y usted desea Rsense conjunto de 500mA, entonces Rbias debe estar configurado para permitir que más de 500mA. En 500Ω, establecerá el límite absoluto a los 65 * ((5V - 1.4 V) / 500Ω) = 468mA, por lo que incluso si Rsense se establece para la 500mA no lo consigue. Para evitar este conjunto Rbias para, por ejemplo, 250Ω, o como se menciona a continuación utilizar un MOSFET para Q1 y, a continuación, el valor no es tan importante (10kΩ)

Otra opción es utilizar un común opamp circuito de corriente constante:

Simulación con un suministro de 4.8 V, corriente limitada a 500mA, Rcarga barrida de 1mΩ a 50Ω y corriente a través de él se trazan en relación a esta (nota actual permanece plana en 500mA mientras limitado):

Esto cumple con sus requisitos de un sólido 500mA limitar a 4.8 V de suministro, y es fácilmente ajustable variando el amplificador operacional no inversor a través de la tensión de entrada R2/R3 divisor. La fórmula es V(opamp+) / Rsense = I(Rcarga) Por ejemplo, el 1V de referencia se divide por 20 a proporcionar a 50mV en el opamp+ entrada de 50mV / 100 = 500mA.
Un MOSFET se utiliza para evitar la corriente de base errores para complicar las cosas (un MOSFET con baja V también puede ser utilizado en el original circuito de transistor para mejorar las cosas)

Answer 2

Creo que hay un malentendido fundamental aquí. No es Rbias que supone para establecer la limitación de valor actual, es la combinación de Rsense y el Vbe gota de Q2.

Su primer circuito tiene dos diferentes de limitación de corriente de efectos: Uno es la corriente a través de Rbias multiplicado por la ganancia (relación de transferencia de corriente) de Q1, y el otro es de Q2 del Vbe dividido por Rsense. La primera da el valor de 470 mA que ver, pero esto está mal controlada. Lo que está sucediendo en este modo es que el circuito se comporta como una resistencia que tiene el valor de Rbias/Hfe, o alrededor de 7,8 Ω en este caso. La actual es todavía va a variar con la tensión de alimentación.

El segundo mecanismo sería dar un valor de alrededor de 600 mA (es decir, 0,6 V / 1½), con un mucho más nítidamente definidos de "rodilla" — la eficaz resistencia de fuente en este caso es Rsense multiplicado por la combinación de las ganancias de la Q2 y Q1, que está mucho más cerca de una fuente de corriente ideal. Sin embargo, usted no está consiguiendo el nivel de corriente, donde este mecanismo podría poner en.

Answer 3

Usted dice

"Un ideal limitador de corriente no tendría la resistencia hasta que la carga de los intentos de sacar más actual que el límite."

Un ideal de corriente sensor utiliza un infinito amplificador de ganancia para medir el aumento de tensión en un cero Ohmios.
Usted aproximar el cero ohms de resistencia mediante el uso de uno que es lo suficientemente bajo como para causar insignificante caída de tensión.
"El problema" es que usted circuito básico es fundamentalmente errónea. No se INTENTA ni siquiera para implementar un simi circuito ideal. En lugar de ello utiliza una caída de tensión Vbe ya que es necesario el sentido de voltaje. Esto pone un menor y pobres límite en Vsense.

Siempre que utilice un Vbe caída en la Q2 o equivalente, como su detección de umbral no puede acercarse a una solución ideal. Lo que se requiere es un "comparador" que detecta el voltaje de la cerca de cero Voltios, donde "cerrar" depende de lo que usted desea. Un ej de 0,1 voltios gota con una 5V de alimentación = 2% es susceptible de ser adecuado para la mayoría de propósitos, pero usted puede construir circuitos con Vsense = decir 0.01 Voltios, si lo desea.

La fácil y la opción obvia es el uso de un IC comparador o opamp PERO se puede construir un adecuado comparador de transistores solo si lo desea. El uso de una "larga cola par" de la Pnp con su nodo común, se hace referencia a V+ o el uso de transistores NPN con las entradas de voltaje a ~= 0V actuando como la parte inferior del divisor cadenas que la transferencia de los cambios de voltaje a transistor bases de funcionamiento en algunos de alto voltaje.

Circuito de abajo es desde aquí que proporciona una acumulación de hasta de un transistor a través de -

Si eso no tiene sentido, a continuación, un vistazo a
Wikipedia - amplificador diferencial

y esto va a dar muchas conduce

He aquí un IC con la PNP y NPN el par en el interior. Esto es para la de 100 MHz (o más) pero muestra lo que puede ser comprado.

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Hace mucho que se parecía a esta :-):