Источник тока, управляемый напряжением на основе схемы Хауленда с FET транзистором для тока 150 мА.

[DX400v2]

Мне необходимо построить источник тока, управляемый напряжением с обязательно заземленной нагрузкой. Управляющее напряжение от 0 до 5 В (ЦАП, управляемый от платы ПК), выходные данные: напряжение на нагрузке до 20 В, и ток от 0 до 150 мА. Нагрузка – некий полупроводниковый прибор, например (свето)диод.

Я использовал схему модифицированного «Токового насоса Хауланда». Эта схема работает очень хорошо для тока до 25 мА, но приходится использовать хороший радиатор для операционного усилителя.

Каким образом можно модифицировать эту схему для получения тока до 150-200 мА?

Здесь я нашел пример такой модификации https://www.edn.com/design/analog/4412375/Choose-resistors-to-minimize-errors-in-grounded-load-current-source. Источник тока на основе схемы Хауленда с полевым транзистором.

https://m.eet.com/media/1181840/f1x600.jpg (Ссылка на рисунок)

Я попробовал эту схему с операционным усилителем LM324 и полевым транзистором FET IRLB8743, с сопротивлениями R1=R2=R3=100 kOhm, R4=104 kOhm и получил ток на нагрузке до 200 мА с помощью подстраиваемого резистора на 5 кОм (резистор R5).

Но как я понял из расчетов, приведенных в тексте ссылки, выходной ток на нагрузке в этой схеме зависит от сопротивления нагрузки, что плохо.

Можно ли как-то это исправить?

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[Falconist]

17 минут назад, DX400v2 сказал:

ток на нагрузке в этой схеме зависит от сопротивления нагрузки

Что-то Вы неверно поняли. Для источника тока подобного быть не может в принципе.

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[IMXO]

4 часа назад, DX400v2 сказал:

Я попробовал эту схему с операционным усилителем LM324 и полевым транзистором FET IRLB8743, с сопротивлениями R1=R2=R3=100 kOhm, R4=104 kOhm и получил ток на нагрузке до 200 мА с помощью подстраиваемого резистора на 5 кОм (резистор R5).

при помощи амулетов и шаманского бубна? . R5 это токозадающий шунт падение напряжения на котором равно входному  напряжению ОУ , те максимум 5в ! . для получения тока 200мА его сопротивление должно быть равно 25ом!!!. о каком подстроичнике на 5кОм речь?

далее на нагрузке требуется напряжение 20в , плюс падение на шунте 5в, плюс падение на переходе б=э транзистора 0,8в(на мосфете падение 3-5В) , плюс падение на переходах выходного каскада ОУ 2-3в , итого минимум 27.8в , для обеспечения надежной работы питание ОУ и транзистора по плюсовой шине должно быть >29в .

для обеспечения устойчивой работы вблизи ноля , питание по минусовой шине ОУ должно быть минимум ниже потенциала земли на 3-4в.  те <-4в.

итого полное напряжения питания ОУ 35в(+30/-5В ) , открываем ДШ на 324 и читаем максимальное напряжения питания 32в!

324 в мусорку.

и получили вы товарисч в своей схеме не 200мА , а самовозбуд по причине как минимум на порядок завышенных номиналов R1...R4  , их сопротивление должно быть не более 5-10кОм.

далее через резистор R2 протекает ток вносящий ошибку к коэфф.преобразования напряжение-ток , для устранения этого дополнительно вводится повторитель  на ОУ. который в свою очередь вносит ошибку смещения, поэтому в качестве повторителей используются  прецизионные ОУ с низким напряжением смещения.  

[Реклама]

Выбираем схему BMS для заряда литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ очень важен контроль процесса заряда и разряда для избегания воздействия внешнего зарядного напряжения после достижения 100% заряда. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список таких решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[DX400v2]

Большое спасибо вам за ответы.

15 часов назад, Falconist сказал:

Что-то Вы неверно поняли. Для источника тока подобного быть не может в принципе.

Да, в идеале,  не должно. Формула номер (1) по ссылке описывает преобразование напряжение-ток. При условии R1=R3 и R2+R5=R4 ток не зависит от сопротивления нагрузки.

 

10 часов назад, IMXO сказал:

далее через резистор R2 протекает ток вносящий ошибку к коэфф.преобразования напряжение-ток , для устранения этого дополнительно вводится повторитель  на ОУ.

Подскажите, пожалуйста, где должен располагаться этот повторитель? На вход подается напряжение откуда и куда присоединен выход?

На текущем этапе получить ток до 200 мА и контролировать его для меня важнее.  С напряжением, как я понял, то оно должно быть выше пороговых, и просто не сможет быть выше, чем его хватит.  Для питания ОУ и схемы я использую готовые блоки питания на 24 вольта (1 А). С помощью подстроечного винта такие блоки выдают около 30 вольт, 28-29 вольт я подаю на DC-DC преобразователи и получаю 24 вольта.

10 часов назад, IMXO сказал:

для обеспечения устойчивой работы вблизи ноля , питание по минусовой шине ОУ должно быть минимум ниже потенциала земли на 3-4в.  те <-4в.

Да, вы нашли важную ошибку, спасибо, необходим делитель и виртуальная земля для корректной работы ОУ.

 

НО разве ОУ и мосфет в этой схеме не должны питаться независимо, от двух разных источников питания?

 

10 часов назад, IMXO сказал:

самовозбуд по причине как минимум на порядок завышенных номиналов R1...R4

Не исключено.

10 часов назад, IMXO сказал:

R1...R4  , их сопротивление должно быть не более 5-10кОм.

Согласен.

10 часов назад, IMXO сказал:

324 в мусорку.

Тогда какой взять на 36 В, MC34072PG, TDA2050, TL074CN, OP484FPZ ?

10 часов назад, IMXO сказал:

о каком подстроичнике на 5кОм речь

Между 1 и 3, например. Согласен, не корректно так делать.

 

 

 

[Candid]

16 часов назад, DX400v2 сказал:

Каким образом можно модифицировать эту схему для получения тока до 150-200 мА?

Используйте мощный операционный усилитель, например TDA2030-2050

[Falconist]

Да нечего там особо "модифицировать". Эмиттерный повторитель на выходе ОУ обеспечивает нужный ток. Только подобрать правильные номиналы пассивных компонентов.

Если к стабильности поддержания тока не предъявляется особо жестких требований, то есть еще такой путь: http://forum.cxem.net/index.php?/topic/124248-регулируемый-источник-тока-на-компараторе/

Его применение: http://cxem.net/avto/electronics/4-172.php (Рис. 7)

[DX400v2]

24 минуты назад, Falconist сказал:

Эмиттерный повторитель на выходе ОУ о

Так можно ли питать FET и ОУ от разных источников напряжения или потом будут проблемы с общей точкой?

26 минут назад, Falconist сказал:

то есть еще такой путь

Эту схему я уже пытался использовать, она подошла бы под мою задачу, но в этой схеме либо нагрузка, либо контрольное сопротивление "незаземлены".

Все измерения в моей задаче должны выполняться с помощью "коробки", подключаемой к ПК (L-card E-502 http://www.lcard.ru/products/external/e-502) которая имеет ЦАП и много входов АЦП с общей точкой AGND. Т.е. и подача напряжения на входе схемы, и выполняемые измерения напряжения нагрузки и  напряжения на контрольном сопротивлении должны проводиться относительно одной единой общей точки (земли).

Схема №1 из моего поста удовлетворяет требованиям, но ток на выходе только до 25 мА.

Схема №2 требует корректировки, и похоже одного контрольного сопротивления, измеряя на котором напряжения можно было бы измерять ток нагрузки, там нет.

[IMXO]

17 минут назад, DX400v2 сказал:

Так можно ли питать FET и ОУ от разных источников напряжения или потом будут проблемы с общей точкой?

можно. весь вопрос зачем, что вы этим добиться хотите?

[DX400v2]

31 минуту назад, IMXO сказал:

можно

Понял, спасибо.

31 минуту назад, IMXO сказал:

весь вопрос зачем, что вы этим добиться хотите?

Я не ищу легких путей.   Простите, здесь это действительно ни к чему. Просто Я уже намучился с этой измерительной коробкой, в которой все каналы АЦП не являются независимыми и должны иметь одну общую точку AGND.  Когда на один канал должны идти измерения с датчика через буферный усилитель с биполярным питанием, а на другой со схемы с однополярным питанием и т.д.

12 часа назад, IMXO сказал:

для устранения этого дополнительно вводится повторитель  на ОУ.

Кажется я понял как. Вход на инвертирующий с точки между R5 и Rload, а выход на R2.

[IMXO]

схемку у соседей в своей теме обнаружил? , отвечу здесь при  R1=R2=R3=R4 :  lout=Uin/R5

[IMXO]

26 минут назад, DX400v2 сказал:

Простите, здесь это действительно ни к чему.

мало этого , применение мосфета в этой схеме вредно для здоровья. помимо того, что на стоковом повторителе падение напряжения больше, чем на эмиттерном , что требует большего питания ОУ , так еще и емкость затвора с выходным сопротивлением ОУ образуют интегрирующую цепь , сдвигают фазу сигнала и схема легко и не принужденно ловит самовозбуд.

[DX400v2]

54 минуты назад, IMXO сказал:

применение мосфета в этой схеме вредно для здоровья.

Ясно, спасибо, учту ваши слова и буду использовать n-p-n.

[Falconist]

2 часа назад, DX400v2 сказал:

нагрузка, либо контрольное сопротивление "незаземлены"

С чего бы это??? Как раз нагрузка и заземлена. А "контролькое сопротивление" и нафиг не надо заземлять.

2 часа назад, DX400v2 сказал:

на котором... можно было бы измерять ток нагрузки... нет.

А зачем напряжение измерять? Если выходной ток однозначно определяется уравнением lout=Uin/R5.

R5 Вы знаете, Uin -тоже. 

[DX400v2]

32 минуты назад, Falconist сказал:

А зачем напряжение измерять? Если выходной ток однозначно определяется уравнением lout=Uin/R5.

Согласен, так и буду делать.