Diseño etapa de salida para fuente variable

#1
Hola a todos, he estado diseñando una fuente variable digital, en el control digital no tengo problemas, se cómo hacerlo todo, pero mi problema es la parte analógica, he encontrado un par de circuitos por internet de fuentes variables, pero su precisión y estabilidad no son muy confiables, así que decidí usar un circuito muy conocido y simple, un amplificador no inversor (Ganancia = 6, para una referencia máxima de 5V, es decir 30V de salida máximo) con un amplificador operacional, pero es evidente que la corriente de salida de un A.O. no es suficiente para una fuente variable, así que le agregue transistores de potencia en configuración Darlington conectando la base Darlington a la salida del amplificador, el emisor Darlington seria la salida del circuito y por último el colector Darlington se conecta a +Vcc.

Etapa Salida.jpg

El problema que tengo es que quiero una fuente variable de 30V y el A.O. no soporta más de 36V de alimentación como máximo absoluto, y considerando el voltaje perdido en la polarización del Darlington más unos 5V de seguridad para proveer de estabilidad al circuito, y considerando que la alimentación negativa del A.O. se conectara a -5V para obtener un voltaje mínimo de 0V en la salida y así evitar el voltaje de saturación negativo del operacional, el voltaje requerido de alimentación para el operacional son de 30+5+5+1.2=41.2V, y este voltaje es demasiado para el operacional y no conozco ninguno que soporte tal voltaje.

Por tanto, les pido si tienen algún circuito que me permita usar un A.O. para esto me lo facilite, o bien algún circuito para usar de etapa de potencia para este circuito.

He diseñado un par de circuitos que demostraron funcionar en el simulador y aunque no los he construido, en el simulador mostraron ciertas inestabilidades muy peligrosas para las cargas que se conecten a la fuente y no logre eliminarla por más que cambiaba el acople entre el A.O. y los transistores de salida.

Si logramos solucionar este problema, prometo publicar los circuitos y diseños de la fuente una vez esta esté montada y funcionando, sé que una herramienta así es muy útil…
 
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#5
no se como agradecerte el iluminarme con esa tecnica :aplauso:, la estudiare para entender como funciona y la aplicare a mi proyecto, como dije, publicare el proyecto cuando este terminado y probado...

he incluido esa tecnica en mi circuito en el simulador, y funciona de las mil marabillas:eek:, es sumamente estable y hace que el operacional trabaje a un voltaje de 19V mas o menos, tambien le puse un zener de 24V porsiacaso.. mejor prevenir que tener que comprar otro operacional ;):LOL:

pero tengo una preocupacion respecto de los voltajes de entrada, estos tienen que estar obligatoriamente dentro del voltaje comprendido entre +Vcc y -Vcc del operacional? o pueden estar fuera de el? es decir que si el voltaje de entrada son 5V, y el voltaje de -Vcc esta en 12V, ambos voltajes respecto una tierra comun, significaria que el voltaje de entrada es 7V abajo de -Vcc, por tanto me pregunto si el operacional soportara esto o no. (estos datos fueron obtenidos del simulador)
 
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DOSMETROS

High 2m Modereitor
#6
De nada che ;)

La técnica sería : Bootstrap a la alimentación. La desarrollé para reemplazar operacionales caros (se llaman de alta tensión) en amplificadores de audio dónde la entrada son milivolts o quizás hasta 1 Volt :unsure:.

Probá a ver si aguanta esa entrada , o hacé un divisor de tensión , alimentalo con menos y dale mas ganancia.

Otra opción sería un LM1875 (amplificador de audio) que soporta ± 30 V de alimentación y tiene una corriente de salida interesante , o sea que te ahorrás el Darlington.

Ahhhh , la configuración Sziklai no :no: suma dos junturas , sino solamente una ;)

Al LM1875 también podrías hacerle alimentación desbalanceada +40-10

Sinó , fijate cómo llevan la salida de ±15 a ±35 , en éstos amplificadores , son dos técnicas distintas ;)

Ver el archivo adjunto 102172

Ver el archivo adjunto 104283

Saludos !
 
#7
si que es un componente interesante :unsure:, sin embargo, prefiero que el calor generado por la potencia absorbida para regular el voltaje caiga sobre un transistor de alta potencia con un encapsulado TO3, me da mas confianza ;)...

ahora estoy incluyendo un regulador de corriente a la etapa de salida, asi puedo limitarla para evitar destruir componentes por algun cortocircuito u otro imprevisto en la carga.

esta fuente tendra de todo :)...
 
#9
he leido detenidamente la hoja de datos del LM741, y dice que el voltaje de las entradas deve estar conprendido entre +Vcc y -Vcc, por tanto mi circuito deveria destruirse apenas se encienda, asi que agregue un par de modificaciones para que las entradas a este operacional esten drentro del rango requerido, y lo logre usando dos amplificadores operacionales mas configurados como amplificadores no inversores, el primero amplifica la referencia por 2, esta señal se envia al operacional de salida, desde esta se envia una señal a un divisor resistivo que regula la ganancia del amplificador de salida, la señal del divisor se envia a otro amplificador operacional que amplifica por 2 esta señal y se envia denuevo al amplificador de salida para cerrar asi la retroalimentacion de este... el circuito se ha complicado un poco, pero almenos los voltajes de las entradas del operacional de salida se mantienen entre +Vcc y -Vcc...

aqui les dejo una imagen
Circuito modificado.jpg
 
#12
tienes razon @DOSMETROS, parece uno, aunque un amplificador de instrumentacion es algo distinto en las funsiones de los operacionales.

aqui esta el archivo del livewire, no lo puse porque no todos tienen ese simulador y preferi usar imagenes...

veran que hay mas circuitos en el archivo, entre ellos un amplificador inversor conectado al sensor de corriente, un circuito que tiene unos reles que hace saltos entre las fuentes de voltaje a voltajes predeterminados del voltaje de referencia (lo ago porque si quiero 5V se salida evitar que los transistores tengan que eliminar 31V, protegiendo los transistores a la vez que ahorro energia)



el regulador de corriente es muy inestable, no se me ocurre como evitarlo...



he encontrado la forma de eliminar la inestabilidad del regulador de corriente, y es cambiando el modo en el que funciona el circuito, ahora funciona completamente, os dejo aqui el archivo del simulador y una imagen para los que no lo tienen...

Circuito modificado2.jpg
 

Adjuntos

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#13
Buenos días.

Hay otra forma de regular la tensión de salida de forma que el OP se alimente con una tensión simétrica de +-15VCC.

FA.JPG

El esquema es muy básico, lo importante es ver cómo se hace independiente la alimentación del OP y la tensión de salida.

Los Transistores de salida son PNP, la corriente de Base está controlada por el nivel de tensión que sale del OP.

los valores de los componentes habrá que calcularlos en función del rango de tensión y corriente deseados.

Sal U2
 
#14
los primeros diseños que ise eran muy paresidos a ese :unsure:, pero el simulador se volvia loco si hacia variar el voltaje de entrada, por tanto abandone ese tipo de diseños y opte por uno mas estable ;), y que hay mas estable que un amplificador no inversor, si se mira bien el circuito que diseñe, no es mas que un amplificador no inversor con ganancia = 6, por tanto con 5V provenientes del conversor D/A entregaria 30V en la salida... solo use ese metodo porque es muy estable... y no es bueno que en la salida se tenga un pulso de 30V si se desean solo 5V en la salida por ejemplo, eso seria... muy malo :LOL:...
 
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