Mikroampere-Konstantstromsenke

[Bearbeiten] Jetzt hat das OP endlich eine Spezifikation vorgelegt, 5% Stromstabilität über den Spannungsbereich von 3 V bis 4,2 V, ich kann einen definitiven Schaltungsvorschlag machen. Lesen Sie die ursprüngliche Antwort unten noch einmal, und Sie werden sehen, dass alle diese Änderungen erwähnt werden. Es lohnt sich nicht, zu einer komplizierteren Schaltung zu gehen, wenn sie nicht für die Spezifikation benötigt wird.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Laut Datenblatt variiert der Ruhestrom des AD8541 um 3uA über den Spannungsbereich von 3V bis 4,2V. Das sind 1,5 % von 200 uA und weniger bei höheren Strömen. Das ist ausreichend weniger als die 5-%-Spezifikation, um Vertrauen aufzubauen. Wenn jedoch festgestellt wird, dass sie um mehr als das variiert, sind Operationsverstärker mit niedrigerem Strom verfügbar, von denen zu erwarten wäre, dass sie eine geringere Stromvariation aufweisen. An der Grenze könnte der Strom des Operationsverstärkers erfasst und gesteuert werden, aber das scheint an diesem Spezifikationspunkt nicht notwendig zu sein.

Die Spannungsreferenz D1 wird von der geregelten Ausgangsspannung angesteuert, sodass der Referenzdiodenstrom von der Batteriespannung unbeeinflusst bleibt.

Der variable Beta-Strom des Transistors fließt in den Emitter und damit den Lasteinstellwiderstand, wird also gesteuert.

Abhängig vom Vorzeichen der Offset-Spannung von OA1 startet die Schaltung möglicherweise nicht ohne das Rinnsalstrom von R4. Der Strom durch R4 ist Teil des Stroms, der zum Lasteinstellwiderstand fließt, wird also gesteuert.

C1 kann für Stabilität benötigt werden oder nicht. Es wird wahrscheinlich nicht benötigt, obwohl Sie es dort platzieren würden, wenn es für notwendig befunden wird, und es muss möglicherweise größer sein.

Es gibt trotz mehrmaliger Nachfrage immer noch keine Angabe zur Temperaturleistung, also spielt es offensichtlich keine Rolle. Das Tempco ist schlecht, da es von einer gewöhnlichen Siliziumdiode gesteuert wird. Bei dem niedrigen Strom, den ich gezeigt habe, fließen 5 uA durch die von R3 gesteuerte Diode, liegt die Durchlassspannung im Bereich von 500 mV und der Tempco liegt bei etwa 2 mV / C. Über einen Temperaturbereich von 10 °C würde sich die Referenzspannung um 20 mV in 500 mV oder um etwa 4 % ändern. Dies kann akzeptabel sein oder nicht.

Ersetzen Sie D1 durch eine Mikroleistungs-Shunt-Spannungsreferenz, wenn eine bessere Temperaturstabilität erforderlich ist. Die beliebteste verfügbare Referenzspannung ist 1,2 Volt, also passen Sie R1/2/3 an die Referenz an. [/bearbeiten]

[ursprüngliche Antwort]

Sie machen nicht deutlich, wie konstant dieser Strom sein soll. Aus dem OP geht hervor, dass die Leitungsregulierung besser sein muss als das, was Sie zeigen, aber wie viel besser und was ist mit der Temperatur?

Die klassische Konstantstromsenke und eine bessere Version sind unten abgebildet

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

In der ersten Schaltung halten die Dioden eine mäßig konstante Basisspannung und damit die Spannung über R1 aufrecht. Die Leitungsregulierung ist vernünftig. Sie müssten es simulieren oder bauen und messen, um zu sehen, ob es für Sie geeignet ist.

In der zweiten Schaltung entfernt der Verstärker alle Schwankungen aufgrund des nicht konstanten gm und VBE des Durchgangstransistors, lässt jedoch mehrere andere Fehler unkorrigiert: die Schwankung des Operationsverstärkers und des Referenzstroms mit der Netzspannung, das nicht konstante Transistor-Beta und von Natürlich ist die Spannungsreferenz noch weit von der Präzision entfernt. Es gibt viele Verstärker, die für OA1 geeignet sind, suchen nach Opamps mit geringer Leistung. Ein guter Kandidat wäre der AD8541 (50uA-Versorgung, R2R, 2,7 bis 5 V, nicht teuer), aber es gibt viele andere.

Das Ersetzen von Q2 durch einen FET entfernt die Beta-Variation des Bipolaren. Sie müssten ein Gerät mit sehr niedriger Schwelle verwenden, aber es gibt sie.

Idealerweise verbessern Sie die R4/D3-Spannungsreferenzstabilität mit einem Mikroleistungs-Spannungsreferenz-IC, von dem viele verfügbar sind.

Als interessante Möglichkeit zur weiteren Verbesserung der Referenzleitungsregelung sollten Sie die Referenzdiode in Reihe mit dem programmierbaren Strompfad schalten. Wie würden Sie die Verstärkerrückkopplung ändern, um die jetzt differenzielle Referenzspannung zu verwenden? Wie würden Sie sicherstellen, dass eine solche Schaltung startet?

Eine sehr interessante Modifikation des ersten Diagramms wäre die Verwendung eines TLV431 anstelle des NPN. Diese sind sehr günstig zu haben und sind ein sehr vielseitiges Gerät. Als „programmierbarer Spannungs-Zener“ gedacht, verhalten sie sich wie ein NPN-Transistor mit einer sehr genau definierten VBE von 1,25 V. Ersetzen Sie Q1 durch einen TLV431, um eine genaue Spannung an R1 anzulegen, die Sie jetzt so programmieren, dass sie Strom zieht. Sie könnten einen anderen verwenden, um R2 / D1 / D2 in der Standard-Zener-Konfiguration zu ersetzen, um Ihnen (sagen wir) eine 2-V-Referenz zu geben (sie funktionieren über einen Strom von 80 uA und mehr), oder Sie könnten Ihr programmierbares R um die Spannung legen Referenzabschnitt, um Ihnen eine variable Spannung in Ihren Lastwiderstand zu geben.

[/Originalantwort]

Lineare Spannungsregler können die Regelung nicht aufrechterhalten, während sie beliebig kleine Ströme leiten.

• Das LM317 ( Datenblatt gibt einen "Mindestlaststrom zur Aufrechterhaltung der Regelung" von typisch 3,5 mA, maximal 10 mA an (Seite 5).

• Der LP2951 ( Datenblatt ) spezifiziert einen Mindeststrom von 1mA (Seite 20)

Eine Stromsenke ist einfach. 200 uA bis 12 mA haben auch nicht viel Abwärme. Es hilft, eine geregelte Gleichstromversorgung zu haben, wie diese:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Der Linearregler legt 7,5 V + Vbe auf die Transistorbasis und Iout * (R3 + R4) = 7,5 V (unter der Annahme, dass Q2 und Q1 übereinstimmende Vbe haben). Es ist hilfreich, wenn sich die Transistoren in der Nähe befinden oder zusammen mit einem Kühlkörper oder einem Doppelgehäuse angeordnet sind, da Vbe temperaturempfindlich ist.

R4 begrenzt den Kollektorstrom auf 12 mA, wenn R3 auf Null eingestellt ist. Das Beta des Transistors liegt über 100, sodass der Ausgangsstromfehler etwa ein Prozent beträgt. Sie möchten wahrscheinlich ein Milliamperemeter in Reihe mit dem zu testenden Gerät (DUT), wenn Sie R3 einstellen.