Operationsverstärker + MOSFET = Konstantstromquelle (?)

Ich versuche, meine erste Schaltung von Horowitz und Hill herzustellen - eine Konstantstromquelle, die über der Last sitzt und (hoffentlich) 1A liefern kann.

Ich beschloss, die Komponenten zu verwenden, die ich zur Hand hatte - einen LMP2231 als Operationsverstärker, einen p-Kanal-MOSFET NDS356A als Schalter, einen 0,5 Ω Widerstand, der als Messwiderstand fungiert, und ein Spannungsteiler, der die Referenz für den Operationsverstärker liefert. Ich habe einen Schaltplan angehängt, der auch die Komponentenbezeichnungen enthält.

Das Problem ist, wenn ich einen Widerstand vom MOSFET-Drain mit Masse verbinde, fließt kein Strom durch die Schaltung. Ich bin mir nicht sicher, was ich hier falsch gemacht habe, aber ich frage mich, ob es vielleicht damit zu tun hat, dass der Operationsverstärker das Gate am MOSFET nicht ziehen kann? Wenn dies der Fall ist, was sind die Kriterien für die Anpassung eines Operationsverstärkers an einen Mosfet, damit er funktioniert?

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Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

=========== BEARBEITUNGEN ==========

BEARBEITEN: Als Antwort auf die gut durchdachten Antworten unten habe ich einige (alle) Komponenten neu ausgewählt, um eine Schaltung zu erhalten, die so aussieht, als würde sie funktionieren:

  • einen Operationsverstärker ( AD8605 ) ausgewählt, der eine maximale Differenzeingangsspannung von 6 V hat
  • die Werte von geändert R 1 , R 2 , Und R 3 so dass die Betriebsspannung jetzt 3 V @ 1 A beträgt
  • einen MOSFET ( STD26P3LLH6 ) ausgewählt, der für eine Verlustleistung von 20 W ausgelegt ist und dessen Durchlasseigenschaften so sind, dass er anscheinend 1 A liefern kann ICH D Für ein v G S von 3V

Ich werde diese Komponenten bestellen und berichten, aber vermisse ich etwas? Irgendwelche offensichtlichen Fallstricke?

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Simulieren Sie diese Schaltung

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Low-Side-FET und Sense-Widerstand sind robuster

Antworten (3)

Der Gleichtaktbereich des LMP2231 bei einer 3,3-V-Versorgung beträgt bis zu 2,5 V. Sie haben 2,77 V am nicht invertierenden Eingang.

Wenn Sie R3 verringern (um beispielsweise 2,4 V zu erhalten) und R1 erhöhen, funktioniert dies möglicherweise, aber der MOSFET gibt Ihnen nicht garantiert sogar 250 uA bei 2,4 V Vgs, sodass dies eine zufällige Art von Nicht-Design-Arbeit wäre.

Ihre Versorgungsspannung ist zu niedrig, als dass der Operationsverstärker diesen MOSFET ansteuern könnte.

Schauen Sie sich die Ausgangseigenschaften des NDS356 an :

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Um 1A Strom liefern zu können, sollte es mit mindestens 3V Vgs (mehr oder weniger) betrieben werden. Sie haben sehr wenig Spielraum in Ihrem Design und jede Streuung in den Kurven könnte dazu führen, dass es nicht funktioniert.

Sie könnten versuchen, die Versorgungsspannung auf 5 V zu erhöhen, da der LMP2231 dies zulässt, und etwas Headroom gewinnen, aber es wird immer noch nicht viel sein.

Unter den Bedenken, die in anderen Antworten von anderen coolen und froody Leuten gepostet wurden, fühle ich mich nachlässig, wenn ich nicht auf ein paar andere sehr wichtige Dinge hinweise.

Sie haben einen Sollwert für 1,06 Ampere mit 528 mV über Ihrem 500-mOhm-Widerstand ausgewählt. Solche Ströme kann Ihr MOST nicht regulieren. Der von Ihnen verwendete MOSFET ist positiv winzig. Es könnte für 500 mA reichen, aber wenn Sie eine gute Regulierung wünschen, haben Sie eine kleine Spannung über dem MOST. Bei 1 A würde Sie selbst eine winzige Spannung schnell in den Bereich von 0,3 W bis 0,5 W bringen, den SOT23-Typen verarbeiten können. Sie können nicht einfach davon ausgehen, dass in Regeleinrichtungen eine Schaltstrombegrenzung von 1 A gilt.

Da Sie also wahrscheinlich den MOST ersetzen müssen, wählen Sie einen, der die Stromanforderungen für Ihr Worst-Case-Szenario bewältigen kann, da er aufgrund seiner begrenzten Strombelastbarkeit bei den niedrigeren Gate-Spannungsschwankungen erreichbar ist, wenn Sie bei 3,3 V bleiben.

Je mehr Lastschwankungen Sie haben, desto mehr Spannungsschwankungen am MOST, desto mehr Leistung muss er bewältigen.

Dann ist da noch der Punkt der Last: Ich denke, die 100 Ohm könnten ein Fehler vom Typ "Defaultitis" sein, aber ich sollte darauf hinweisen, dass mit 100 Ohm der maximale Strom in einem solchen Setup unter 30 mA liegen würde. Wenn Sie also möglicherweise keine Last oder leichte Last haben, sollten Sie beim Ersetzen des Operationsverstärkers sicher sein, dass er sich mit dem gesamten Spannungsbereich, den er an seinem negativen Anschluss sehen könnte, normal / sicher verhalten kann. Der, den du hast, kann es nicht. Er hat eine Differenzspannungsgrenze von +/- 300 mV neben der Gleichtaktgrenze von 2,5 V bei Versorgung mit 3,3 V.

Die Differenzgrenze bedeutet, dass der - Eingang nur 300 mV oder weniger vom + Eingang abweichen darf, damit das Gerät ordnungsgemäß funktioniert. Sofern nicht irgendwo anders angegeben, kann abscheuliches Verhalten außerhalb dieser Grenzen alles sein, von Nichtfunktionieren bis hin zu Schäden.

Operationsverstärker + MOSFET = Konstantstromquelle (?)
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