Präzisionsstromsenke zur Batterieentladung

Ich versuche, eine präzise computergesteuerte Stromsenke zu bauen, um eine Batterie zu entladen. Der maximale Entladestrom soll 2mA betragen (im Moment; ich gehe vielleicht später zu größeren Strömen) und die Batteriespannung beginnt bei etwa 1,5V.

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Ich habe diese Schaltung gebaut, in der die Spannungsquelle von einem DAC bereitgestellt wird, der an einen Mikrocontroller angeschlossen ist. Der Operationsverstärker passt freundlicherweise seinen Ausgang an, um den Strom durch den JFET so zu steuern, dass die Spannung vom DAC mit dem Spannungsabfall über dem 500-Ω-Messwiderstand übereinstimmt und alles bis in den µA-Bereich hinein sehr gut funktioniert. Ich protokolliere die Batteriespannung und den Strom über einen ADC (nicht gezeigt).

Das Problem besteht darin, dass, wenn die Batterie abgenommen wird, bevor der Ausgang des DAC auf Null gesetzt wird, der Operationsverstärker den JFET-Übergang in Vorwärtsrichtung vorspannt und den Strom liefert, anstatt dass die Batterie dies tut. Ich konnte erkennen, dass die Batterie mit dem Mikrocontroller entfernt wurde, und dann den DAC-Ausgang auf Null setzen, aber es scheint keine sehr elegante Lösung zu sein. kann jemand einen "umwegigeren" Weg zur Lösung des Problems vorschlagen?

Warum ein JFET im Gegensatz zu einem MOSFET?
Betrachten Sie ein Megaohm in der Netzverbindung, um diesen Strom zu begrenzen. Hustentor , meine ich. Jemand hat gerade eine Vakuumröhrenfrage gestellt...
@BrianDrummond "Ihr Kinder kommt mit euren schicken Halbleiterverbindungen von meinem Rasen runter" :D
@BWalker - es ist ein JFET wegen des sanften Übergangs zum Abschnüren - kein Vth.
@BrianDrummond, danke für den Vorschlag - ich werde es versuchen.
@Tim spielt das eine Rolle? Sicherlich spielt das vth keine Rolle, wenn es negatives Feedback gibt (ich weiß im Grunde nichts über jfets)

Antworten (1)

Das ist ziemlich einfach.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Der Komparator ist ein beliebiger Open-Collector-Komparator, der von Ihrer Operationsverstärkerversorgung betrieben wird. Der Ref-Eingang kann jede handliche Spannung sein, die kleiner als die Batterie ist. Wenn Ihr Operationsverstärker beispielsweise mit 5 Volt betrieben wird, wäre eine Teilung auf 2,5 einfach genug. R3 und R4 erzeugen eine Komparatorspannung, die bei angeschlossener Batterie komfortabel über der Ref-Spannung liegt. In diesem Beispiel ergibt ein Verhältnis von 2:1 3 Volt im Vergleich zu 2,5 Ref. Wenn die Batterie vorhanden ist, wirkt sich der Komparatorausgang nicht auf den Operationsverstärkereingang aus, aber wenn die Batterie getrennt wird, geht der Teilerausgang auf 0, der Komparatorausgang wird niedrig und der Operationsverstärkereingang wird auf Masse gezogen.

Abhängig von der Spannung Ihres Operationsverstärkers benötigen Sie möglicherweise nicht einmal einen Teiler. Wenn Sie eine 12- oder 15-Volt-Versorgung verwenden, können Sie sowohl die Versorgung als auch die Batterie direkt erfassen, vorausgesetzt, keine Bedingung verletzt Ihre Komparator-Eingangsgrenzen.

Wenn J1 ein JFET ist, der möglicherweise immer noch ein Problem hat - mit dem anfänglichen Problem könnte der Strom vom Operationsverstärker durch das Gate des JFET in die Batterie sowie in den Source-Widerstand fließen. Wenn die Batterie 1,5 V und einen maximalen Strom von 2 mA hat, was zu 1 V an der getrennten Batterie führen könnte, würde dies den Komparator auslösen, sodass er einen stabilen Zustand hätte. Die beste Lösung scheint zu sein, einen MOSFET für die Stromsenke zu verwenden. Es gibt dann keinen Gate-Strom, um den man sich Sorgen machen müsste.
Ich habe eine ähnliche Schaltung mit einem MOSFET als Passelement gebaut und sie ist anfällig für Schwingungen. Sie brauchen eine Möglichkeit, den Operationsverstärker zu verlangsamen. Siehe zB diese Frage.
Präzisionsstromsenke zur Batterieentladung
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