Unity Gain Buffer als Stromquelle

Geben Sie hier die Bildbeschreibung einGeben Sie hier die Bildbeschreibung einIch habe immer wieder Probleme mit der Erstellung eines Pufferverstärkers mit Einheitsverstärkung, um eine Spannungsquelle zu isolieren. Meine Spannungsquelle ist im Strom sehr begrenzt ~ 1-2 mA und ich brauche dieses Signal, um einen Transformator mit 10 VAC anzutreiben. Ich dachte, es wäre so einfach wie die Verwendung eines Operationsverstärkers, aber ich finde heraus, dass Operationsverstärker nicht gerne mehr als ein paar Milliampere beziehen. Mein Transformator zieht ca. 20 mA bei 10 V.

Ich dachte, ich könnte ein oder zwei BJT verwenden, um diesen Strom zu beziehen, aber ich finde heraus, dass sie meine 15-V-Schienen mögen, weil sie nur heiß werden und nichts ausgeben. Ich habe sie in einer Push-Pull-Konfiguration. Sie sind Darlingtons, die für viel mehr Strom ausgelegt sind als das, was ich zeichne. Ich werde ein NI-cRIO-Modul verwenden, um eine 10-VAC-Sinuswelle zu erzeugen, und alles, was ich brauche, ist, einen Weg zu finden, den Stromausgang zu puffern, damit ich diesen unbelasteten Transformator ansteuern kann.

Jemand hat den LT1210 erwähnt, aber mir scheint etwas zu fehlen, da ich die Hälfte meiner Eingangsspannung verliere. Ignoriere die .01 Widerstände. Ich habe sie dort, um den Strom durch diese Spur zu messen.

Hat dieses Relais wirklich eine 10-VAC-RMS-Spule? Und Sie möchten, dass dies durch eine DC-Spannung mit niedriger Stromausgangskonformität irgendeiner (nicht angegebenen) Art aktiviert wird? Lassen Sie mich auch wissen, ob Sie genug Geld haben, um NI-Module zu kaufen, nur um die 10 VAC zu erzeugen, die Sie für eine Relaisspule benötigen. Ich bin irgendwie, naja, schockiert. Fast jede andere Lösung wäre billiger. (Es sei denn, Sie haben sie frei herumliegen.) Vielleicht sollten Sie uns etwas mehr Details über den umgebenden Kontext bezüglich dessen, was Sie wirklich erreichen wollen, mitteilen.
Es gibt kein Relais ... Ich treibe eine Reihe von Transformatoren an, um eine 3-Phasen-Spannung zu simulieren. Sie werden nicht geladen. Das NI-Modul hat nur eine maximale Ausgangsspannung von 10 Vac, weshalb ich die Transformatoren benötige. Um eine unbelastete Spule der Transformatoren anzutreiben, benötige ich 20 mA Wechselstrom aus einer Art Verstärkerschaltung, von der ich nicht weiß, wo ich mit dem Entwerfen beginnen soll, da Operationsverstärker normalerweise nicht so viel Strom liefern können.
Warum besorgen Sie sich nicht einen Netztransformator mit einer 10-VAC-Sekundärseite und verwenden das DC-Signal mit geeigneter Schwellenwerteinstellung und einem einfachen BJT-Schalter, um ein DC-Relais zu aktivieren, das dann die Sekundär-AC an Ihre Last weiterleitet?
Weil ich aus nichts eine 3-Phasen-Hochspannung (> 100 VAC) erzeugen muss. Ich habe einen Signalgenerator, der eine 3-Phasen-Niederspannung (<10 VAC) erzeugen kann. Ich muss diese niedrige Spannung irgendwie ohne Strom von der Quelle zu einer hohen Spannung machen. Also dachte ich, ich ziehe diesen Strom aus einem Operationsverstärker, damit ich meinen Transformator antreiben kann. Das Setup funktioniert mit einem neuen Operationsverstärker, aber da er 20 mA zieht, heizt er meine Operationsverstärker schnell auf und brennt sie aus. Diejenigen, die mehr als 20 mA auf digikey beziehen können, kosten über 150 US-Dollar, und es muss eine billigere Option geben.
Was lässt Sie sagen, dass BJTs Sinuswellen erzeugen können? Was glauben Sie, ist in Ihrem Operationsverstärker?
Ich würde mir nochmal Digi-Key anschauen. Ich bin mir sicher, dass Sie Hunderte von Operationsverstärkern finden können, die 10 VAC bei 20 mA leisten können, die meisten für weniger als 1 US-Dollar. Selbst wenn Sie einen kleineren Operationsverstärker verwenden müssen, sollte das Verstärken des Ausgangs mit einem oder zwei Transistoren (innerhalb der fb-Schleife) trivial sein.
Der Ausgangsstrom ist für diese ICs kein Problem, sondern der Versorgungsstrom. Ich verwende den Operationsverstärker als Versorgung in diesem Setup. Ich schaue mir im Moment lineare Audioverstärker der Klasse AB an, aber sie haben eine feste interne Verstärkung, die mich beunruhigt.
@BustingOpamps Ich glaube, ich folge dir dann nicht. Diese Operationsverstärker können über 20 mA liefern. Wollen Sie damit sagen, dass Sie ihre Schienen nicht mit genügend Strom versorgen können? Oder ist Ihr Problem vielleicht die Wärmeableitung im Operationsverstärker selbst? Wenn letzteres der Fall ist, liegt dies typischerweise daran, dass die Leute versuchen, viel Strom bei kleinen Spannungen mit zu hohen Schienenspannungen zu liefern.
In der Pufferkonfiguration, in der der Puffer 20 mA bei 10 VAC zieht, wird der Operationsverstärker nur sehr heiß und schließlich wird der Widerstand zwischen den beiden Eingangsknoten auf null Ohm kurzgeschlossen. Meine Versorgung ist für einen Verstärker geeignet, also ist das kein Problem. Könnte etwas mit dem Leistungsfaktor zwischen Spannung und Strom zu tun haben, den die Transformatorwicklungen ziehen. Ich bin mir nicht sicher, was meine Operationsverstärker verbrennt, wenn sie für einen Ausgangsstrom von 20 mA ausgelegt sind. Deshalb stelle ich hier die Fragen. Der Operationsverstärker ist ein LM2902. Ich bestelle LM1875-Verstärker, hoffentlich funktionieren diese.
Ok, das liegt daran, dass Sie mit dem Operationsverstärker zu viel Spannung ablassen. Die Differenz zwischen der Schienenspannung und dem Ausgang bei beliebigem Strom muss als Wärme innerhalb des Operationsverstärkers abfallen (genau wie bei einem Linearregler). Diese Spannung multipliziert mit dem Strom ist die Wärmemenge in Watt, die der Operationsverstärker erzeugen wird. Ein anderer Operationsverstärker erzeugt genauso viel Wärme, aber vielleicht finden Sie einen, der dies besser auf den Fall bringt und vielleicht sogar auf einen Kühlkörper passt.
Eigentlich sollten es nur 144mW sein. Ich würde nicht glauben, dass das viel Hitze verursacht.

Antworten (3)

Sie müssen einen Leistungsverstärker oder vielleicht einen Leitungstreiber verwenden. Diese Art von Operationsverstärkern kann mehr Strom liefern als der Standard-Operationsverstärker. (Sie finden einige z. B. auf der TI-Website unter Verstärker/Leitungstreiber oder Verstärker/Leistungs-Opamps).

Wenn Sie sicher sind, dass Sie nicht mehr als 20 mA benötigen, finden Sie möglicherweise auch einen Standard-Operationsverstärker. Beachten Sie, dass je höher der Ausgangsstrom, desto geringer der Ausgangshub - überprüfen Sie dies im Datenblatt.

Extra-Tipp, weil ich das ein paar Mal versäumt habe: Man muss auch auf die Eigenerwärmung der Verstärker achten. Es ist normalerweise die Summe der Eigenerwärmung (Ruhestrom mal Versorgungsspannung) und der lastabhängigen Erwärmung (Ausgangsstrom mal Spannungsabfall am Operationsverstärker). Multiplizieren Sie diese Leistung mit dem thermischen Widerstand und prüfen Sie, ob Sie sich innerhalb der Sperrschichttemperaturgrenzen befinden.

Bearbeiten: Wie von Electrogas angegeben, sehen Sie sich auch die TI AN-31 OpAmp Circuit Collection an . Die Stromsenke finden Sie auf Seite 21.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Sie sind sicher, dass es Operationsverstärker gibt, die so viel Leistung von der Schiene zu meiner Ausgangslast ziehen können? Soweit ich sagen kann, können die Operationsverstärker auf Digikey nicht so viel Strom liefern. Diejenigen, die so viel Strom liefern können, können die 10 VAC nicht bewältigen, die ich versuche zu bekommen. Die, die dort sind, sind über 200 Dollar, die ich mir nicht leisten kann. Ich weiß genau, dass diejenigen, die ich versehentlich verbrannt habe, 20 mA ausgeben können. Aber was ich nicht sagen kann, ist, wie viel Quellstrom sie ziehen können.
Es gibt Möglichkeiten, dem Ausgang eines Operationsverstärkers ein paar Bjts hinzuzufügen (und sie in die Rückkopplungsschleife zu stecken), um den Strom zu erhöhen. Suchen Sie nach Schaltkreisen für Audioverstärker. Ansonsten ist der LT1210 ein Operationsverstärker, den ich gerne für Hochstrom (etwa einen Verstärker oder so) verwende. Es gibt auch den Unity-Gain-Puffer LT1010. Es gibt auch Audioverstärker, die den Strom auspumpen können, LM3876, soweit ich mich erinnere, auch neuere, die Klasse D sind und sehr effizient sind.
Ja, ich verwende den ALM2402 mit 500mA, 12V. Ich habe vor einigen Jahren auch den OPA548 mit 30V und 1,5A Ausgangsstrom (allerdings mit Lüfterkühlung und Shutdown-Pin) verwendet.
Diese sind ziemlich teuer im Vergleich zu Audio-Verstärker-ICs, die in der Lage sind, aber für einen anderen Zweck gebaut wurden. Würden Sie sich Sorgen machen, wenn ich eines davon verwende?
Überhaupt nicht, überprüfen Sie einfach die Eigenschaften. max. Ausgangslast, Ausgangsstrom, Ausgangsschwingung usw. Vielleicht sind Sie mit einem differenziellen Ausgangsverstärker besser dran, um Ihre Spule anzutreiben.

Mein Netzteil ist ein seltsames chinesisches Ding, das die Spannung bei 2 MHz schaltet. Diese Schaltspannung liegt nahe einem vollen Volt +&-. Das ist die Wurzel all meiner Sorgen. Der LM1875 kann dieses Umschalten viel besser bewältigen als meine anderen Operationsverstärker, die ich verwendet habe. Dies verursacht immer noch Probleme, da der Sensor, den ich zu testen versuche, ein CT-Sense ist, der den Spannungsabfall an einem 0,1-Ohm-Widerstand verwendet. Bei dieser Schaltspannung würde es sofort meinen Sensorcontroller ruinieren. Zum Glück habe ich nie wirklich versucht, es zu betreiben, ich habe nur Testwiderstände und ein Multimeter verwendet. Mein ursprüngliches Problem mit dem Transformatorproblem wurde ziemlich schnell gelöst, nachdem ich einen geeigneten Kühlkörper gefunden und mein Design von einem Puffer zu einem einfachen invertierenden Verstärker mit Einheitsverstärkung geändert hatte. Ich glaube, es war diese Schaltfrequenz, die mir Probleme mit diesem ersten Design bereitete.

Sie treiben also einen Transformator von einem Operationsverstärker aus. Der Transformator benötigt nur 20 mA, die der Operationsverstärker liefern kann, überhitzt und brät jedoch.

Der erste Verdächtige ist DC-Offset. Wenn der Transformator 20 mA Wechselstrom benötigt, der Operationsverstärker jedoch einen DC-Offset am Ausgang hat und die Transformatorwicklung einen niedrigen DC-Widerstand hat, kann viel Strom fließen. Sie sollten also die DC-Ausgangsspannung messen.

Die Lösung besteht darin, einen Koppelkondensator in Reihe mit dem Transformator hinzuzufügen. Sie können zwei Elektrolytkappen hintereinander hintereinander verwenden, um eine unpolare Elektrolytkappe herzustellen. Der Kondensatorwert sollte groß genug sein, um Ihre Signalfrequenz durchzulassen.

Sie können auch einen Widerstand in Reihe mit dem Operationsverstärkerausgang hinzufügen, vielleicht 50 Ohm. Bei 20 mA fällt die Spannung nicht zu stark ab und schützt den Operationsverstärker.

Wenn dies kein DC-Offset-Problem ist, benötigen Sie einen leistungsfähigeren Operationsverstärker. Da Sie 3 Kanäle benötigen, ist der LM1875 die billigste und einfachste Hochstrom-Opamp-Option, aber Sie können auch einen 5.1-Heimkinoverstärker verwenden.

Sie müssen wahrscheinlich einen Widerstand von einigen Ohm oder eine Kappe in Reihe mit dem Transformator hinzufügen, wenn der Widerstand der Primärspule zu niedrig ist. Dies dient wiederum dazu, hohen DC-Strom aufgrund von DC-Offset zu vermeiden, der Ihren Verstärker auch ohne Signal heiß werden lässt und seine Schutzschaltung auslösen kann.

Nun, das heißt, es ist ziemlich seltsam, dass Ihr Operationsverstärker mit nur 20 mA Strom brät. Vielleicht oszilliert es (überprüfen Sie es mit einem Oszilloskop). Fügen Sie in diesem Fall Versorgungsentkopplungskappen und einen Widerstand am Ausgang hinzu.

Sie können auch mehrere Operationsverstärker parallel schalten, um den Strom zu erhöhen. Fügen Sie jeweils einen 50R-Widerstand am Ausgang hinzu, um sicherzustellen, dass ihre unterschiedlichen DC-Offsets keinen zusätzlichen DC-Strom verursachen.

Ich habe nie daran gedacht zu überprüfen, ob Gleichstrom in den Transformator gezogen wird. Ich nahm nur an, dass dies nicht der Fall wäre, da die hohe Seite theoretisch 800 kOhm offen ist und ich den Puffer mit einem Sinuswellenfunktionsgenerator ansteuerte. Aber ein einfacher Hochpassfilter sollte dann reichen?
Gibt es Gleichstrom? Wenn ja, dann fügen Sie einfach eine Kappe in Reihe hinzu, das sollte den Zweck erfüllen
Unity Gain Buffer als Stromquelle
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