Un BJT se maneja por corriente, la corriente que le pongas en la base * beta = corriente del colector en forma resumida ( Va a variar la tension Vce para que conduzca esa corriente )
Espero que en todo esto no me este equivocando tan FEO, las simulaciones funcionan, pero simulaciones solas no es algo en que confiar 100% y seguramente hay algo que agergar o mejorar. Y espero que no termine un oscilador
Lo que vos tenes que entender es que al tener una realimentacion negativa va a hacer que el AO intente mantener su entrada negada y no negada en la misma tension.
La entrada no inversora + es tu terminal de referencia, El terminal inversor - es tu feedback.
Supongamos por un momento que tenes 1V en la entrada no inversora, y tenes 100mA conduciendo por la carga y por R3, con 100mA R3 va a generar una caida de tension de 0.33V
Recordando que el AO lo que hace es multiplicar su ganancia por la diferencia de tension entre sus terminales, es decir :
Vo = A*(V+ - V-)
Y que encima A es "infinita" entonces quiere decir que a la salida va a aumentar, pero al aumentar la tension de salida, eso implica mayor corriente en la base del transistor. lo cual va a conducir mas, ¿hasta que punto? Hasta que cruce la barrera de los 303mA, y porque esos 303mA?
Si supera esos 303mA, suponete 310mA eso quiere decir que la caida de tension en R3 va a superar 1V, y por ende vamos a tener que V- > V+, si usamos la formula del AO, te vas a encontrar que gracias a su ganancia infinita intenta generar una tension "infinita negativa" ( en realidad apuntaria a llegar a 0 por que lo alimentamos con 5V - 0V), al hacer eso quita corriente de la base del transistor y hace que la corriente baje.
Tomando en cuenta estos 2 efectos, la realimentacion hace que el AO intente siempre mantenerse en el punto de equilibrio, que es cuando V+ = V-
Ahora. V- sabemos que es:
Icarga * R3
Por lo tanto V+ = Icarga*R3
o... Icarga = V+ / R3
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Ahora si quisiera por ejemplo un rango de 0-500mA tengo que tener las siguientes consideraciones:
R3 va a tener que disipar mayor potencia. Con 500mA y la misma resistencia implica que debe disipar 0.825W es BASTANTE. Y la tension maxima en V- gracias a eso va a ser 1.65V
Que tension deberia poner en V+ para tener los 500mA ? La respuesta es 1.65V
El transistor obviamente va a sufrir menos, ya que va a tener Vcc - Vcarga - VR3 sobre sus terminales, 1.25V, el problema aca esta en que el transistor tiene una tension que es la de saturacion. Y que no va a poder bajar mas que eso. Esta tension depende de la corriente Ic y deberias fijarte en los graficos si es que llega. Como ese transistor es para 5A , lo minima linea que hay es de 2A, Y como es un darlington y no uno BJT solo va a poseer mayor tension de saturacion. La cosa es que para 3A el maximo Vce es de 2V, asi que para 0.5A seguramente tengamos menos. Y supongamos que funciona este transitor
Pero nos enfrentamos a 2 cosas:
- Un poco de inseguridad con el transistor
- Demasiada potencia en la resitencia de sensado, es casi 1W
Asi que podemos achicar la resitencia de sensado, con el costo de usar un menor voltaje a la entrada.
2.2ohms
V- para 500mA = 1.1V ( Esto te deja con 1.8V sobre el transitor de Vce, a lo cual deberia llegar )
W para 500mA = 0.55
1.8ohms
V- para 500mA = 0.9V
W para 500mA = 0.45W
0.5ohms
V- para 500mA = 0.25V
W para 500mA = 0.125 ( 1/8W)
El tema aca esta en:
- menor resistencia menor el rango de tension.
- Menor resistencia mas potencia debe disipar el transistor, aunque el transistor le podes poner un disipador.
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Solucionando algunos problemas y agregando otros.
Si entendiste lo anterior, ya que la mayoria de los AO viene en encapsulados de 8 pines y duales, podriamos usar uno de estos como amplificador de la tension de R3, asi nos permite poner valores aun mas pequeños. Logrando pasar la potencia hacia el transistor y aumentar el rango de tension de entrada, asi no necesitas una pequeña modificacion de tension sino un paso mas decente.
Podria utilizar ese otro AO del mismo integrado como un amplificar no inversor:
El cual tiene una ganancia dada por las resistencias y es:
Vo = Vi * ( 1 + R2/R1)
Supongamos que usemos R2 = 15K y R1 = 1K, esto nos daria que se incrementa 16 veces.
Si uso la resitencia de 0.5ohms como habia planteado antes me encuentro que tenia 0.25V y a la salida de este amplificador voy a tener 4V.
Eso quiere decir que mi Red resistiva de referencia deberia poder variar entre 0V a 4V para poder controlar la corriente de 0 a 500mA
4V/5V = 0.8 es la relacion que debe cumplir mi red resistiva, usando 5K como pote digital
5k / ( 5k + R ) = 0.8 ---> R = 1.25K o 1.2K
Quedaria algo asi, use esta ves un AO dual y no el componente ideal:
La relacion ahora de V+ con la I de carga, va a estar dada por:
V+ = Icarga * R3 * 16
Y algunas consideraciones mas si pensas hacer este circuito este o el anterior mas simple:
Agregarle una resitencia en serie al divisor que hace de referencia, hay que recalcular el divisor obviamente, esto es para que bajo ninguna circunstancia se ponga a 0V. Es decir define un minimo mejor prevenir. Una muy pequeña que no afecte tanto la relacion con la otra resistencia.
Y le agregue un capacitor para estabilizarlo un poco mas a esa entrada de tension.
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Unos puntos mas para tener en cuenta, si usas resistencias de 5% tenes una tolerancia, asi que no va a ser la ganancia 16 perfectamente, tampoco va a ser tu divisor de forma perfecta, pero no creo que necesites un control tan perfecto de la corriente.
Otra mas.. tu transistor debe enfrentarse ahora a casi un valor de 2.65V y 500mA, es decir 1.325W
