Domanda banale sul limitatore di corrente

Ciao a tutti, come da titolo ho una domanda banale sul circuito limitatore di corrente a transistor.

La tipologia di circuito che sto usando è questa:



Con la differenza che uso solo 2 transistor in darlington e uso una limitazione fissa (una sola resistenza senza parallelo che chiamo R_sense).
Dovrei limitare una corrente a 2A ma sto prima effettuando delle prove con pochi mA per verificare se tutto funziona e non capisco perchè la corrente non viene limitata al valore desiderato ma va oltre.

Questo è il ragionamento che seguo per il dimensionamento dei componenti:

- la resistenza tra l'alimentazione e la base del darlington funge da polarizzazione, in caso di corto circuito sull'uscita (caso peggiore) avrei un valore di corrente pari a

I_R5 = ( V_cc - V_BE1 - V_BE2 - R_sense * I_carico ) / R₅

- so che I_carico = I_R5 * h_FE1 * h_FE2

- la corrente che scorre nel collettore del transistor in basso è sottratta dalla base del darlington quindi R5 dovrebbe essere dimensionata in modo tale che, nel caso peggiore (corto sull'uscita), la corrente che ci scorre attraverso sia al massimo pari a:

I_R5 = I_carico / ( h_FE1 * h_FE2 )


Ecco, se faccio in questo modo non funziona..... perchè? Dov'è che sbaglio?


PS: ho dimenticato di dire che I_carico è limitata al valore di corrente tale che I_carico * R_sense = V_BE, ossia momento in cui il trabnsistor in basso si attiva e comincia a "succhiare" corrente dal darlington

Ciao Chuck,

se ti poni la domanda...la questione non e' banale, altrimenti non ci sarebbe alcuna domanda!

Questo tipo di circuiti sono di protezione e non sono precisi al mA.

Normalmente quando Q2 e' interdetto R5 deve essere dimensionata in maniera tale da poter fornire la corrente idonea al carico.

La formula

IR5 = Icarico / ( hFE1 * hFE2 )

e' corretta ma considera che hFE e' molto variabile per cui devi usare i valori minimi del datasheet. Per assicurare una saturazione completa dei transistor si moltiplica la corrente di base per un valore 3-5 volte.
Normalmente non hai un controllo a retroazione per cui hFE gioca un ruolo importante e la sua variabilita' fa capire che tali sistemi possono essere usati solo come controllo di limiti massimi.

Quando dici che no funziona che intendi?
Simulando?
Circuito reale?
...che misuri?

Lo schema reale e relativi valori possono essere di aiuto.

Saluti,

Mauro

Mauro Laurenti ha scritto: Ciao Chuck,

se ti poni la domanda...la questione non e' banale, altrimenti non ci sarebbe alcuna domanda!

Questo tipo di circuiti sono di protezione e non sono precisi al mA.

Lo uso proprio come una protezione passiva a monte del mio alimentatore (autocostruito). Diciamo che la metto perchè non mi fido molto della protezione digitale (tramite pic) che ho messo in uscita e questa mi serve solo per poter raffinare meglio quella senza star a cambiare componenti ogni 2 secondi

Normalmente quando Q2 e' interdetto R5 deve essere dimensionata in maniera tale da poter fornire la corrente idonea al carico.

La formula

IR5 = Icarico / ( hFE1 * hFE2 )

e' corretta ma considera che hFE e' molto variabile per cui devi usare i valori minimi del datasheet. Per assicurare una saturazione completa dei transistor si moltiplica la corrente di base per un valore 3-5 volte.

Per favore potresti spiegarmi bene la pate in grassetto? Che intendi quando parli di saturazione completa? Da quello che ricordo dalle scuole, in una configurazione darlington non si ha mai la saturazione dei transistor

Normalmente non hai un controllo a retroazione per cui hFE gioca un ruolo importante e la sua variabilita' fa capire che tali sistemi possono essere usati solo come controllo di limiti massimi.

Quando dici che no funziona che intendi?
Simulando?
Circuito reale?
...che misuri?

Lo schema reale e relativi valori possono essere di aiuto.

Saluti,

Mauro

circuito reale, avevo ridimensionato tutto per avere 50mA massimi ma arrivo tranquillamente a 70 e continua a salire come se tutto quel circuito non esistesse. Non sono andato oltre perchè non ho molti valori di resistenza superiori al quarto di watt quindi per evitare rotture idiote mi son fermato prima (lavoro già con dei paralleli tra resistenze per ripartire la potenza).

Già che ci sono aggiungo un'altra domandina. Ho notato che appena accendo l'alimentatore ho un picco di assorbimento abbastanza elevato (addirittura noto la luce sopra il banco di lavoro che si abbassa leggermente), probabilmente è dovuto ai condensatori da 10mF 63V che ho messo e che si comportano da corto circuito appena accendo il circuito. Stavo pensando di mettere degli induttori in serie prima dei condensatori ma come andrebbero dimensionati?

Grazie

Potresti anche considerare il fusibile...
...che dovresti comunque mettere.

Per il fattore 3-5 volte discende semplicemente dal fatto che hFE varia molto per cui per essere certi di mandare in saturazione il transistor si mette un margine di sicurezza.

Il transistor darlington lo puoi considerare un super transistor da un elevato hfe e Vbe maggiore.
Per il resto e' un transistor.

Per capire bene cosa sta succendendo dovresti postare lo schema, altrimenti con le parole ci si perde qualche filo.
...importanti sono anche i valori dei componenti.

Guarda anche questa soluzione:

www.laurtec.it/brief-notes-74/progettazi...-sistemi-elettronici

Per il picco di corrente potrebbe essere anche il trasformatore se di dimensioni elevate, ovvero un carico induttivo elevato.

Saluti,

Mauro

Il problema nasce proprio dal fusibile!!!!
Allora spiego bene il problema così forse riusciamo ad arrivare ad una soluzione.

Partiamo dal pressupposto che questo è uno dei miei primi progetti di una certa complesistà (tant'è che per la prima volta ho dovuto usare PCB a 2 facce) e che probabilmente ho fatto degli errori di progettazione/distrazione/piccoli corti circuiti mentre saldavo ecc ecc perchè vista la mia esperienza non posso escludere nulla di questi.

Questo è il circuito principale del mio alimentatore da laboratorio stabilizzato



E' un alimentaore duale 0-30V 2A abbastanza "standard", ho aggiunto dei relè che mi gestiscono l'alimentatore in caso di sovraccarico o cortocircuito che a loro volta sono controllati da una seconda scheda di controllo con i pic e qualche amplificatore operazionale.
In poche parole R5 e R11 sono i miei "sensori", prelevo la tensione ai loro capi con degli amplificatori operazioni in configurazione differenziale, queste tensioni le mando agli ADC dei pic e mi calcolo le correnti, poi in base a una combinazione tra tensione misurata (con un solo capo della resistenza) e corrente misurata riesco a capire se è un corto o un sovraccarico. Entrambi portano "staccare" il relè, e quindi l'alimentatore, per tot secondi avvisandomi su un display 2x16 caratteri.

Altra aggiunta che ho fatto è il "tracking" della tensione negativa tramite amplificatore invertente che va poi al piedino di riferimento dell'LM337 (soluzione che ho trovato su internet e che sembra funzionare). Questa funzione può essere disabilitata tramite un interruttore sul pannello principale così se ho bisogno di un alimentazione sbilanciata non ho problemi.
Il resto del circuito è quello solito che si trova sui testi scolastici e su ogni sito internet.
Sulla scheda di controllo poi genero anche le tensioni di riferimento e di alimentazioni per gli AMP Op e i classici +5V.

Ora veniamo al problema.
Per le prove e la messa a punto sto usando un trasformatore toroidale con 2 uscite da 37V che raddrizzati mi diventano 50V.... decisamenti troppi per il mio alimentatore. Per cui abbasso la tensione con preregolatore sempre con gli LM che mi abbassa la tensione intorno ai +-36V necessari al funzionamento di tutto. Appena sarà tutto funzionante lo sostituisco con un toridale con la tensione sui secondari più bassa (non lo metto subito perchè se si rompe poi non ne ho un altro mentre di quello da 37V non me ne frega nulla)
Il fatto è che ho bruciato una serie infinita di fusibili e non riesco a capire se è dovuto ai transitori del mio circuito o al trasformatore come dicevi te. Questo è messo in serie al primario ed è da 1.3A ma mi ha bruciato come se niente fosse anche quelli da 1.6A (il trasformatore è da 220VA), la cosa strana è che mi succede appena accendo proprio come se fossero i transitori a dargli fastidio e a volte lo fa, a volte no senza un apparente motivo.

Da qui la mia idea di mettere un limitatore a monte così da escludere almeno i problemi delle schede di alimentazione (corto circuiti o problemi relativi alle piste) e lavorare solo sui teansitori, per esempio mettendo un condensatore in parallelo al primario per cercare di rifasare tutto o mettendo un induttanda in serie ai condensatori di livellamento per smorzare lo spunto iniziale di corrente.
Per come sto adesso sono così tanti i problemi e le variabili che non so dove mettere le mani.