Design AOP discret

[sylvainmahe]

Bonjour à vous tous,

Je souhaite fabriquer un amplificateur opérationnel pour aller sur un régulateur de tension vin +60V pour remplacer un LM2904 limité à +30V.




Questions :

Je ne sais pas trop comment dimensionner cette 1k pulldown du transistor de sortie.

Je me demande si le BC546 de sortie de l'aop pourrait plutôt avoir à la place cette configuration :



Le régulateur sur lequel je souhaite remplacer le LM2904 afin de me passer de la régulation via zener pour alimenter l'aop en dessous de +30V :


png net

Merci si jamais vous avez quelques conseils à m'apporter.

[sylvainmahe]

J'ai fait des essais et ça régule super !

Sauf que mon microcontrôleur branché la dessus avec des servomoteurs à fini par cramer mais je l'ai alimenté en inverse par erreur avant les tests donc à voir si ce n'est pas une surtension de sortie faute d'une régulation au top, ou que le microcontrôleur a fini de cramer lors des tests.

[sylvainmahe]

Un montage comme ça donnerait quoi selon vous ?


héberger des images

[loulou31]

Bonjour,
Bravo de faire un op amp en discret....
Pour la simulation un volt de différence entre les entrées+ et - le circuit est en saturation..... Pour 60mV de différence en entrée ça fait déjà un rapport 10 sur les courant collecteur.....

Jean-Louis

[sylvainmahe]

Bonjour Jean-Louis, merci pour votre aide.

Je ne comprends pas encore votre réponse car je suis débutant en régime linéaire des transistors.

Vous dites pour 0.06V de différence en entrée, imaginons :
vin = 5V (alimentation aop)
in+ = 2.5V (référence de tension)
in- = 2.44V (sortie régulateur ÷ 2)

(2.5 - 0.66) ÷ (20000 ÷ 110) = 0.01012 A
(2.44 - 0.66) ÷ (20000 ÷ 110) = 0.00869 A

J'ai pris un gain de 110 (bas) et un VBE de 0.66 (moyen).

Qu'est ce que cela signifie ? Comment calculer un aop cohérent pour mon application ?

Merci d'avance.

[sylvainmahe]

De ce que je viens de lire, une résistance à l'émetteur (celle de 1k) dans mon essai servirait à stabiliser le comportement du transistor. Mais je ne comprends pas trop ce que cela signifie.

[sylvainmahe]

Je pense aussi pour la stabilité du comportement qu'il me faudra alimenter tout ça avec une source de courant constant.

[sylvainmahe]

Le simulateur ne fonctionne pas pour faire un générateur de courant constant j'ai l'impression. Le courant varie beaucoup.


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[loulou31]

Bonjour,

Une des équations fondamentale du transistor bipolaire est la suivante qui définit le courant collecteur IC vs la tension Vbe :
Ic= Is * e^(Vbe*k*T/q).         ( Cette formule est simplifiée suffisante dans la majorité des cas)
La seule valeur qui dépend du transistor est la valeur de Is qui est de l'ordre du femto Ampère. La valeur est plus élevée pour un gros transistor de puissance qu'un petit 2n2222. Is est donné dans le modèle Spice des transistors.
q/(kT) est une constante qui fait 26mV ....quand Vbe augmente de 26mV Ic est multiplié par 2,7  , et si Vbe augmente de 60mV Ic est multiplié par 10....
Une conséquence de cette très importante de cette equation est que la transconductance est égale a 35*IC : si on a un transistor avec un courant collecteur de 1mA   le gain est de 35 mA/v. (v =Vbe) et indépendant de Is....
Ceci est issu du modèle dit de Eber et Molls qui est valable pour tous les transistors bipolaires ( pas MOSFET ni jfet)

Jean-Louis

[sylvainmahe]

Ok merci pour cette formule que je ne connaissais pas, je comprends mieux.

J'ai continué mes essais et visualisations avec oscilloscope, je comprends pourquoi mon microcontrôleur a cramé, il y avait des petits pics au dessus de 5V à la sortie du régulateur.

J'ai donc rajouté un condensateur céramique 470pF entre collecteur et base du transistor de sortie de l'aop et ça a tout enlevé. C'est bien propre à présent.

[sylvainmahe]

J'ai représenté une courbe qui vous montre en abscisse l'intensité en continu que le régulateur peut fournir pour telle tension en ordonnée pour 1W de dissipation thermique par transistor de puissance. Ici j'ai choisi 4 transistors de puissance pour partager la chaleur :


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Par exemple pour 60V en entrée il peut fournir environ 72mA en continu ce qui donne 1W par transistor pour 4 transistors en fonctionnement.

[sylvainmahe]

Vous pensez que je peux résumer les caractéristiques de ce régulateur dans les astuces en électronique ?
Il y aurait peut être des questions ou idées proposées par les gens ?

[papyblue]

Bonjour Sylvain,
C'est une excellente idée, c'est certainement la meilleure façon de rendre votre travail utilisable par d'autres. Peut-être pourriez vous vous inspirer d'une datasheet d'un ampli existant pour structurer la votre.
Bon courage.

[sylvainmahe]

Ok, ce serait plus pour les caractéristiques du régulateur, car l'ampli op est basique. Mais ce qui est intéressant dans ce montage c'est qu'il donne au moins les mêmes performances de ce que j'ai testé en charge ou pas et de 0V à 60V que le LM2904. Je dois vérifier mais il me semble que le comportement est meilleur en dessous de vin 5V, de pas grand chose, mais légèrement meilleur. C'est certainement parce qu'il y a moins de composants qui travaillent donc à alimenter. Cet aop est minimaliste.

Néanmoins je ne suis pas un labo donc j'aurais dû mal à faire une datasheet qui va au delà d'une mesure de quelques précisions de vout.

La chose que je peux indiquer pour l'instant c'est que ce régulateur a des meilleures caractéristiques que ceux dont j'avais l'habitude d'utiliser en circuit intégré : LM7805 et LM2940
Ce dernier est indiqué comme low dropout regulator 1A.

Sauf que son dropout est supérieur à mon montage avec lequel nous pouvons avoir environ vin 5V pour vout 5V, car les transitors passent du régime linéaire au régime non-linéaire.