Como fazer uma fonte dupla de + -12V a partir de um SMPS de 24V

Estou tentando alimentar um transmissor de célula de carga caseiro usando um único SMPS de 24V. Preciso fazer +12, 0 e -12 Volts que são capazes de 50mA. Desejo alimentar vários canais de opamps e pontes.

Não tenho muito orçamento e disponibilidade de componentes na Índia.

Tenho uma ideia para usar reguladores de tensão linear 1 LM7812 e 1 LM7912 (negativos) e uma configuração de divisor de tensão para fazer isso de acordo com o circuito abaixo.

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Isso funcionaria? Eu o modifiquei das sugestões e dos artigos em outros lugares.

Alguém me sugeriu outro circuito, mas estou preocupado com as capacidades atuais do OPAMP.

^{simule este circuito}

Isso funcionaria? Se sim, sugira amplificador operacional adequado.

Existem outras técnicas que fariam o trabalho economicamente?

Sua primeira idéia não funcionará.

Sua segunda idéia funcionará, mas muitos amplificadores operacionais não fornecerão mais do que alguns mA em sua saída, o que limita a corrente que seu circuito pode extrair do campo virtual. Existem Power-OP-Amps disponíveis que podem fornecer alguns amperes, mas se você não conseguir colocar as mãos em um, você pode usar um par de transistor PNP / NPN para aumentar a corrente de saída:

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

O OP-Amp cuidará da estabilização da saída para que ela corresponda à tensão definida pelo divisor de tensão de entrada. Cuide de cargas capacitivas, como Spehro observou em sua resposta, no entanto.

Seria melhor usar dois suprimentos de 12V, mas se você insistir ...

# 1 não vai funcionar.

O número 2 (considerando as informações muito limitadas que você forneceu) pode exigir que o amplificador operacional dissipe até 600mW e a estabilidade provavelmente seria um problema com cargas capacitivas. Existem chips divisores de trilho dedicados que levam a estabilidade a sério, mas não são partes de geleia e, por exemplo, o TLE2426 não pode lidar com a dissipação ou a corrente envolvida.

Sugiro algo mais parecido com este (supondo que você tenha energia de sobra na sua fonte de 12V:

Isso usa um onipresente regulador de derivação TL431 e o aumenta com um transistor de potência PNP genérico.

A combinação é como um zener de precisão. Ou apenas use um zener como abaixo. Defina Vo = 12V.

Então use este circuito:

^{simule este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Observe que se você carregar excessivamente o GND para -V, a tensão de + V para GND aumentará para até 24V. Geralmente isso é aceitável, mas tome cuidado com a classificação de tensão do capacitor e assim por diante. Você pode adicionar um zener de tensão mais alta (por exemplo, 14V) no R1 como uma medida preventiva. R1 dissipará menos de 1W, em condições normais, mas o zener poderá dissipar até 1,3W se 50mA fluir de + V para GND e não houver corrente correspondente de GND para -V.

Você pode usar dois zeners de 6,2V 1W em série, por exemplo. Mantenha os cabos curtos, conecte-os a alguma área da placa de circuito impresso e mantenha-os separados para que funcionem mais frios.

Dado o seu desejo pelo menor consumo de energia possível, e a minha percepção de que esse problema comum raramente é abordado dessa maneira. Eu vim com uma solução de comutação auto-oscilante apenas por diversão.

Como em qualquer comutador, é necessário considerar as emissões / ondulação de tom único (em torno de 20kHz com esses valores). Mas se houver uma corrente de terra significativa, duvido que você possa ser muito mais eficiente (um comutador mais formal com um oscilador separado pode ser mais eficiente e usar um único indutor, mas seria necessário mais peças).

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

É basicamente um oscilador de relaxamento que modula a corrente média através de L1, de forma que oscila em torno da corrente de terra necessária. M1 e ​​M2 são ligados e desligados relativamente rapidamente (alguns capacitores de aceleração ajudariam na eficiência) e C12 fornece feedback positivo para que o opamp / comparador sature ao cruzar o limiar (caso contrário, a carga umedeceria o oscilador e se tornaria um regulador linear em vez de).

L3, C10 e C11 estão lá para filtrar a ondulação e isolar a oscilação da carga, para evitar umedecer demais. C10 e C11 também cumprem funções duplas como capacitância de entrada do regulador. O excesso de energia em L1 e L2 seria retornado ao trilho necessário e armazenado neles. Os diodos de dreno de fonte M1 e M2 estão realizando neste projeto.

R3, R4, R5 e R6 são escolhidos de modo a manter M1 e M2 abaixo do limite quando não há corrente de terra. Infelizmente, isso também reduz o ganho geral do loop do oscilador.

Eu não fiz uma análise muito cuidadosa de todas as implicações desse design (principalmente porque ele é auto-oscilante); portanto, considerações gerais de estabilidade sobre alterações de carga podem ser um problema.

Eu não acho que haja CIs para esse tipo de configuração, o que aumenta desnecessariamente a contagem de peças e as restrições de design. Os únicos que eu conheço são os reguladores de tensão de terminação de memória DDR, mas eles devem funcionar em tensões muito baixas.

Os reguladores não vão funcionar. Você tem zero dropout alocado para eles e sua impedância de aterramento é excessiva.

O amplificador operacional é uma opção melhor, mas tudo depende da quantidade de corrente que você passa pela terra. Se a corrente for baixa o suficiente, basta usar um divisor de resistor com dois capacitores em paralelo; se estiver alto, você precisará de um amplificador operacional robusto.

Você tem mais algumas opções:

1. Você pode usar dois zeners com resistores em série para reduzir a impedância de aterramento
2. Você pode montar um seguidor de fonte AB de classe com alguns resistores e dois transistores (basicamente o que o amplificador operacional está fazendo, mas com maior impedância)
3. Se a sua corrente de terra tem uma direção bem definida e consistente, você pode usar um regulador de 12V positivo ou negativo ou até mesmo um transistor de um dos trilhos (certifique-se de colocar um diodo de derivação).

Mas, independentemente do que você faça, qualquer corrente de terra resultará em perda de energia (a menos que você decida como projetar um regulador de comutador de terra, é claro).

Se os seus 24 V estiverem bem regulados, você pode usar um 7812 para criar um ponto médio e chamar isso de trilho de 0 volts.

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Isso só funcionará se os 24 V forem independentes do que você estiver alimentando e, conforme o comentário de Edgar Brown, reguladores lineares positivos como o 7812 não podem afundar a corrente.

Eu acho que NJM4556A funcionaria

você pode extrair corrente de trilhos negativos e positivos, mas há diferença para não exceder a corrente de saída do amplificador operacional.

Nota: Não tenho experiência, sugiro que você leia o seguinte post

EEVBLOG - meu trilho de tensão negativo não funciona

Existem muitos métodos de baixo custo. Mas o método de troca pode ajudá-lo com um componente mínimo disponível em qualquer lugar.

você pode usar um conversor flyback com um circuito mínimo:

Editado : O circuito principal: Ref: uma mistura de dois links ( http://uzzors2k.4hv.org/index.phppage=flybacktransformerdrivers , https://wiki.analog.com/university/courses/electronics/text/chapter- 6 )

Lista de componentes:

• Diodo Zener

• 555 IC

• Mosfet

• Um toróide, o transformador pode ser feito com fio e um núcleo de toróide

• Diodo na saída

• algum capacitor

• algum resistor

• algum fio

Benefícios:

• você pode gerar qualquer voltagem na saída ainda maior que a sua primeira voltagem

• esses componentes estão disponíveis em qualquer lugar

• você pode gerar qualquer voltagem, mesmo voltagem isolada

• você pode aumentar seu poder alterando o Mosfet e selecionando um toróide maior.

As principais referências:

http://uzzors2k.4hv.org/index.php?page=flybacktransformerdrivers

Além disso, você precisa de um diodo Zener para 12-15 volts e um 555 IC. (Sua bobina alimenta com 24Volt, mas para 555, você deve gerar uma energia de 12 volts com um diodo Zener).

na saída, você precisa de um diodo com um capacitor. link: https://wiki.analog.com/university/courses/electronics/text/chapter-6

É um retificador de onda completa de dupla polaridade usando um transformador de derivação central e 4 diodos