Amplifique un pulso de onda cuadrada para impulsar una carga PWM de 30-60 V y 100 ohmios
Carga:
- R alrededor de 100 ohmios.
- Funciona con PWM.
- Tiene una respuesta IV promedio lineal con pulso cuadrado de hasta 10 KHz.
- El voltaje máximo absoluto es de 60 V.
- La corriente media máxima absoluta es V * duty% / R <100mA.
- Potencia máxima absoluta media 0.85W.
Requisito de operación:
- Rango de voltaje ascendente: 0-60 V. (Puede ser proporcionado por la fuente de alimentación ascendente en modo CC / CV)
- Rango de frecuencia: 0,5 - 4 kHz.
- Rango de ciclo de trabajo: 0% -95%.
- Puede aceptar disparador (4 kHz).
- Puede dividir el gatillo (f / 2, f / 4, etc.)
- Retardo de disparo ajustable.
- Forma de onda limpia.
- El menor tiempo de subida y bajada posible.
No conozco ningún equipo que se ajuste a todos esos requisitos. La mayoría de los generadores de funciones solo pueden alcanzar +/- 10 V. La mayoría de las fuentes de alimentación de banco solo suministran CC en modo CV / CC.
Los dispositivos de E / S digitales (Arduino, etc.) con un reloj más rápido pueden lograr todo eso excepto el requisito de voltaje. Quizás haya algún tipo de amplificador que pueda llevar el voltaje a 60 V, pero los módulos de refuerzo CC-CC solo funcionan con entrada / salida CC.
Respuestas
Primer corte: con aceleraciones incluidas
Aquí hay una versión de un circuito simple para impulsar una salida de voltaje más alta desde un simple pin de E / S de MCU:

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab
El problema con el circuito anterior es que la única protección contra cortocircuitos que tiene se basa en la corriente proporcionada en la base de \$Q_1\$o \$Q_2\$. Si bien eso parece, al principio, limitar la salida en una situación de cortocircuito, el problema más importante es que los BJT de salida probablemente se quemarán (disiparán demasiado) cuando se enfrenten a un evento de cortocircuito. Los BJT también tienen un problema en el que pueden calentarse un poco y luego pueden suministrar aún más corriente de salida. Y los BJT varían, de todos modos, entre sí. Así que nada es realmente seguro, incluso si pudieras manejar la disipación.
Entonces, el circuito anterior no está tan a salvo de eventos accidentales.
Segundo corte: repliegue actual para proteger los transistores del controlador
Un esquema de repliegue actual es probablemente importante para ayudar a limitar la disipación. Esto no solo limita la corriente, sino que también retardará la corriente en el caso de un cortocircuito para proteger los BJT de salida y mantener su disipación a un nivel relativamente seguro.
En general, la idea básica se ve así:

La única adición es una topología plegable para cada uno de los dos BJT de salida. Sí, es un poco más complicado. Pero también vale la pena hacerlo.
El circuito anterior alcanzará un máximo de aproximadamente \$50\:\text{mA}\$antes de que comience a doblarse, con fuerza. Es cuando el voltaje cae entre los dos \$12\:\Omega\$resistencias excede aproximadamente \$600\:\text{mV}\$. Cuando eso ocurre, cambia rápidamente su comportamiento y la corriente de carga se ve obligada a pasar por \$120\:\text{k}\Omega\$resistencias, que limitarán la corriente de cortocircuito a aproximadamente \$500\:\mu\text{A}\$.
Aquí hay una simulación de la salida usando ciclos de trabajo variables y a su tasa de frecuencia máxima de \$4\:\text{kHz}\$en el esquema anterior que incluye la limitación de corriente y está impulsando una carga que solicita \$\approx 55\:\text{mA}\$ (el máximo absoluto antes de que comience a plegarse rápidamente):

(Si la carga pide \$60\:\text{mA}\$el circuito anterior se alinea inmediatamente y entrega aproximadamente \$500\:\text{mV}\$a la \$1\:\text{k}\Omega\$load [nuevamente, demostrando la corriente máxima de \$500\:\mu\text{A}\$ límite actual.])
Se podría agregar una pequeña degeneración del emisor a \$Q_4\$y \$Q_5\$. Esto sería del orden de \$\frac{100\:\text{mV}\cdot R_4}{V_\text{CC}-V_\text{BE}}\$. En el circuito anterior, quizás \$47\:\Omega\$. Probablemente no sea necesario. Pero proporcionaría un poco más de consistencia, un circuito a otro y una temperatura de funcionamiento a otro.
Resumen
Nada de esto es un sistema completo. Realmente parece que tiene el presupuesto (según sus comentarios) para una unidad comercial, si existiera una que se ajuste a sus necesidades. También puede resultar útil que un buen aficionado lo cree y lo pruebe antes de la entrega. (Probablemente no logre eso con un diseño personalizado completo de un diseñador profesional, al menos no en los EE. UU., Donde la mano de obra educada no es barata).
Yo solo soy un aficionado, y este es probablemente el enfoque que tomaría. Es barato, fácil de improvisar y me permite gastar esos USD 1000 en una herramienta elegante (juguete) que podría usar mejor que malgastar el dinero aquí.
Por cierto, si construye dos de los circuitos anteriores, tiene dos "puentes en h" y puede crear una salida puenteada que puede revertir el voltaje aplicado en su carga (suspendido entre las dos salidas). acerca de.
Lo que trae a colación un último punto. Si desea comprar algo, busque circuitos integrados de puente en h que puedan soportar el voltaje que desea. (El UC2950T es el tipo de cosas en las que estoy pensando, excepto que no puede manejar el requisito de voltaje que tiene).