CSW: chave controlada por fonte de corrente

A versão que utilizo é LTspice XVII(x64), para Windows, atualizada em 22/01/2020. Os artigos anteriores da série podem lhe auxiliar num melhor acompanhamento. No décimo quarto artigo veremos uma chave controlada por corrente.

O programa LTSpice permite usar uma chave controlada por fonte de corrente independente. O nome simbólico dessa chave é ‘CSW’ e seu arquivo do símbolo é ‘csw.asy’. Monte o circuito da figura 1. Sobre o componente ‘W1’ no circuito, clique no botão direito do mouse e preencha o campo ‘Valor’ com ‘VShunt Chave’. São nomes arbitrários, o primeiro ‘VShunt’ descreve os parâmetros do sensor de corrente, o segundo parâmetro ‘Chave’ descreve os parâmetros de contato da chave.

chave controlada por fonte de corrente
Figura 1 – Testando a chave controlada por corrente

Nesse circuito a resistência de ‘shunt’ é zero ohms ‘Vshunt A B 0’, que está em série com um resistor de 100 kohms, e são alimentadas por uma fonte pulsante. O pulso dessa fonte em nível alto é cinco volts, então, quem limita a corrente é o resistor ‘R2’ de 100 kohms, portanto uma corrente máxima de 50 uA.

chave controlada por fonte de corrente

A diretiva ‘.model Chave CSW (Ron = 20R Roff = 10R It = 40uA Ih = 0)’ descreve os parâmetros de comutação da chave. Nesse caso a corrente de gatilho (threshold) ‘It’ é 40 uA e a corrente de histerese (hysteresis) ‘Ih’ é zero, então, quando a corrente no sensor ‘Vshunt’ for maior que 40 uA, ‘Ron=20R’ é ativado. Quando a corrente no sensor ‘Vshunt’ for menor que 40 uA, ‘Roff=10R’ é ativado. Nesse caso não trabalhamos com histerese. Observe as formas de onda na figura 2, onde a cada pulso a chave transita de 20R e 10R, portanto, quedas de tensão em ‘Vout’ de 2,5 Volts e 1,66 Volts.

Se o parâmetro ‘Ih’ for positivo, a chave será ligada na corrente ‘It+Ih’ e desligada quando a corrente atingir ‘It-Ih’; portanto, a chave funcionará como uma Schmitt trigger. Se o parâmetro ‘Ih’ for negativo, a chave fará a transição suave entre as impedâncias ‘on’ e ‘off’. A transição ocorre entre as correntes de controle de ‘It-Ih’ e ‘It+Ih’.

No circuito da figura 1, vamos modificar a diretiva ‘.model’ conforme mostrado a seguir. Alteramos apenas os parâmetros ‘Ron=1MEG’ e ‘Roff=1m’, portanto, quando a corrente no sensor for maior do que 40 uA, então, a resistência no contato da chave será um (1) megaohms, e quando for menor do que 40 uA, a resistência no contato será um (1) miliohms.

.model Chave CSW(Ron=1MEG Roff=1m It=40uA Ih=0uA)

chave controlada por fonte de corrente
Figura 3 – W1 funcionamento como uma chave simples.

Veja na figura 3, que temos um comportamento similar a uma chave aberta ou chave fechada, dependendo da corrente através do sensor de corrente, portanto, temos uma chave controlada por corrente, conforme a proposta desse artigo.

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