Il problema è che il segnale di feedback è preso dal posto sbagliato.

Figura 1. Circuito di feedback corretto . (Rosso = rimuovi, verde = aggiungi.)

Nel tuo layout originale il segnale di feedback sta monitorando l'uscita dell'amplificatore operazionale ma non ha idea di cosa sta succedendo al carico che è dove conta. Se il circuito funziona la tensione su RL2 sarebbe la stessa di quella sul pin 3. Penso che se lo misuri scoprirai che è fuori di 0.7, la caduta di tensione base emettitore di Q2.

Invece, prendi il feedback dalla giunzione degli emettitori di Q1 e Q2. L'amplificatore operazionale ora verrà corretto fino a quando quel punto avrà lo stesso potenziale del pin 3.

Nota che questa disposizione può essere problematica in alcune situazioni (amplificatori audio push-pull, ad esempio, perché il passaggio dal sourcing corrente di base per Q1 a corrente di base discendente da Q2, l'amplificatore operazionale deve passare improvvisamente da +0,7 V a -0,7 V. Per risolvere questo problema, viene utilizzata una disposizione di polarizzazione per far passare un po 'di "corrente di riposo" per mantenere entrambi i transistor leggermente accesi vicino a questo punto. Potrebbe non avere importanza nella tua applicazione.

Non riesce nella simulazione perché stai utilizzando un comparatore anziché un amplificatore operazionale.

Il comparatore non è stabile a guadagno unitario e ha un'uscita a collettore aperto, il che significa che non può generare corrente e se potesse oscillerebbe.

Usa un amplificatore operazionale come un LM358 e funzionerà, ma sarebbe meglio inviare un feedback dall'uscita (emettitori a transistor) piuttosto che dall'uscita dell'amplificatore operazionale.C'è poco pericolo di instabilità a meno che non si abbia una capacità di carico molto grande, perché i transistor non hanno guadagno di tensione.

Un problema evidente nel tuo esempio è che non hai fornito alcun pregiudizio per i tuoi BJT. Ognuno di loro ha bisogno di un \ $ V_ {be} \ $ per operare nella propria regione attiva e unire le basi significa che non accadrà. I loro emettitori sono quindi per lo più "galleggianti". Quindi è necessario iniziare fornendo un bias ragionevole.

Un modo molto economico per farlo è separare le basi usando due diodi che a loro volta sono polarizzati in avanti e funzionanti. (Per ora "speri" che i due diodi forniscano una differenza sufficiente per fornire tale polarizzazione.) Un resistore può fornire a quei diodi un po 'di corrente. Ma in questo caso ti serviranno due, per mettere i diodi all'incirca nel punto medio e anche in modo che entrambe le basi non siano legate ai loro collettori. Quei due resistori, nel mio primo esempio questi sono \ $ R_3 \ $ e \ $ R_4 \ $, dovrebbero avere lo stesso valore per farlo.

Devi assicurarti che ci sia abbastanza corrente che scorre attraverso la catena \ $ R_3 \ $, \ $ D_1 \ $, \ $ D_2 \ $, \ $ R_4 \ $ in modo che il prelievo di un po 'di esso per guidare \ $ Q_1 \ $ o \ $ Q_2 \ $ non sconvolto troppo il punto a metà. In parte, questo viene risolto rendendo \ $ R_3 \ $ e \ $ R_4 \ $ abbastanza bassi. In parte, questo problema viene risolto in questo primo circuito aggiungendo \ $ C_1 \ $ e \ $ C_2 \ $, per stabilizzare le modifiche dipendenti dal tempo. (Nel secondo circuito, l'opamp fa questo lavoro.) I valori che ho fornito per i condensatori sono solo un'ipotesi plausibile. Un vero progetto avrebbe trovato un modo per quantificarli meglio. Lo stesso vale per \ $ R_3 \ $ e \ $ R_4 \ $, che ovviamente fanno devono essere progettati tenendo conto delle correnti di base BJT massime.

^{simula questo circuito - Schema creato utilizzando CircuitLab}

Lo schema sopra include anche alcune resistenze di emettitore. Aiutano a impostare e stabilizzare la corrente di riposo, a consentire un certo rilevamento della corrente per la protezione da sovraccarico e ad evitare la fuga termica. La discussione diventa complessa, però, perché inizia discutendo su quanto sia importante (o meno) la corrente di quiescenza e alla fine si rende conto che si tratta più che altro della tensione attraverso il \ $ V_ {be} \ $ e / o resistenza di emettitore. La messa a fuoco quindi arriva al punto di crossover ottimale. E francamente non credo di voler entrare in tutto questo qui. Quindi lasciatemi dire che potete "giocare" un po 'con i valori e vedere cosa funziona per voi. Metti qualcosa nel tuo circuito, così puoi giocare con i valori. Non vuoi che lascino cadere troppa tensione. Ma alcuni. Forse provare qualcosa che sia compreso tra 2 e un fattore 10 in più rispetto alla tensione \ $ \ frac {kT} {q} \ $ di circa 26-30 mV come punto di partenza?

Indipendentemente da ciò, se tu " ho fatto qualche sistemazione per quelle resistenze dell'emettitore, puoi sempre metterle in cortocircuito. Potrebbe andar bene per te farlo. Ma almeno hai un posto dove andare per curare qualche "problema" osservato se lasci un po 'di spazio qui. Il mio valore di 10 \ $ \ Omega \ $ non mi ha fatto riflettere.

Ora per il caso opamp.

simula questo circuito

L'aggiunta dell'amplificatore operazionale consente di eliminare i due condensatori precedenti (utilizzati per una certa stabilità dinamica). Gestirà i cambiamenti dinamici nel carico e apporterà regolazioni per far fronte alle variazioni del carico di base dei transistor. In questo caso, vuoi che il tuo feedback negativo provenga dal nodo effettivo che vuoi sotto controllo. Questo è il tuo nodo VGND. Non vuoi controllare la tensione centrale dei tuoi due diodi. Vuoi controllare il tuo VGND e lasciare che l'opamp calcoli il resto per te. Ecco da dove viene il tuo feedback negativo. Il nodo positivo va a un partitore di tensione. Vuoi che le resistenze siano il più vicino allo stesso valore che puoi gestire, chiaramente. Ho appena usato 10k perché l'hai fatto tu e non è un cattivo valore da usare.

Inoltre, puoi collegare l'output dell'amplificatore operazionale invece a \ $ Q_2 \ $ base, o invece \ $ Q_1 \ $ base . O al centro dei due diodi, come mostrato. Non ha molta importanza qui, poiché tutti e tre questi nodi sono ben all'interno dell'intervallo di tensione di uscita dell'amplificatore operazionale e i diodi sono semplicemente "impilati". Quindi non è importante. Ho usato il punto medio dei diodi perché assomiglia di più al primo schema. (A causa dell'esperienza passata, potrei scegliere la base di \ $ Q_2 \ $ solo perché mi ricorda più dove il VAS controlla le cose in un amplificatore audio più comune.)

Potresti considerare un \ $ V_ {be} \ $ moltiplicatore tra le basi invece di due diodi come mostrato in modo da poter regolare la tensione tra le basi per un funzionamento ottimale. Questi sono costruiti da un BJT e alcuni resistori e ti permettono di armeggiare con la diffusione di polarizzazione tra le basi di \ $ Q_1 \ $ e \ $ Q_2 \ $. I diodi mostrati potrebbero non essere sufficienti, anche se di solito vanno bene. Ma diodi diversi si comportano in modo diverso ed è teoricamente possibile (mentre i coefficienti di emissione tipici per diodi vs BJT lo rendono improbabile) che tu scelga diodi che non ti porterebbero dove volevi.

Non lo farò belabor che tranne per presentare un diagramma di come potrebbe apparire:

^{simula questo circuito}

Quanto sopra, che comprende \ $ R_7 \ $, \ $ R_8 \ $, \ $ R_9 \ $ e \ $ Q_3 \ $, sostituisce i diodi. I valori mostrati per \ $ R_7 \ $, \ $ R_8 \ $ e \ $ R_9 \ $ sono completamente privi di significato, nell'esempio. In realtà devi calcolarli. Ma \ $ R_8 \ $ e \ $ R_9 \ $ impostano la differenza di tensione e \ $ R_7 \ $ compensa l'effetto Early in \ $ Q_3 \ $. Potrei dirti come calcolare tutto ciò, ma a meno che tu non abbia davvero bisogno di andare lì, mi terrò breve.

[Modifica: inoltre, tempco potrebbe essere importante. \ $ V_ {be} \ $ di \ $ Q_1 \ $ e \ $ Q_2 \ $ cambia molto con la temperatura (non insolitamente vicino a \ $ \ frac {-2.2mV \ pm 0.2mV} {^ \ circ C} \ $ dopotutto è detto e fatto sia con Ebers-Moll che con \ $ I_s \ $ tempcos.) Quindi si lavora per ottenere un qualche tipo di polarizzazione che cerchi di mantenere la corrente di quiescenza meno dipendente dalla temperatura. Ciò può comportare il legame termico dei diodi, oppure il moltiplicatore BJT di \ $ V_ {be} \ $, a \ $ Q_1 \ $ e \ $ Q_2 \ $. Le strategie esatte abbondano.]

L'output dell'amplificatore operazionale verrebbe probabilmente impostato sul nodo in cui si trova la base di \ $ Q_2 \ $, come mostrato.

(Potresti anche vai a comprare un TLE2426.)

Scrivi che sei soddisfatto di 10,8 V quando assorbi corrente dal rail positivo. Non dovresti. Ti aspetti 12V, poiché il terreno virtuale è proprio nel mezzo. La differenza deriva dalla tensione base-emettitore di Q1. Ciò può essere compensato derivando il feedback da un punto diverso, come ha sottolineato Transistor. Con la sua modifica, otterresti 12V sopra il carico.

Ma questo non risolve la tua domanda: perché non funziona affatto quando si preleva corrente dal rail negativo. La risposta è che non funziona perché non hai utilizzato un amplificatore operazionale. L'LM293 è un comparatore con uscita open-drain. Assorbe corrente, ma non la alimenta. Sostituiscilo con un vero amplificatore operazionale, come il TL081 menzionato in un'altra risposta, e i tuoi problemi sono spariti.

Se vuoi anche un buon comportamento dinamico, dovrai anche polarizzare le basi dei transistor come mostrato negli schemi da Jonk.

Modifica: ho scritto 12V perché ho trascurato il diodo di protezione D3. Tenendo conto di ciò, puoi aspettarti solo 11,7 V, ovviamente.

Che ne dici di qualcosa di simile? Questo circuito utilizza solo 1 transistor.Il terreno virtuale sarà al collezionista.

^{simula questo circuito - Schema creato utilizzando CircuitLab sup>}

AGGIORNAMENTO:

Dipende esattamente da cosa vuoi ottenere.Se si desidera ottenere una fonte di ± 12V dalla batteria da 24 V e si desidera caricare carichi approssimativamente uguali su entrambe le guide (diciamo che si desidera avere un carico di ~ 1A sulla barra + 12V e ~ 1A su barra -12V) sarà sufficiente.

Ma se vuoi avere carichi molto diversi su quei binari, allora la differenza dovrà essere dissipata in quel transistor.Diciamo che vuoi caricare 1A da + 12V e 1mA da -12V, quel transistor dovrà dissipare 12W di calore!In tal caso sarebbe forse meglio creare una sorgente di commutazione invece di questa semplice soluzione basata solo su transistor.