Hi, ich habe hier eine relativ simple Schaltung. Später soll daraus mal ein Spannungsregler entstehen. Vref ist momentan einfach mein Labornetzeil mit dem ich eine Referenzspannung vorgeben kann. Der OpAmp sollte die Gatespannung am Mosfet so nachregeln, dass die Spannung am nicht-invertierenden Eingang genauso hoch ist wie die am invertierenden Eingang. An den Ausgängen der Schaltung befindet sich derzeit ein 100nF Kondensator und ein kleines Glühlämpchen als Last. Vielleicht 100mA bei 12V. Der OpAmp wird mit der 12V Eingangsspannung gespeist. Wenn ich allerdings mit meinem Multimeter mal zwischen Ausgang und Referenzspannung messe dann ergibt sich wenn das Glühlämpchen drinsteckt im Bereich bis 10V eine Spannung von bis zu 1V, die Spannung am Ausgang der Schaltung ist also größer als gewollt und das kann ja irgendwie nicht sein. Der OpAmp müsste die Gatespannung erhöhen damit der FET nicht mehr so stark durchschaltet und sich die Ausgangsspannung der Referenzsspannung wieder angleicht. Auch mit einer höheren Versorgungsspannung des OpAmps erreiche ich keine Besserung. Ohne Last am Ausgang scheint es zu funktionieren. Wo liegt hier der Fehler? lg PoWl
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Deine Überlegungen sind richtig, du hast nur + und - verstauscht -> siehe Spannungsfolger.
Der MOSFET ist etwas merkwürdig gezeichnet - normalerweile legt man den Gate-Anschluss auf die Seite vom Source.
yaq wrote: > Deine Überlegungen sind richtig, du hast nur + und - verstauscht -> > siehe Spannungsfolger. Nein, passt schon, ist ein P-Kanal FET. Das Problem liegt vermutlich daran, dass der LM358 kein Rail-2-Rail Typ ist, und daher den Mosfet nicht ganz sperren kann. Weiterhin kann es sein, dass die Schaltung schwingt. Das müsste man mit einem Oszilloskop nachmessen, oder (falls kein Oszi vorhanden ist) mit einem Multimeter im AC Bereich, dass über einen Kondensator angeschlossen ist.
Mit Sicherheit schwingt deine Schaltung. Da der Mosfet in Sourceschaltung betrieben wird erhoeht sich die Gesammtverstaerkung in deinem Regelkreis. Der LM358 ist zwar intern Frequenzkompensiert fuer eine Gegengekoppelte Verstaerung von 1. aber dein Mosfet fuegt weitere Verstaerkung hinzu. Folge daraus: Bei einer gesammten Phasendrehung von 0 Grad (Schwingbedingung) ist deine Verstaerkung groesser eins. Abhilfe kannst du schaffen in dem du eine zusaetzliche Frequenzkompensation in deine Schaltung einfuegst. Z.B in dem du einen kleinen Kondensator von einigen nF zwischen Ausgang des OPs und seinem (-) Eingang schaltest und zwischen (-) Eingang und Referenzspannungsquelle noch einen Widerstand von einige KOhm. Die Werte kannst du mit ein bisschen Experimentiern rausfinden. Bedenke auch das die Schaltung bei einer bestimmten Last schwingen kann und bei einer anderen nicht. Auch bringen hier kapazitive Lasten am Ausgang eine weitere Phasendrehung mit in Spiel.Du must halt diese RC-Glied am OP so auslegen das die Schaltung unter allen Lasten am Ausgang stabil arbeitet. Gruss Helmi
Danke euch allen. Ich hab eben mal mit dem Oszi nachgemessen und die zusätzliche Frequenzgangkompensation eingebaut. Die Schwingungen sind jetzt verschwunden :-)
Haben Bipolar-Transistoren bessere Regeleigenschaften als MosFETs? Immerhin muss beim Mosfet immer das Gate vom OpAmp umgeladen werden.
in deiner schaltung wäre ein bipolarer transistor dahingend besser, dass deine lastkapazität, die der opamp sieht, kleiner ist. dann kommt der opamp aus der internen kompensation nicht so schnell raus. allerdings hast du auch mit einem bipolaren transistor eine gewaltige verstärkung am "gesamt-ausgang" -> du musst sowieso extern kompensieren.
OK danke, würde es Vorteile bringen wenn ich gleich einen Leistungs-OpAmp nehme? Wie geht man vor wenn auf sich ändernde Eingangssignale schnell reagiert werden muss? z.B. wenn man ein hochfrequentes Rechteck-Signal von einem Funktionsgenerator um den Faktor 1-10 verstärken möchte. Eine zusätzliche Frequenzgangkompensation würde hier die Kurvenform ja vernichten. Wie richte ich mein Netzteil darauf aus, dass es schnell auf Laständerungen reagiert? Gibts irgendwo eventuell sogar ein Buch oder Internetseiten, die sich mit dem Thema ausführlich beschäftigen? Noch eine Frage: Wie ist eine Strombegrenzung per Shuntmessung dann zu realisieren? Ich dachte mir, einen Mess-Shunt in die Masseleitung. Dann per OpAmp schauen ob die Shuntspannung gerade ein gewisses Maß überschreitet und wenn ja, versuchen die Spannung am invertierenden Eingang zu senken. lg PoWl
>Wie geht man vor wenn auf sich ändernde Eingangssignale schnell reagiert >werden muss? z.B. wenn man ein hochfrequentes Rechteck-Signal von einem >Funktionsgenerator um den Faktor 1-10 verstärken möchte. Eine >zusätzliche Frequenzgangkompensation würde hier die Kurvenform ja >vernichten. Dazu nimmt man andere Schaltungen. Stichwort: Breitbandverstaerker. Dabei werden die einzelnen Stufe nicht mit einer ueber alles Gegenkopplung stabilisiert sondern jede Stufe fuer sich. Auch werden dort auch Massnahmen getroffen (mittels kleine C oder Induktivitaeten) um die Bandbreite zu erhoehen. Um einen guten Verstaerker zu konstruieren muss schon einiges an Arbeit da rein stecken. >Wie richte ich mein Netzteil darauf aus, dass es schnell auf >Laständerungen reagiert? In dem man die Frequenz des Komensationsgliedes moeglichst hoch ansetzt. >Gibts irgendwo eventuell sogar ein Buch oder Internetseiten, die sich >mit dem Thema ausführlich beschäftigen? Sicher gibt es Buecher zu Regelungstechnik. Aber die sind sehr mit Mathematik belastet. >Noch eine Frage: Wie ist eine Strombegrenzung per Shuntmessung dann zu >realisieren? Ich dachte mir, einen Mess-Shunt in die Masseleitung. Dann >per OpAmp schauen ob die Shuntspannung gerade ein gewisses Maß >überschreitet und wenn ja, versuchen die Spannung am invertierenden >Eingang zu senken. Die Stromregelung geht in etwa wie die Spannungsregelung. Das mit dem Mess-Shunt ist schon mal in Ordnung. Du kannst aber entweder die Spannung regeln oder den Strom. Das heist bei einer bestimmten konstellation schaltet das Netzteil selber von der U-Regelung zur I-Regelung um. Z.B. du willst 10V am Ausgang und der maximale Strom soll 1A betragen. So lange du unter 1A bleibts hat der U-Regler das sagen ab 1A uebernimmt dann der I-Regler . Gruss Helmi
Theoretisch könnte mann alles breitbandig auslegen, also z.B. einen schnellen OPV, mit stromstarkem Ausgang (wegen der schnellen Gateumladung). Und dann macht man eine bestimmende Zeitkonstante mit rein, die sozusagen die obere Grenzfrequenz bestimmen soll. Dazu könnte man auch das Gate des Mosfets mißbrauchen, dem man einen R vorschaltet (RC-Tiefpaß). Das Problem ist eigentlich immer, daß in einer solchen Schaltung immer mehrere solcher Tiefpässe drin sind (jeder einzelen Transistor im OPV ist ein solcher), die aneinandergekettet die Phase bereits bei relativ geringem Verstärkungsverlust in der nähe der einzelnen Grenzfrequenzen (somit v immer noch größer 1) auf 180° bringen. Deswegen versuchen, einen bestimmtenden Tiefpaß einbauen, der die Phase ab einer bestimmten Frequenz zunemhmend auf 90° erst dreht, dann dort trotzdem mit zunehmender Frequenz verbleibt, aber die Verstärkung weiter sinkt. Erst bei höheren Frequenzen setzen langsam die anderen Tiefpässe ein, wo man dann so langsam aber die Kreis-Verstärkung von 1 unterschritten haben sollte, wo dann eine weitere Phasenverschiebung egal sein sollte. Da wir es hier aber mit einem Netzteil zu tun haben, wo kapazitive Lasten dran sein können, wird das ganz natürlich wieder etwas komplizierter.
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