Spannungsregelung instabil unter Last

[Tobias (Gast)]

Hallo,
Ich habe eine Strom- und Spannungsregelung aufgebaut. Im Leerlauf 
funktioniert die Schaltung, wird unter Last jedoch instabil. Ich hab 
schon versucht die Phase mit einem Kondensator zwischen Ausgang und 
Inv.Eingang zu korrigieren. Das ändert jedoch nicht viel. Kapazitive 
Last am OPV hab ich keine.
Die Frequenz im Bild ist übrigens falsch. Das sollten eher 200kHz sein.
Die Kapazität am Ausgang ist ein Keramik Kondensator.
Ich weiß das 2mV schon sehr wenig sind aber das Ziel ist eine Auflösung 
von 1mV. Das Rauschen sollte schon kleiner 1LSB sein.
Hoffe es kann mir jemand einen Tipp geben wie ich die Schaltung 
stabilisieren kann. Vielleicht reicht ja eine bessere Filterung.
Große Änderungen kann ich leider nicht durchführen da alles auf einer 
Platine aufgebaut ist.

PS: Die Messung wurde mit der Oszimasse direkt an der Tastkopfspitze und 
einer Bandbreitenbegrenzung von 10MHz durchgeführt.

Lg,
Tobias

[ArnoR (Gast)]

Tobias schrieb:
> Kapazitive Last am OPV hab ich keine.

Aber in der Schleife den C25. Dazu hast du 2 OPVs mit nicht sonderlich 
großer Phasenreserve in der Schleife und einer (IC11A) läuft mit großem 
Quellwiderstand. Etwas entschärft wird die Sache durch die Verstärkung 
von 5.

Bei Leerlauf ist die Steilheit von Q7 auch klein (Ic=1mA), bei größeren 
Strömen steigt die an und somit auch die Verstärkung in der Schleife -> 
Schwingneigung nimmt zu.

Ich würde mal kleine Kondensatoren über die 50K an IC11A legen.

[Helmut S. (helmuts)]

Du musst einen C20 beim IC11B einbauen. Der hat laut Schaltplan im 
Momnet 0pF. Fang mal mit 100pF an und erhöhe den Wert so lange bis es 
nicht mehr schwingt. Das musst das du dann mit verschiedenen Lasten 
testen. Zum Schluß nimmst du dann mindestens den doppelten Wert.

Du solltest auch bei der Stromregelung mal testen ob die schwingt 
(IC11C).

[MaWin (Gast)]

Tobias schrieb:
> Spannungsregelung instabil unter Last

Deine Regelung ist keine Regelung,
die OpAmps IC11B IC11C verstärken nicht sondern integrieren.

Zum Verstärken sollte die Verstärkung über dem OpAmp mit einem R1/R2 
Feedback Netzwerk festgelegt werden.

Tobias schrieb:
> Große Änderungen kann ich leider nicht durchführen da alles auf einer
> Platine aufgebaut ist.

Dann schmeisst du die eben weg.

Der LM334 regelt eher langsam, ist also eher eine "Belastung" als eine 
'Belastung', ähm. So was ist einfacher, schneller und regelt ebenfalls 
den Strom:
[pre]
       V_out
        |
  0V --|< NPN
        |E
        R
        |
       V-
[pre]
Ein Q5 BC857 mit 25mA bei 0V Ausgangsspannung müsste 0.6 Watt verheizen, 
der hält nur 0.25W aus.

Und so weiter, jede Menge Designfehler.

[ArnoR (Gast)]

Helmut S. schrieb:
> Du musst einen C20 beim IC11B einbauen. Der hat laut Schaltplan im
> Momnet 0pF.

Hat er doch schon erfolglos versucht:

Tobias schrieb:
> Ich hab
> schon versucht die Phase mit einem Kondensator zwischen Ausgang und
> Inv.Eingang zu korrigieren. Das ändert jedoch nicht viel.

[Helmut S. (helmuts)]

Wo kommt denn die Eingangsspannug her?
Eventuell gar aus einem DC/DC-Wandler der genau mit der Frequenz läuft 
die man am Ausgang jetzt sieht?

[Tobias (Gast)]

Helmut S. schrieb:
> Eventuell gar aus einem DC/DC-Wandler der genau mit der Frequenz läuft
> die man am Ausgang jetzt sieht?

Ja stimmt, hier ein Bild wo man die sieht. Ist aber eine andere 
Frequenz.

MaWin schrieb:
> Deine Regelung ist keine Regelung,
> die OpAmps IC11B IC11C verstärken nicht sondern integrieren.

Sind doch zwei P-Regler. Für die Spannungsregelung mit einer Verstärkung 
von 1/5. Hier wird halt nicht der Ausgang des OPVs geregelt, sonder der 
Ausgang der Schaltung. Die Transistoren habe ich somit mit in die 
Schleife genommen.

MaWin schrieb:
> Ein Q5 BC857 mit 25mA bei 0V Ausgangsspannung müsste 0.6 Watt verheizen,
> der hält nur 0.25W aus.

Hab ich schon geändert. Nur nicht im Schaltplan.

ArnoR schrieb:
> Ich würde mal kleine Kondensatoren über die 50K an IC11A legen.

Hab ich versucht. Bei 180p ist die Schwingung schon größer geworden. 
Also nur noch kleiner bis die dann vernachlässigbar sind.

[Tobias K. (tobias_k720)]

Helmut S. schrieb:
> Du musst einen C20 beim IC11B einbauen. Der hat laut Schaltplan im
> Momnet 0pF. Fang mal mit 100pF an und erhöhe den Wert so lange bis es
> nicht mehr schwingt. Das musst das du dann mit verschiedenen Lasten
> testen. Zum Schluß nimmst du dann mindestens den doppelten Wert.

Hier ein Bild mit 1nF. Hab ich schrittweise erhöht von 10p. Wie man 
sieht wirds schlimmer.

Darum glaube ich eben dass es keine Problem mit kapazitiven Lasten an 
IC11B gibt.

[MaWin (Gast)]

Tobias schrieb:
> Sind doch zwei P-Regler.

Nein.

Einer der "Regler" ist stets wirkungslos (weil seine Diode sperrt und 
keine Auswirkung auf den Regelkreis zulässt).

Für die extrem lange und langsame Regelstrecke (Sollwertvorgabe, 
Fehlerintegrator, Diodenkombinierer, Stromquelle, Leistungstransistor, 
Ausgangselko, Instrumentenverstärker und Feedback) ist der OpAmp nicht 
passend kompensiert.

Und dann pfuscht ihm auch immer noch der LM334 rein, der auch noch 
regelt.

Zudem fehlt dem Stromregler der Ausgangelko, der Elko davor fügt nur 
einen lästigen Pol ein.

Dein Weg zum unter unterschiedlichen Lasten stabil regelnden 
Labornetzteil ist noch weit.

[Helmut S. (helmuts)]

Helmut S. schrieb:
> Eventuell gar aus einem DC/DC-Wandler der genau mit der Frequenz läuft
> die man am Ausgang jetzt sieht?

Ja stimmt, hier ein Bild wo man die sieht. Ist aber eine andere
Frequenz


Woher weißt du die Frequenz des Schaltreglers?
Sag nicht, weil du das berechnet hast. Messen zählt.
Wie sieht die Eingangsspannung des Netzteils aus (Oszibild)?

[Christian L. (cyan)]

Damit C20 und C21 wirksam werden können, fehlen sowieso Widerstände an 
den invertierenden Eingängen. Aktuell sind sie fest mit den 
niederohmigen Ausgängen der OPVs verbunden. Die Spannung wird also 
ausschließlich durch die OPVs der Spannungs- und Strommessung 
vorgegeben. Der Ausgang der Regel-OPVs kann somit nicht auf die Eingänge 
zurückwirken.

[Tobias K. (tobias_k720)]

Helmut S. schrieb:
> Woher weißt du die Frequenz des Schaltreglers?
> Sag nicht, weil du das berechnet hast. Messen zählt.
> Wie sieht die Eingangsspannung des Netzteils aus (Oszibild)?

Gemessen. Hier der Beweis :) 1MHz

MaWin schrieb:
> Einer der "Regler" ist stets wirkungslos (weil seine Diode sperrt und
> keine Auswirkung auf den Regelkreis zulässt).

Ist ja auch der Sinn der Sache.

MaWin schrieb:
> der Elko davor fügt nur
> einen lästigen Pol ein.

Wie soll der einen Pol in meine Schleife einfügen wenn er doch garnicht 
drin ist?

Und es sind garantiert P-Regler. Ich könnte ja statt des Inst.verstärker 
einen Spannungsteiler nehem. Dann noch einen OPV nehmen der den 
Längstransitor dirket treiben kann. Sieht dann doch aus wie ein 
P-Regler.

[MaWin (Gast)]

Tobias K. schrieb:
> Wie soll der einen Pol in meine Schleife einfügen wenn er doch garnicht
> drin ist?

Von C25 hast du nicht erwähnt, daß er entgegen dem Schaltplan nicht drin 
sein soll.

> Und es sind garantiert P-Regler.

Na dann ist ja alles gut, spiel noch schön weiter.

[Tobias K. (tobias_k720)]

MaWin schrieb:
> Zudem fehlt dem Stromregler der Ausgangelko, der Elko davor fügt nur
> einen lästigen Pol ein.

C24 und C25 sind beide drin. Ich meinete C24 erzeugt keinen Pol in 
meiner Schleife.
Willst du vorschlagen den Kondensator direkt an denn Ausgang und nicht 
gleich an den Transistor? Pol hab ich dann aber trotzdem.

MaWin schrieb:
> Na dann ist ja alles gut, spiel noch schön weiter.

Wieso denn so trozig?

MaWin schrieb:
> Und dann pfuscht ihm auch immer noch der LM334 rein, der auch noch
> regelt.

Um das zu beantworten hab ich die rausgenommen.
Kein Unterschied. Nur im Lehrlauf hab ich dann größeres Rauschen.