Hallo,
Ich habe die angehängte LED-Konstantstromschaltung aufgebaut und teste
sie gerade.
Zur Funktion:
Das Einganssignal Vin (hier 0-2V) regelt über einen OpAmp den Strom
durch eine LED. Über ein binäres Steuersignal lässt sich ein Schalter
(und damit die LED) ein und ausschalten.
Die Schaltung funktioniert eigentlich sehr gut, Spice Simulation hat
alles bestätigt, auf dem Steckbrett auch.
Nun habe ich mit dem entgültigen PCB folgendes Problem in der Praxis:
Die LED bleibt konstant an.
Der Grund: Aus irgendeinem Grund wird die Base des NPN Transistors auf
700mV hochgezogen, sobald ich sie einstecke.
Also andersherum: Steht der Aufbau, ist jedoch die LED nicht eingesteckt
(und damit der Collector floating), dann sieht alles aus wie es soll:
Das Vin-Signal: OK
Der Schalter: OK (schaltet nur wenn er soll und zieht nicht hoch)
Die Base vom NPN: Low (OK)
**Problem also: Was wie im Schaltbild gehen sollte tut es auf dem
komplexeren PCB nicht.**
Auf dem Steckbrett verwendet: BC548C - Läuft
Auf dem geätzten PCB in vierfacher Ausführung:FFB2222A (2NPN in 1 Case)
- irgendwie problematisch.
natürlich kann es wie immer alles sein, daher auch ein
Schaltplanausschnitt wo es nicht funktioniert - aber sollte. Hier
verwende ich
Als OpAmps: 4 LMC in einem SMD-Case- LMC6064
Als Schalter: 4 in einem SMD-Case- ADG712
Als NPN: 2 in einem SMD-Case - FFB2222A
Die schaltung ist soweit getestet, dass klar ist: OpAmps und Schalter
scheinen zu laufen wie geplant. Steuersignal wird bis zur Base
durchgeleitet.
Im Falle, dass ein LED-Strang aus ist, Beispiel IC2B (oberster Strang):
Am Schaltereingang (3) liegt 5V
Am Schaltersteuerpin (1) liegt 0V)
Am Schalterausgang (2) liegen
a) LED nicht eingesteckt: 0V
b) LED eingesteckt: 700mV (zufällig die typische BE forward Voltage)
Woran kann das liegen?
Vielleicht schwingt das Ganze, was bei der Schaltung sehr leicht
passieren kann. Also mal mit dem Oszi ran und messen.
Falls es schwingt, muss der OP noch HF-mäßig gegengekoppelt werden,
siehe Schaltung ganz rechts:
Beitrag "Re: Steuerbare Konstantstromquelle mit OP und Transistor"
Auch wenn es nicht schwingt, wäre die Gegenkopplung aus
Sicherheitsgründen dennoch sinnvoll. Denn Du weißt ja nicht, wie knapp
am "Abgrund" die Schaltung arbeitet.
Gruß Dietrich
Dietrich L. schrieb:> Vielleicht schwingt das Ganze, was bei der Schaltung sehr leicht> passieren kann. Also mal mit dem Oszi ran und messen.>> Falls es schwingt, muss der OP noch HF-mäßig gegengekoppelt werden,> siehe Schaltung ganz rechts:
Hallo Dietrich, danke für den Tip!
Du meinst ganz rechts in der Schaltung von yalu, den 39pF 10kOhm Lowpass
im Rückkopplungszweig?
Ich plane ja meinen Schalter mit einem 10kHz PWM Signal zu betätigen,
das möglichst kantig verlaufen soll (der LED strom sollte möglichst nahe
an einem idealen 10kHz rechteck sein).
Gibt es dazu vielleicht noch hilfreiche Anmerkungen? Kontraproduktiv?
Schaltung insbesondere dann schwing-gefärdet?
Alex schrieb:> Du meinst ganz rechts in der Schaltung von yalu, den 39pF 10kOhm Lowpass> im Rückkopplungszweig?
Ja, die Schaltung ganz rechts. Das ist aber kein Lowpass-Filter, sondern
die 10k sind zum entkoppeln, damit die 39pF überhaupt als Gegenkopplung
wirken kann und nicht über den Shunt kurzgeschlossen werden.
> Ich plane ja meinen Schalter mit einem 10kHz PWM Signal zu betätigen,> das möglichst kantig verlaufen soll (der LED strom sollte möglichst nahe> an einem idealen 10kHz rechteck sein).
Warum so hoch? Da macht nur Probleme, und sehen tust Du die Frequenz
auch bei wesentlich niedrigem Wert nicht mehr.
> Gibt es dazu vielleicht noch hilfreiche Anmerkungen?
Die ganze Schaltung ist ein Regelkreis. Und ein Regelkreis schwingt
dann, wenn bei einer Phasenverschiebung von 180° (die Gegenkopplung wird
zur Mitkopplung) die Kreisverstärkung >1 ist.
Operationsverstärker sind üblicherweise intern frequenzkompensiert,
sodass die Verstärkung bei (höheren) Frequenzen, wo die
Phasenverschiebung >180° ist, klein genug ist.
Du baust aber in den Regelkreis einen zusätzlichen Transistor ein. Der
erhöht die Kreisverstärkung und die Phasenverschiebung, damit steigt
die Gefahr der Schwingneigung.
Daher der Kondensator, der die Kreisverstärkung ab der kritischen
Frequenz wieder klein genug macht.
Die Schaltung muss also so langsam werden, dass sie nicht schwingt. Und
daraus ergibt sich die max. PWM-Frequenz (s.o. "Warum so hoch?"), die
noch einigermaßen sauber abgebildet werden kann.
Also das ganze Thema gehört in die Rubrik "Regelungstechnik".
Gruß Dietrich
Habe jetzt nicht im Detail gelesen, aber ein Tipp:
Aber kommt der OPAmp auf 0V runter? (Stichwort Rail to Rail).
Viele Op amps haben eine "Restspannung" von ein paar hundert mV.
Alex schrieb:> Ich habe das ganze jetzt nochmal auf Lochraster mit BC548C und dem> anti-swing LP aufgelötet... gleiches Problem :(
Hast Du mit Oszi gemessen? Schwingen kann das Ganze auch über
Masseschleifen, die Stromversorgung etc.:
- Ist die Versorgung der OPs mit Kondenstoren abgeblockt?
- Über welchen Weg fließt die LED-Strom (und erzeugt ggf. an
Leiterbahnen Spannungsabfälle, die dann an falscher Stelle wieder in die
Schaltung eingekoppelt werden - z.B. hebt den GND der 39kOhm-Widerstände
an)?
Ansonsten musst Du Dir die Mühe machen, die Schaltung Stück für Stück
durchzumessen und auf Plausibilität zu überprüfen.
Gruß Dietrich
Es scheint wirklich irgendwo instabil zu sein. Wenn ich nur eine LED
statt einer multiwavelength anstecke dann geht es "manchmal", dann
wieder nicht (sie bleibt an wenn die andere angehen sollte)..
Dietrich L. schrieb:> Warum so hoch?
Lock-In Verstärkung von Lichtsignal. 5Khz würden auch noch gehen aber
das macht hier wahrscheinlich keinen großen unterschied
Sepp schrieb:> Aber kommt der OPAmp auf 0V runter? (Stichwort Rail to Rail)
Der OP ist ein LMC6065, der wird als high precision und "Low Offset
Voltage: 100 μV" verkauft. Messen tue ich aber auch immer wieder (wenn
es denn nicht spinnt) 0 Volt am ausgang mit dem oszi.
Dietrich L. schrieb:> Hast Du mit Oszi gemessen?
Ja, nur.
Dietrich L. schrieb:> - Ist die Versorgung der OPs mit Kondenstoren abgeblockt?
Ja, 100nF "good design practice" an jedem supply pin ;)
Dietrich L. schrieb:> - Über welchen Weg fließt die LED-Strom (und erzeugt ggf. an> Leiterbahnen Spannungsabfälle, die dann an falscher Stelle wieder in die> Schaltung eingekoppelt werden - z.B. hebt den GND der 39kOhm-Widerstände> an)?
Verstehe ich noch nicht so ganz?
Also die 5V supply und GND plane sind relativ nah aneinander (meint: LED
Anode an 5V, strom fließt ja wie im schaltbild nur durch transistor und
1Ohm, dann direkt auf GND plane).
> Ansonsten musst Du Dir die Mühe machen, die Schaltung Stück für Stück> durchzumessen und auf Plausibilität zu überprüfen.
Mache ich schon eine weile, der rest der schaltung scheint einwandfrei
zu funktionieren (µC mit PWM, MUX zum Kanal wählen, ADG712 Schalter und
LMC6064 - alles schaltet einwandfrei solange "unbelastet" (also keine
LED angesteckt - siehe schaltplan)..
Zum Entkoppeln: Ich hatte nur 30pF Keramik da. schlimm?
Grüße und Danke für die Hilfe!
Alex
FFB2222A kann ich bei 2x110mA nicht so richtig glauben. Der wäre auch
bei weißen LEDs mit Uf~3,3V schon überlastet, bei geringerer
Flussspannung sowieso. Hast du evtl. das Layout für den FFB gemacht,
aber dann den FMB2222A eingebaut?
ArnoR schrieb:> FFB2222A kann ich bei 2x110mA nicht so richtig glauben.
wie meinst du das? der ist doch nach datenblatt auf 500mA ausgelegt?
ArnoR schrieb:> Hast du evtl. das Layout für den FFB gemacht,> aber dann den FMB2222A eingebaut?
Nein Layout und Bauteil stimmen überein (base ist "in der mitte").
Außerdem: Gleiche Schaltung mit anderem "Front-End" (BC548C Transistoren
und Entkoppelkondensator) zeigt ja leider das selbe verhalten
- Bei welchen Kreuzungen im Schaltplan gibt es denn einen Kontakt, bei
welchen nicht?
- Den 1k-Pullup-Widerstand mit Plus (statt Gnd) verbunden? Oder 1k und
1R vertauscht?
Alex schrieb:> Der OP ist ein LMC6065, der wird als high precision und "Low Offset> Voltage: 100 μV" verkauft.
Im Schaltplan hast Du den LMC6064 eingetragen. Zum LMC6065 finde ich
nichts. Tippfehler oder falsches Bauteil?
Du arbeitest mit den Eingangsspannungen nahe 0V, und treibst dahinter
einen 1k-Widerstand + wenig Transistor, kommt denn der OV noch so tief
runter?
Achim Hensel schrieb:> - Bei welchen Kreuzungen im Schaltplan gibt es denn einen Kontakt, bei> welchen nicht?
Was meinst du damit? Verbraucher die +5V und GND verbinden? Sorry -
bevor ich jetzt anfange aufzulisten frage ich lieber nochmal ;)
> - Den 1k-Pullup-Widerstand mit Plus (statt Gnd) verbunden? Oder 1k und> 1R vertauscht?
leider beides nicht
Achim Hensel schrieb:> Tippfehler oder falsches Bauteil?
Tippfehler, sorry.
Achim Hensel schrieb:> kommt denn der OV noch so tief> runter?
der ist dual betrieben auf +-5V. er sollte also ohne probleme auf die 0
kommen..
Alex schrieb:> wie meinst du das? der ist doch nach datenblatt auf 500mA ausgelegt?
Das schon, aber auch nur auf 300mW (bei 25°C Gehäusetemperatur, die du
nicht schaffen wirst). Tatsächlich ist es wegen der Erhöhung der
Gehäusetemperatur (-> Derating) viel weniger (bei 100°C nur noch 125mW).
Deine Schaltung liefert max. 110mA an die LEDs, d.h. das nur 1,3V bei
25°C (0,57V bei 100°C) an den Transistoren liegen dürfen, wenn durch
beide 110mA fließen. Das Gehäuse ist nur zum Schaltbetrieb gedacht, aber
nicht für den Analogbetrieb der Transistoren.
Was mich jetzt auch noch etwas wurmt (vielleicht hat es mit dem Problem
zu tun):
Auf dem Steckbrett funktioniert die Schaltung, da habe die die
EIngangsspannungs mit Poti eingestellt (2.2k Poti und 4k
Spannungsteiler).
Wenn ich nun mein DAC-Steuersignal statdessen anschließe sehe ich keine
Helligkeitsunterschiede bei der LED, obwohl der µC drei stufen anfährt
(und diese auch mit dem oszi am eingang messbar sind).
Ich verwende den MAX5480 im Voltage output mode (Fig 2 im Datasheet).
http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX5480.pdf
Beschaltet wie im Anhang.
Nach der Spice Simulation ganz oben sollte bei den Stufen die ich mit
dem DAC ausgebe (440mV, 1V, 1,44V) bei dem
Eingangswiderstandsspannungsteiler mit 680k und 39k ja ca 25, 50 und 75
mA durch die LED fließen.. das sollte man ja nun schon sehen?!
@Alex:
Ich hätte noch einen Vorschlag: der Basis einen Vorwiderstand
spendieren, um die Verstärkung zu reduzieren. Natürlich so klein, dass
bei Maximalaussteuerung des OP der Strom noch reicht ;-)
Ansonsten (ich sagte es ja schon) würde ich mit Oszi und einstellbarem
Taktgenerator systematisch vorgehen und die Einzelteile der Schaltung
messen, z.B.:
1. Analogschalter eingeschaltet lassen und mit einem Taktgenerator den
Stromsollwert ein/ausschalten: wie schwingt die Stromquelle ein?
2. Stromsollwert fest vorgeben und die Analogschalter mit Taktgenerator
betätigen: wie verhalten sich die Stromquellen
3. Wenn 1. geht, 2. aber Probleme hat: warum schaltest Du überhaupt den
Basisstrom ab und greifst mitten in den Regelkreis ein? Wäre es nicht
besser, am Eingang den Stromsollwert (680k + 39k) abzuschalten?
4. ...
Gruß Dietrich
ArnoR schrieb:> Deine Schaltung liefert max. 110mA an die LEDs, d.h. das nur 1,3V bei> 25°C (0,57V bei 100°C) an den Transistoren liegen dürfen, wenn durch> beide 110mA fließen. Das Gehäuse ist nur zum Schaltbetrieb gedacht, aber> nicht für den Analogbetrieb der Transistoren.
Jetzt verstehe ich dich. Das ist natürlich mist - kannst du alternativen
empfehlen? Ich habe leider ein Platzproblem, deshalb habe ich mir 2er
NPN Arrays rausgesucht...
Generell: Ob N-FET oder NPN Transistor macht in der Schaltung was für
einen Unterschied? Im anderen Thread den Dietrich gepostet hat
Beitrag "Re: Steuerbare Konstantstromquelle mit OP und Transistor" nutzt yalu ja FETs..
ich hab die Schaltung von einer QUelle die bipolare genutzt hat
Bernhard schrieb:> Bei dir steht Pin 1 bis Pin> 6 E2-B2-C1-E1-B1-C2 aber im Datenblatt steht E1-B1-C2-E2-B2-C1 ???
Aber das ist doch egal, welchen der beiden Transistoren "1" oder "2"
heißt, solange die zusammengehörigen E, B und C an der gleichen Position
sind. Und das sind sie.
Gruß Dietrich
Bernhard schrieb:> Hast du den FFB2222A richtig angeschlossen? Bei dir steht Pin 1 bis Pin> 6 E2-B2-C1-E1-B1-C2 aber im Datenblatt steht E1-B1-C2-E2-B2-C1 ???
ich hatte gerade gehofft dass es das war und mein bauteil nochmal
überprüft. wars aber wohl nicht:
Der FFB ist ja rotationssymetrisch (180°) - es macht also keinen
unterschied.
Danke aber fürs genaue hinschauen! Da ich die bauteile fast alle selber
gemacht habe kann es auch dort zu einem fehler gekommen sein.
Dietrich L. schrieb:> Ich hätte noch einen Vorschlag: der Basis einen Vorwiderstand> spendieren, um die Verstärkung zu reduzieren. Natürlich so klein, dass> bei Maximalaussteuerung des OP der Strom noch reicht ;-)
mache ich jetzt mal
Ansonsten kannste ja mal mit einem Multimeter die relevanten DC
Spannungen überprüfen, also beide Eingänge und den Ausgang des OPV, alle
drei Transistoranschlüsse und die angelegte Steuerspannung. Dann müsste
der Fehler zu finden sein.
Das ist nun einfach merkwürdig:
Angehängt ist eine Simulation, die ich im Prinzip 1 zu 1 auch nachmessen
kann:
Alles auf Steckbrett aufgebaut, als Eingangssteuerspannung V1 gibt mir
der DAC in 2 Sekunden abständen 440mV, 990mV, 1,44V. Bei Vin (in der
Simulation) ergibt das dann 24mV, 52mV, 80mV.
Das sollte nun ja auch durch die LED 24, 52 und 80 mA fließen lassen -
ein Strom den ich zwischen R1 (1Ohm) und Erde mit dem Multimeter messe.
Aber in realitas:
- die drei DAC spannungen liegen richtig an (Oszi bestätigt das)
- der Strom durch die LED liegt bei konstant 140mA (und ja, es sind auch
schon einige durchgebrannt).
Bernhard schrieb:> Dann miss doch mal bitte mit Multimeter alle relevanten Spannung,> während 140 mA fließen
Ich baue jetzt alles nochmal auf (sicherheitshalber) und dann mache ich
genau das.
Also nach Spice-Schaltbild oben exakt nachgesteckt. Resultat:
Es "funktioniert" - die LED (grüne 5mm) leuchtet in drei stufen.
Mit Oszi die Eingangsspannungen Vin gemessen:
40mV, 80mV, 120mV
mit FLUKE Multimeter Strom gemessen:
12mA, 26mA, 38mA.
Womit die Frage bleibt:
wieso nicht der simulierte (und gewünschte) Strom 24mA, 52mA, 80mA?
Alex schrieb:> Also nach Spice-Schaltbild oben exakt nachgesteckt. Resultat:>> Es "funktioniert" - die LED (grüne 5mm) leuchtet in drei stufen.> Mit Oszi die Eingangsspannungen Vin gemessen:> 40mV, 80mV, 120mV> mit FLUKE Multimeter Strom gemessen:> 12mA, 26mA, 38mA.
Und welche Spannung ist am 1R-Widerstand? Wenn dort mehr Strom fließt
(I=U/R), muss er ja irgendwo hin. So viele Wege gibt es da ja nicht...
> Womit die Frage bleibt:> wieso nicht der simulierte (und gewünschte) Strom 24mA, 52mA, 80mA?
Lass mal R4 weg. Der ist hier (ohne Schalter) nicht erforderlich. Es
könnte sein, dass der Basisstrom nicht ausreicht.
Unabhängig davon könntest Du ja messen, ob Vin und V_R1 unterschiedlich
sind und der OP-Ausgang am Anschlag ist (die Regelung also nicht mehr
regeln kann). Und am besten misst Du auch alle anderen Spannungen
(Ausgang OP, Spannung an der Basis). Irgendwo muss da ja was falsch =
nicht plausibel sein.
Gruß Dietrich
Edit: Bernhard sagte das ja auch schon ...
Alex schrieb:> Mit Oszi die Eingangsspannungen Vin gemessen:> 40mV, 80mV, 120mV> ...> wieso nicht der simulierte (und gewünschte) Strom 24mA, 52mA, 80mA?
und
Alex schrieb:> Bei Vin (in der> Simulation) ergibt das dann 24mV, 52mV, 80mV.
Da wirfst Du wohl was durcheinander...
D.h.: Bei 40mV, 80mV, 120mV müsste 40mA, 80mA, 120mA rauskommen
(R1=1Ohm).
Gruß Dietrich
Dietrich L. schrieb:> Lass mal R4 weg. Der ist hier (ohne Schalter) nicht erforderlich. Es> könnte sein, dass der Basisstrom nicht ausreicht.
R4 und R5 waren bei der messung oben jetzt noch drin - in der Schaltung
auf die es hinauslaufen soll brauch ich die ja auch(?)
Mach doch einfach mal 10 Ohm statt 1 Ohm und passe die Steuerspannung
an. Zusätzliche ungewollte (Übergangs-) Widerstände in dem Bereich kann
man nicht ausschließen, gerade bei einem Steckbrettaufbau
Alex schrieb:> Vin (+ Nichtinvertierender OPAmp eingang): 25mV 51mV 75mV> V_R1Ohm / -OpAmp: 24mV 51mV 75mV> LED-Strom: 13mA 28mA 42mA
Also wenn an 1 Ohm 24mV abfallen und ein Strom von 13mA fließt, ist das
oberfaul. Da hat schon der Herr Ohm etwas dagegen, auch wenn durch die
LED etwas weniger fließt als durch R1 (Basisstrom).
Was mit dazu einfällt (wenn die Schaltung wirklich nicht schwingt!):
1. R1 hat nicht 1 Ohm oder es gibt noch Widerstände drum herum
(Übergangswiderstände, Leitungs- bzw. Leiterbahnwiderstände, ...)
2. die Messung ist falsch (z.B. Bezugspunkt - siehe auch 3.)
3. es gibt Spannungsabfälle im GND-Netzwerk
4. Verdrahtungsfehler
5. ???
Gruß Dietrich
Jetzt langsam bin ich mit meinem latein am Ende...
Der aktuelle Stand: Ich habe mein entworfenes Evaluationsboard (für die
große Schaltung inklusive Konstantstromquellen) erweitert - den alten
Teil mit Stromquellen herausgenommen und ein neues Teil gelayoutet und
angekabelt - das von der Schaltung her exakt mit der vom Steckbrett
übereinstimmt.
Resultat: Das selbe wie heute morgen. Von den 4 DAC-Steuerlevels ist bei
der LED nichts zu sehen. Wenn ich das vorgesehene 10kHz PWM-Signal zum
Steuern nehme, ist die LED immerhin auch mit 10kHz Rechteck angesteuert,
wenn der MUX sie gerade ausgewählt hat. Von den in dieser Phase
durchgewechselten 4 DAC levels ist allerdings nichts zu merken, die LED
ist dann konstant mit ca. 70mA bestromt.
Wenn sie allerdings inaktiv sein sollte ist sie es
a) manchmal tatsächlich
b) Manchmal nicht (und leuchtet fröhlich auf 140mA)
Der zweite zweig (die zweite LED z.B. der Multi-Wavelength LED) macht
ähnliches.
Dietrich L. schrieb:> 2. die Messung ist falsch (z.B. Bezugspunkt - siehe auch 3.)> 3. es gibt Spannungsabfälle im GND-Netzwerk
Lieber Dietrich, ich habe irgendwie das Gefühl du könntest richtig
liegen. Ich weiß aber ehrlich gesagt nicht wo/wie ich das überprüfen
sollte. Manchmal wird man ja betriebsblind aber:
Ich habe eine große GND-Plane und ein symmetrisches +-5V supply. Mit
virtuellen Massen z.B. spiele ich nicht herum. Die Spannung wird aus
zwei 9V Blocks erzeugt.
Im Anhang habe ich jetzt mal den Teil meiner Schaltung komplett
angefügt, der irgendwie von belang sein könnte. Wie ihr seht ist das
schon recht komplex (im grunde aber simpel).
Wenn da irgendwer die Fehler-Ursache findet die dazu führt, dass ich
meine LEDs wie geplant DAC-steuerbar auf 10Khz PWM laufen lassen kann
(so wie die Schaltung es eigentlich vorsieht): Ich wäre ihm was
Schuldig! Z.B. einen kostenlosen 3D-Druck von einem kleinen Mesh ;-)
Nach 10 Stunden Fehlersuche mache ich jetzt mal morgen weiter.
Dietrich L. schrieb:> Was mit dazu einfällt (wenn die Schaltung wirklich nicht schwingt!):
Auch hier: Wie / an welchen Stellen würdest du auf Schwingung prüfen?
>an welchen Stellen würdest du auf Schwingung prüfen?
OPV Ausgang, außerdem Kollektor des Transistors, der die Diode schaltet
Du musst systematisch vorgehen. Dietrich hat ja schon geschrieben: 1
Ohm, 24mV und 13mA können nicht sein. Offenbar liegt ein Jumper in Reihe
zu den 1 Ohm, miss halt mal die Spannung über Widerstand und Jumper.
Wenn das OK ist, dann weiter zum OPV und dort die (-)Eingangsspannung
gegen Masse gemessen.
Ich würde gar nicht groß mit dem DAC rumspielen, sondern lieber die
Schaltung in den Zustand bringen, wo sie nicht das tut was sie soll und
erstmal den Fehler finden.
Alex schrieb:> Wenn da irgendwer die Fehler-Ursache findet die dazu führt
So direkt finde ich keine, aber ich würde den Schalter ADG712 an eine
andere Stelle setzen. Ich habe das ja schon mal vorgeschlagen:
Dietrich L. schrieb:> warum schaltest Du überhaupt den> Basisstrom ab und greifst mitten in den Regelkreis ein? Wäre es nicht> besser, am Eingang den Stromsollwert (680k + 39k) abzuschalten?
Das wäre eine für mich überschaubarere Lösung. D.h.: Der Stromregler
arbeitet immer und immer mit gleichen Bedingungen. Der Schalter ADB712
liegt dann parallel zum 39kOhm-Widerstand. Abschalten geht dann mit
Kurzschließen des Widerstands: Stromsollwert = 0 (die Logik ist
gegenüber jetzt dann natürlich invertiert).
Auch wenn bei der jetzigen Lösung das Verhalten nicht wirklich plausibel
ist würde ich das mal probieren.
Gruß Dietrich
PS: Alex, in welcher Gegend bist Du? Vielleicht lässt sich da was
arrangieren, das Thema ist zumindest interessant ...
Hallo Bernhard und Dietrich, danke für eure Hilfe soweit, ich bin heute
leider zeitlich zum testen gesperrt und kann erst abends/morgen
weitermachen daher bitte ich darum nicht "wegzulaufen" - ich werde
testen und auch eure Vorschläge mit einbeziehen!
Dietrich L. schrieb:> PS: Alex, in welcher Gegend bist Du?
Karlsruhe. Liegt das zufällig in deiner Nähe? ;)
Alex schrieb:> Karlsruhe. Liegt das zufällig in deiner Nähe? ;)
Ich bin knapp 70km nördlich von Dir. Falls Interesse kannst Du Dich ja
mal p/eMail bei mir melden (ich bin ja angemeldet ;-).
Gruß Dietrich
Dietrich L. schrieb:> Also wenn an 1 Ohm 24mV abfallen und ein Strom von 13mA fließt, ist das> oberfaul.
Ich habe eben beim Steckbrett-Schaltung auseinander montieren die
widerstände nachgemessen um sie zurück zu sortieren und siehe da:
Der vermeintliche 1% 1Ohm Widerstand lag bei 1,85 Ohm. Damit wäre wohl
auch das Stromproblem erklärt.
Angeschlossen an das Evaluationboard mit OpAmps und Schaltern fängt es
wieder an sich daneben zu benehmen - weshalb ich jetzt dem Hinweis von
Dietrich nachgehe
Dietrich L. schrieb:> So direkt finde ich keine, aber ich würde den Schalter ADG712 an eine> andere Stelle setzen. Ich habe das ja schon mal vorgeschlage
der ohnehin (auch sollte es nicht das Problem lösen) sehr logisch und
vorteilhaft zu sein scheint. mein verdacht ist aber auch dieser
vermaledeite schalter. Also: Jetzt wird ein neues board geätzt mit
schaltern an den Opamp-Eingängen statt im Regelkreis, hoffen wir mal,
dass das nützt.
So und nun das update:
Dietrichs Tipp war es - der Schalter im Regelkreis hat es verhunzt. Das
an sich ist schon recht interessant, die idee den Schalter an diese
Stelle des Stromreglers zu setzen hatte ich nämlich aus einer Design
Note einer wissenschaftlichen Veröffentlichung.
Alle vier parallelen Stromregler funktionieren nun: Sie sind aus, wenn
sie aus sein sollten und regeln den Strom wenn sie an sind auf den am
eingang liegenden DAC wert.
Eine Einschränkung: Aus dem Referenz-Steuer-Rechtecksignal wird ein
Dreieck. Das allerdings ist noch ein Problem, das ich lösen muss. Wenn
hier jemand tips hat, ich wäre sehr dankbar. Im Anhang sieht man die
schaltung wie sie nun in vierfacher ausführung bestückt ist - und das
Referenzsignal (gelb) sowie die Spannung an der LED-Kathode.
Anmerkungen:
1. Dass der OpAmp schnell genug ist ist eigentlich erwiesen, der hat
auch bei steckbrett-tests mit leicht anderer Beschaltung das Rechteck
wieder ausgespuckt (wir reden hier ja nur von 10kHz)
2. den 10pF Gegenkoppelkondensator habe ich auch schon herausgenommen,
an dem liegts wohl leider nicht.
Bereits am OP+ Eingang ist das Signal unsauber...
Nun liegt zwischen dem sauber nachgemessenem PWM Signal am
Schalter-Eingang und dem OP+ Eingang nur der Schalter und der
Spannugsteiler... aber keine Kapazität..?
stefan schmitt schrieb:> schalter Eingang
Das ist im spice modell so nicht ersichtlich, in der eagle schaltung
weiter oben schon und vielleicht missverständlich geschrieben, sorry:
Mit schaltereingang ist das steuersignal des Schalters gemeint (also so
gesehen weder ein- noch ausgang sondern "gate")
wenn du kannst, opamp entfernen, erneut signal messen, dann sollte
iegentlich das C verhalten verschwinden, falls nciht hast du schon
vorher ein Problem, ansonsten eventuell das C das der Eingangspin des
Opamp bildet, irgendwo muss es ja herkommen.
Alex v. L. schrieb:> Bereits am OP+ Eingang ist das Signal unsauber...> Nun liegt zwischen dem sauber nachgemessenem PWM Signal am> Schalter-Eingang und dem OP+ Eingang nur der Schalter und der> Spannugsteiler... aber keine Kapazität..?
Doch: Tastkopf des Oszi, Kapazität des Schalters und Eingangskapazität
des Op-Amp.
Wie weit diese Kapazitäten hier relevant sind, kannst Du ja so testen:
- Mach den Spannungsteiler niederohmiger und schau, ob sich die Zeiten
proportional ändern.
Grundsätzlich gilt halt: wenn man schnell schalten will, braucht man
mehr Strom...
In dem Zusammenhang: Warum ist der Spannungsteiler eigentlich so
hochohmig? Kann der DAC nicht soviel treiben? (Im Notfall kannst Du ihm
ja noch einen Impedanzwandler spendieren).
Gruß Dietrich
Alex v. L. schrieb:> Anmerkungen:> 1. Dass der OpAmp schnell genug ist ist eigentlich erwiesen, der hat> auch bei steckbrett-tests mit leicht anderer Beschaltung das Rechteck> wieder ausgespuckt (wir reden hier ja nur von 10kHz)
Vielleicht gilt das ja jetzt nicht mehr, weil Du (nach meinem Vorschlag)
R6 eingebaut hast. Das reduziert die Kreisverstärkung (falls Schwingen
das Problem ist), erfordert aber einen größeren Output-Voltage-Swing.
Und die Slew-Rate ist mit typ. 35V/ms (Millisekunde!) angegeben. Bei
z.B. 10µs wären das ein Ausgangshub 0,35V. Und der Wert gilt bei "AC
Electrical Characteristics: ... (3) V+ = 15V. Connected as Voltage
Follower with 10V step input". Da könntest Du an die Grenze der OP-Amp
kommen, denn der allerschnellste ist der LMC6064 nicht...
Aber Du kannst ja mal R6 verkleinern (und R4 sowieso entfernen - der hat
hier keinen Sinn mehr, wenn der Schalter "vorne" ist) und das Verhalten
beobachten.
Gruß Dietrich
Rechne doch mal zurück: Wieviel Kapazität "brauchst" du bei 680k
Ladewiderstand, um die Flanken so weit (wenn ich das richtig sehe ca.
20µs) zu verschleifen?
Grobe Abschätzung: Ein RC-Glied hat nach 5*R*C einen Sprung des
Eingangssignals nachvollzogen. Hier wäre R*C = 4µs, die Kapazität also
4/680*10^-9 F, das sind ca. 6pF. Soviel Eingangskapazität hat der OP
zusammen mit deinen Kabeln sicherlich.
MfG, Arno
Dietrich L. schrieb:> In dem Zusammenhang: Warum ist der Spannungsteiler eigentlich so> hochohmig? Kann der DAC nicht soviel treiben?
Der war mal niedrigohmig (18k und 1k) aber: Richtig, der DAC kann nicht
viel treiben und hat eine Ausgangsimpedanz von 10k im Voltage Mode. Und
da ich vier (später 8) Stromregler und damit spannungsteiler parallel
liegen habe war das viel zu wenig. Mit der Konfiguration wie oben (680k
und 68) bricht das DAC signal nur minimal vom sollwert weg.
Außerdem gilt grundsätzlich für die Schaltung: Das ganze soll später
Batteriebetrieben sein. Deshalb möglichst hohe Rs und wenig Bauteile.
Dietrich L. schrieb:> Aber Du kannst ja mal R6 verkleinern (und R4 sowieso entfernen - der hat> hier keinen Sinn mehr, wenn der Schalter "vorne" ist) und das Verhalten> beobachten.
Mache ich jetzt gleich.
Arno schrieb:> Grobe Abschätzung
Danke!
Dietrich, mein Retter und Helfer.
Den Pulldown R4 entfernen hat im signal keinen unterschied gemacht (war
aber ja zu erwarten) - bei der Strombegrenzung R5 hat es sich gleich
gezeigt.
Nun habe ich R5 von 1k auf 220Ohm runtergeschraubt, niedriger geht
nicht, ohne dass der OP an den ausschlag regelt.
Das ganze sieht schon viel besser aus aber immer noch nicht so, wie ich
es mir wünsche. Man beachte auch, dass ich im Oszi-Shot nur noch 2,5kHz
PWM laufen lasse. Gewollt waren eigentlich 10kHz, 5 wären OK, 2,5
unterste grenze.
Die Frage ist nun: Wie könnte man das ganze noch verbessern?
Kennt ihr gute schnellere Alternativen zum LMC6064/84 sofern das was
hier zu sehen ist jetzt wohl am OPAmp liegt? Ich brauche eben
- sehr niedrigen Offset
- geringen Stromverbrauch
- 4 OPs in einem Gehäuse
Aber irgendwas sagt mir, dass das Signal so wie es jetzt steht auch mit
dem LMC6064 noch schneller ginge...
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