Opamp / Mosfet - heftige Oszillation

Holger L. schrieb:

Jetzt habe ich fleißig die Datenblätter von den MOSFET gelesen. Die meisten sind für den Schaltbetrieb optimiert. Da gib es die Safe Operation Area nicht her, im linearen Betrieb Leistung zu verheizen. Deswegen der IXTP15N50L2 von Littlefuse, der ist für sowas gemacht.

https://www.mouser.de/datasheet/2/240/ixyss05801_1-2272383.pdf

Problem: Heftige Oszillation am Shunt, gemessen per SMB-Buchse U9. Siehe Grafik. Gemessen bei 500mV

Weine nicht, wenn dein Mosfet schwingt, Tam, Tam, Tam, Tam ;-)

am Opamp(+)-Eingang und 1 Ohm Shunt, also einem Laststrom von 500 mA. Die Messung variiert mit der Spannung am Drain und eingestelltem Strom.

Der Schaltplan ist anbei.

Fail. Deine Frequenzgangkompensation taugt nix. 1 (EIN) Ohm und 10 uF? NO!!! Es fehlt der Reihenwiderstand zwischen Shunt und OPV! Siehe

Und der Kondensator gehört DIREKT an den Ausgang de OPV, nicht ans Gate hinter den Längswiderstand!

https://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Konstantstromquelle_mit_Operationsverst%C3%A4rker_und_Transistor

Der Opamp ist gesockelt, steckt also auf einer daumennagelgroßen Platine. Dadurch kann ich einfach verschiedene Opamps testen.

Wozu der Kram? Ein oller LM358 reicht und ist handzahm. Der braucht auch keine negative Versorgung, 0V reichen.

Ich kriege diese Schwingung nicht gedämpft. Hab ihr Lösungsideen?

KISS!

Also doch nur wieder hoffnungslos overengineerter Bullshit!

Holger L. schrieb:

Problem: Heftige Oszillation am Shunt,

Du wirst schon zwischen shunt und Kompensationsnetzwerk Ci Rp einen Widerstand Rx machen müssen, sonst degradierst du das Kompensationsnetzwerk zum Boucherot-Glied

1

        +12V

2

         |

3

  +------(---------R------------+--o Last

4

  |      |                      |

5

Poti----|+\                     |

6

  |     |  >--+--R6---+--------|I PowerMOSFET

7

  |  +--|-/   |       |         |S  auf KK

8

  |  |   |    Ci      |BC547    |

9

  |  |   |    |       >|--100R--+

10

  |  |   |    Rp     E|         |

11

  |  |   |    |       |         |

12

  |  +---(----+--Rx---(---------+

13

  |      |            |         |

14

  |      |            |       Shunt

15

  |      |            |         |

16

  +------+------------+---------+--

Und natürlich sind OpAmps stabil für kapazitive Lasten nicht zu verachten

OpAmp für hohe kapazitive Last: LT1363 (LT), LM8261/8272/6161/6261/6361/6362/6364/6365 (NS), TLE2141/2142/2144 (TI single supply 44V 0.5mV 10nF 27V/us) AD817/826/827/847/848/849 (Analog) http://www.analog.com/library/analogDialogue/archives/31-2/appleng.html MC34071/MC34072 (OnSemi single supply) http://www.ti.com/lit/an/sloa013a/sloa013a.pdf http://designtools.analog.com/dt/stability/stability.html MIC920 (5-18V 3000V/us 80MHz Micrel) LTC6260 (1.8-5.25V, 20uA 400uV) OPA197/2197/4197 (36V 1nF 20V/us 100uV)

Und der 'R6' ist bei dir falsch.

Was ist eigentlich der Grund, da einen MOSFet zu nehmen? Die Schaltung mit einem klassischen BJT ist viel einfacher zu handeln und braucht lediglich ein wenig Steuerstrom. Mit einem kräftigen Transistor ist das in Nullkommanichts spielbereit.

Matthias S. schrieb:

Was ist eigentlich der Grund, da einen MOSFet zu nehmen?

Die Genauigkeit.

Die Schaltung mit einem klassischen BJT ist viel einfacher zu handeln

Was ist daran einfacher? Der Aufbau ist ja (bis auf die Dimensionierung der passiven Komponenten) praktisch gleich. Wenn man die Schaltung (wie der TE) grob falsch aufbaut, funktioniert sie auch mit einem BJT nicht. Macht man alles richtig, funktioniert sie auch mit einem Mosfet.

Achte auf die Polung von C4.

Matthias S. schrieb:

Was ist eigentlich der Grund, da einen MOSFet zu nehmen

Evtl der Wunsch die Last mit einer 9V Batterie betreiben zu können. Ich wūrde jedoch für Batteriebetrieb der Erzeugung des Sollwert unbedingt noch eine Referenz spendieren. Sonst kann man sich für längeren Betrieb am Stück den Feineinstellungspoti sparen.

Evtl der Wunsch die Last mit einer 9V Batterie betreiben zu können.

Richtig geraten. Alles was Strom zieht ist böse. Was spätestens bei notwendiger aktiver Kühlung ad Akta gelegt werden kann. Aber für ein paar Watt kurz zum Durchtesten reicht es so allemal.

C4 hängt richtig rum. GND ist der Pluspol. Immerhin einen Fehler nicht gemacht :-)

Ich hatte mittlerweile die -9V-Schiene unterbrochen, und den Opamp direkt an GND angeschlossen. Gleicher Effekt - Schwingt wie gehabt. Trotzdem Danke für den Tip mit der Referenz.

Als nächstes einen LM358 zu Einsatz gebracht - Kaum Veränderung. Alle durchgetesteten Opamps zeigen mehr oder weniger ausgeprägte Artefakte.

Dann - Es stellte sich pure Verzweiflung ein - den ziemlich teuren IXTP15N50L2 (9 Euro bei Mouser) durch einen Chinesen (NCE65TF130) aus der Bastelkiste ersetzt

Works like a Charm.

Heute Abend kann ich nicht mehr den Datenblattvergleicher machen, und - vielleicht - ergründen, warum der Littlefuse (war mal IXYS) so rumzickt.

Geht:

https://datasheet.lcsc.com/lcsc/2004201606_Wuxi-NCE-Power-Semiconductor-NCE65TF130_C502883.pdf

Geht nicht:

https://www.mouser.de/datasheet/2/240/ixyss05801_1-2272383.pdf

Gruß Holger

Holger L. schrieb:

Als nächstes einen LM358 zu Einsatz gebracht - Kaum Veränderung. Alle durchgetesteten Opamps zeigen mehr oder weniger ausgeprägte Artefakte.

Weil du weder gelesen noch verstanden hast. Es fehlt der Längswiderstand R3! Außerdem sind moderne MOSFETs mit verdammt hoher Steilheit eher kontraproduktiv.

Da gibts wohl, wie ich mir mal hab sagen lassen müssen einen sogenannten Spiritoeffekt. Beitrag "MOSFET Linearbetrieb möglich?" Dieser hat mich mal beim Experimentiern meinen einzigen BSM111 bei nur 25V und ein paar wenigen Ampere gekostet... https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/44696/SIEMENS/BSM111.html

Wenn ich das richtig mitgenommen habe, bestehen moderne Schalt-MOSFET aus vielen kleinen Zellen mit begrenzter Tragfähigkeit. Und die brennen gerne mal durch. Deswegen auch mein Hinweis auf das vorherige Studium der SOA.

Bei Richi gibt es immer wieder beeindruckende Darstellung dazu:

https://www.richis-lab.de/FET08.htm

Weil du weder gelesen noch verstanden hast. Es fehlt der Längswiderstand R3! Außerdem sind moderne MOSFETs mit verdammt hoher Steilheit eher kontraproduktiv.

Geduld bitte. Kann nicht alles auf einmal machen.

Wenn ich einen MOSFET finde der passt und ohne aufwendige Kompensation funktioniert wäre das doch eine tolle KISSte.

Tatsächlich sind Kompensationsnetzwerke für mich immer noch Raketenwisschenschaft. Hier taucht in des Laberkopfes Diagramm zu allem Überfluss noch ein BC547 auf, dessen Wirken sich mir noch so ganz erschließt. Da wäre ich für eine erläuternde Zeile noch sehr dankbar.

Rx, Ci, Rp kriege ich mit etwas Kratzen und löten noch unter. Der Rest wird etwas anstrengend. Das schiebe ich ggf. in die nächste Revision.

Gruß Holger

Holger L. schrieb:

Hier taucht in des Laberkopfes Diagramm zu allem Überfluss noch ein BC547 auf, dessen Wirken sich mir noch so ganz erschließt. Da wäre ich für eine erläuternde Zeile noch sehr dankbar.

Verhindert zu viel Überstrom im kurzen Moment wo die Last angeschlossen wird, denn da ist der OpAmp noch voll aufgesteuert und bringt erst mit etwas Verzögerung das MOSFET-Gate runter.

Verhindert zu viel Überstrom im kurzen Moment wo die Last angeschlossen wird, denn da ist der OpAmp noch voll aufgesteuert und bringt erst mit etwas Verzögerung das MOSFET-Gate runter.

Danke. Das werde ich mir erst mal in der Simu zu Gemüte führen.

Mit der Kompensation (im Sinne der Verhinderung einer Schwingung) hat das also nichts zu tun, sondern ist eher eine Schutzmaßnahme?! Wenn man das überhaupt trennen kann...

Michael B. schrieb:

Verhindert zu viel Überstrom im kurzen Moment wo die Last angeschlossen wird, denn da ist der OpAmp noch voll aufgesteuert und bringt erst mit etwas Verzögerung das MOSFET-Gate runter.

Ja, der begrenzt die Spannung am Shunt auf etwa 0,5..0,7V.

Holger L. schrieb:

Weil du weder gelesen noch verstanden hast. Es fehlt der Längswiderstand R3! Außerdem sind moderne MOSFETs mit verdammt hoher Steilheit eher kontraproduktiv.

Geduld bitte. Kann nicht alles auf einmal machen.

Wenn ich einen MOSFET finde der passt und ohne aufwendige Kompensation funktioniert wäre das doch eine tolle KISSte.

Nö. Denn das ist ein Zufallstreffer, der dir eine falsche Sicherheit vermittelt.

Tatsächlich sind Kompensationsnetzwerke für mich immer noch Raketenwisschenschaft.

Kann sein, ist aber nicht das Problem.

Hier taucht in des Laberkopfes Diagramm zu allem Überfluss noch ein BC547 auf, dessen Wirken sich mir noch so ganz erschließt. Da wäre ich für eine erläuternde Zeile noch sehr dankbar.

Pack den R3 mit 10k und C1 mit 1nF rein und erhöhe C1 so lange, bis es stabil ist. Dann ggf. C1 nochmal verdoppeln, gut ist.

Ich kriege diese Schwingung nicht gedämpft. Hab ihr Lösungsideen?

Gegenfrage: Wofuer brauchst du sowas?

Ich hab sowas vor ein paar Jahren auch mal gebaut, allerdings noch etwas komplexer. Weiterer OP fuer die Verstaerkung am Shunt ausserdem auch modulierbar. Man bekommt das grundsaetzlich hin.

Aber im Prinzip hat man dann eine Regelung wo dir die Regelstrecke nicht immer bekannt ist. Weil die Regelstrecke ja die externe Schaltung ist die du mit einem Strom belasten willst. Da ist es immer denkbar das sowas instabil sein kann weil du halt heute nicht weisst was du uebermorgen dran klemmst.

Letztlich kommt man dann irgendwann zu der Erkenntnis das es doch einfacher ist nur mehrere Widerstaende da zu haben und die dran zu schalten. Jedenfalls wenn du damit komplexe unbekannte Stromversorgungen testen willst. Aber klar, wenn es nur um die Entladung eines Akkus geht ist das alles machbar.

Vanye

Holger L. schrieb:

C4 hängt richtig rum. GND ist der Pluspol. Immerhin einen Fehler nicht gemacht :-)

Fail. Schau mal in deinen Schaltplan: Da hängt der Minuspol vom C4 an GND und der Pluspol an -VDC. Klassisch verpolt!

Fail. Schau mal in deinen Schaltplan: Da hängt der Minuspol vom C4 an GND und der Pluspol an -VDC. Klassisch verpolt!

Stimmt. Der Elko im echten Leben hängt aber richtig rum. Beim Modifizieren des Schaltplanes hatte ich dann nicht aufgepasst.

Letztlich kommt man dann irgendwann zu der Erkenntnis das es doch einfacher ist nur mehrere Widerstaende da zu haben und die dran zu schalten.

Da war ich gedanklich auch schon. Aber das wäre eine veritable Dekade von Leistungswiderständen geworden. Mit entsprechendem Platz- und Geldverbrauch. Bei der jetzigen Lösung ist der Mosfet das teuerste Bauteil, der Rest "lag halt so rum". Und bietet maximale Flexibilität. Mit bekannten Risiken. Zwei Loops koppeln und sowas.

Hab gerade "Deathloop" durch. Was da so alles passieren kann...

Aber, Du hast recht: Die einfache ohmsche Lösung ist natürlich die am einfachsten beherrschbare.

Tatsächlich haben die vogeschlagenen 1nF Kapazität und 10k Widerstand den Mosfet im Nu gezähmt.

Vielen Dank an alle Beteiligten :-)

Holger L. schrieb:

Tatsächlich haben die vogeschlagenen 1nF Kapazität und 10k Widerstand den Mosfet im Nu gezähmt.

NEIN! Doch! OHHHHH!!! ;-)