Hallo zusammen,
ich baue als Teil eines Projekts eine PWM gesteuerte Konstantstromquelle
um LED´s zu dimmen.
Einen Beitrag der hierauf abzielt habe ich gefunden, leider beantwortet
er meine Fragen nicht.
Das PWM Signal wird von einem µC (Attiny84) bereitgestellt (Markierung
Tiny_3, Tiny2 in diesem Fall nicht aktiv) und gesteuert. Der
Spannungsteiler aus R16 und R17 erzeugt die Referenzspannung für den
kalkulierten Strom der Dioden.
Über R9 fällt eine kleine Spannung ab, welche als Messwert für den
aktuellen Strom genutzt wird.
Meine PWM Frequenz beträgt rund 3,9kHz, der kleinste einstellbare Sprung
hierbei ist 1/256 --> eine µs breit.
Meine Fragen:
1.) Ich möchte rechnerisch nachweisen, dass die Schaltung diese
minimalen Sprünge schafft. Ich konnte bisher aber aus dem Datenblatt
nicht ersehen wie schnell mein OP reagiert. Kann man das aus der Slew
Rate ableiten?
2.) Im Beitrag über Konstantstromquellen wird darauf aufmerksam gemacht,
dass zwischen OP_out und inv ein Kondensator sowie zwischen RS und inv
ein Widerstand muss.
Soll zur Komepnastion dienen. Was möchte man hier kompensieren? Ich
erkenne nicht was und warum hier etwas schwingen sollte :/
Außerdem ist nciht erklärt, wie man die Werte hierfür ermittelt.
Probieren ist nicht mein bevorzugter Weg.
3.) In einem anderen beitrag über µC KSQ wird beschrieben, dass meine
über den Spannungsteiler eingebrachte Referenzspannung mit einem C
geglättet wird. Warum macht man sowas? Ich wähle doch exra einen PWM
damit "hart an und aus" geschaltet wird.
Danke ich hier etwas zu grob oder weiß ich zu wenig?
Besten Dank im Voraus
Primex
Wenns per PWM direkt und ohne RC-Filter auf den OpAmp geht, kriegst du
Probleme.
Außerdem solltest du für eine bessere Stabilität den Ausgang des OP per
R auf den FET führen. Auch hier kannst du die Gatekapazität mit dem R
zum RC-Filter machen.
Primex schrieb:> 1.) Ich möchte rechnerisch nachweisen, dass die Schaltung diese> minimalen Sprünge schafft. ´
Schafft sie nicht.
> Ich konnte bisher aber aus dem Datenblatt nicht ersehen wie schnell> mein OP reagiert. Kann man das aus der Slew Rate ableiten?
Ja, wobei die slew rate nur bei deutlicher Übersteuerung gilt.
Er ist also noch langsamer. Auch Datenblätter sind Werbung.
> 2.) Im Beitrag über Konstantstromquellen wird darauf aufmerksam gemacht,> dass zwischen OP_out und inv ein Kondensator sowie zwischen RS und inv> ein Widerstand muss.> Soll zur Komepnastion dienen. Was möchte man hier kompensieren? Ich> erkenne nicht was und warum hier etwas schwingen sollte :/> Außerdem ist nciht erklärt, wie man die Werte hierfür ermittelt.> Probieren ist nicht mein bevorzugter Weg.
Manchmal sind praktische Erfahrungen ganz lehrreich.
Eigentlich ist die Schaltung ein Sourcefolger und stabil.
Wegen der kapazitiven Last des MOSFET-Gates verzögert sich aber die
Reaktion der Schaltung, die Phase verschiebt sich. Daher muss zur
Schleifenstabilität der OpAMp zusätzlich kompensiert werden. Natürlich
hängen die realen Werte vom real verwendeten OpAmp und MOSFET ab.
Man ermittelt sie am besten durch Experimente, so daß der Ausgang dem
PWM EIngangssignal möglichst schnell folgt ohne deutliche Überschwinger.
> 3.) In einem anderen beitrag über µC KSQ wird beschrieben, dass meine> über den Spannungsteiler eingebrachte Referenzspannung mit einem C> geglättet wird. Warum macht man sowas? Ich wähle doch exra einen PWM> damit "hart an und aus" geschaltet wird.
Andere wollen sanften Gleichstrom.
So unterschiedlich sind die Menschen.
Du solltest anderen Leuten mit ihren Wünschen auch den Raum lassen.
Primex schrieb:> Ich möchte rechnerisch nachweisen, dass die Schaltung diese> minimalen Sprünge schafft.
Das wird dir bei dem OPV aber nicht gelingen, der braucht schon mehr als
1µs um die Gate-Schwellspannung zu erreichen.
> Ich konnte bisher aber aus dem Datenblatt> nicht ersehen wie schnell mein OP reagiert. Kann man das aus der Slew> Rate ableiten?
Ja, Fig.7 im TI-DB. SlewRate=0,5V/µs
> Soll zur Komepnastion dienen.
Treffender Begriff dafür. ;-)
Primex schrieb:> 3.) In einem anderen beitrag über µC KSQ wird beschrieben, dass meine> über den Spannungsteiler eingebrachte Referenzspannung mit einem C> geglättet wird. Warum macht man sowas? Ich wähle doch exra einen PWM> damit "hart an und aus" geschaltet wird.
Das Steuersignal vom µC ist zu steil für den OPV und deshalb wird der am
Eingang total übersteuert, weil das Gegenkopplungssignal im ersten
Moment nach einer Flanke noch fehlt. Durch das Treiben in die
eingangsseitige Sättigung braucht der OPV eine gewisse Erholzeit, um
wieder reagieren zu können. Dies verschlechtert gravierend das Verhalten
der Schaltung. Mit dem Tiefpass macht man das Eingangssignal so langsam,
dass der OPV gerade noch folgen kann.
ArnoR schrieb:> Mit dem Tiefpass macht man das Eingangssignal so langsam,> dass der OPV gerade noch folgen kann.
Gibt es einen Wert im Datenblatt der mir aufzeigt wie schnell ich sein
darf ohne zu übersteuern?
Würde gerne im Projekt die maximal realisierbare Frequenz angeben.
Primex schrieb:> Gibt es einen Wert im Datenblatt der mir aufzeigt wie schnell ich sein> darf ohne zu übersteuern?
Ist bei deiner Schaltung nicht einfach.
Wenn das PWM-Signal auf 0 ist, dann ist auch der OPV-Ausgang auf 0. Wenn
jetzt wieder eingeschaltet wird, gibt es eine Totzeit bis die
Gatespannung soweit angestiegen ist, dass durch den Mosfet überhaupt
nennenswert Strom fließt und sich ein Gegenkopplungssignal aufbaut.
Solange ist der OPV in der max. Übersteuerung. Mit Einsetzen des Stromes
im Mosfet wird die dann erst abgebaut.
Um Übersteuerung zu vermeiden, müsstest du das Signal unverhältnismäßig
langsam machen. Du musst also einen Kompromiss finden (Experiment) oder
den Strom nicht ganz auf 0 gehen lassen, um die Totzeit zu vermeiden.
Ohne Totzeit kannst du mit der Mosfet-Eingangskennlinie und dem Stromhub
den Ausgangsspannungshub des OPV mit der SlewRate verrechnen und
erhältst die max. Steilheit am Eingang.
Die Daten des Mosfet weißen eine on-delay von 46ns und einen rise-delay
von 82ns aus. Sind in Summe 128ns, die von Einschalten des Mosfet durch
den OP bis zum Stromfluss vergehen.
Hört sich wenig an, ist diese Zeit kritisch als Totzeit zu beachten?
Die MOSFETs können nicht schneller schalten, als ihre Gates mit den auf
20mA strombegrenzten OpAmp Ausgängen umgeladen werden können, das sind
deutlich mehr als 128ns.
Constant_current.jpg
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