Hallo,
ich habe mal versucht einen analogen, linearen Stromregler aufzubauen.
Leider bis jetzt nur mit halben Erfolg.
Nach dem anlegen der Referenzspannung schaltet der Fet voll durch. erst
nach ca. 90ms beginnt der Regler auf den gewünschten Strom zu regeln.
Ich vermute, dass die R's und C's nicht richtig dimensioniert sind.
Allerdings weiß ich nicht wie ich es besser machen kann.
Ich habe versucht die Schaltung in LTSpice zu simulieren. Komischer
weiße bekomme ich in der Simulation Spannungswerte von einigen KV...
Vielleicht könnte mir jemand einen Tip geben, wie ich den Regler dazu
bringe von der ersten us an richtig zu reglen.
Danke
Gruß Christian
Hmm ich dachte soetwas habe ich aufgebaut?
Da der Shunt recht klein ist (Verlustleistung) haben ich noch einen
Spannungsverstärker dahinter geschaltet.
Den Kondensator für den I Anteil kann ich auch weglassen. Allerdings
weiß ich nicht, ob das mein Problem löst.
Gruß Christian
Die Standardschaltung fuer eine Stromquelle ist 1 Opamp, 1 Widerstand, 1
Transistor oder FET. Und die ist hinreichend schnell. Ich hab so auch
schon mal eine Bandbreite von > 1MHz @ 3A erreicht. Diese Schaltung
findet man in jedem Textbuch, den Tietze-Schenk eingenommen.
Hmm ok, meinst Du das funktioniert auch noch mit einem so kleinen Shut?
Immerhin beträgt die Messspannung maximal 0,125V.
Bekomme ich da nicht ein super Rauschen bei der Erzeugung der
Referenzspannung?
Gruß Christian
Das Rauschen wird bei der Verstaerkung nicht kleiner. Da der Shunt
niederohmig ist ensteht dort fast kein Rauschen. Richtig. Die
Referenzspannung kleiner 125mV geht direkt auf den OpAmp. Man hat die
Wahl, den Offset klein zu halten, das Rauschen klein zu halten, usw.
Ok, alles klar.
Wie kann man eine solche Schaltung triggern?
Einfach durch an und ausschalten der Referenzspannung?
Beim OP296 habe ich beobachtet, dass das Einschalten sehr lange dauert,
wenn die Referenzspannung vorher 0V war.
Könntest Du mir die Schaltung und vorallem die Auslegung kurz
beschreiben? Oder soll ich mir das Buch besorgen?
Danke
Gruß Christian
Aeh ja. die Auslegung.Der Transistor muss natuerlich den Strom bringen
und sollte bei diesem Strom (und dieser Frequenz) noch ein vernuenftig
hohe Stromverstaerkung bringen. Die Stromverstaerkung nimmt mit
zunehmender Frequenz und zunehmendem Strom ab. Der OpAmp muss diesen
Basisstrom natuerlich auch bringen. Die Eingaenge des OpAmp sollten bis
Null runter gehen. Der Transistor kann auch ein FET sein. Ich hab beide
Varianten bis 1MHz laufen lassen.
Super, vielen Dank.
Wie funktioniert das mit der Triggerung der Referenzspannung?
Kann ich mit einem IC wie dem LM4041 die Referenzspannung von 0.125V für
den eingeschalteten Zustand erzeugen und diese Spannung anschließend
durch einen Spannungsteiler für den ausgeschalteten Zustand schicken?
Das andere Ende des Spannungsteilersn lege ich über einen weiteren
Mosfet auf Gnd. Wenn am Gate des Mosfets eine Spannung anliegt, dann ist
Vref_OPA = Ausgeschalteter Zustand, ansonsten ist Vref_OPA= Vref_ON.
Vref_ON---- R1 ---- R2 ---- Mosfet ----Gnd
|
Vref_OPA
Würde das so funktionieren, oder gibt es bessere Möglichkeiten die von
Dir vorgeschlagene spannungsgesteuerte Stromquelle zu triggern.
Gruß Christian
Welcher OPV ist dafür eigentlich geeignet? Gibt es da ein günstiges
Standardbauteil? Ich glaube der OP296 neigt zum Überschwingen und hat
eine starke Verzögerung, wenn die Referenzspannung vor dem Trigger 0V
war.
Gruß Christian
Der Spannungteilertrick funktioniert so nicht. Denn bei abgeschaltetem
Mosfet ist die Referenzspannung fuer den OpAmp hoch.
Ja, die anstiegsgeschwindigkeit des OpAmps sollte mn beachten.
Nein ein LM358 ist wahrscheinlich nicht geeignet, da er mit der
ausgangsspannung nich auf Null runter geht. Ich wuerd einen RR-IO OpAmp
nehmen.
Hallo,
vielen Dank für deine Antworten! Buch ist bestellt!
>Der Spannungteilertrick funktioniert so nicht. Denn bei abgeschaltetem
Mosfet ist die Referenzspannung fuer den OpAmp hoch.
Verstehe ich nicht ganz. Mein Triggersignal ist invertiert. D.h. 0V =
Ein.
Funktioniert dann der Spannungsteilertrick mit dem Mosfet?
Ich glaube nicht, dass die starke Verzögerungszeit von der Slewrate de
Op296 kommt. Der sollte eigentlich recht schnell sein.
Gruß Christian
Hallo
in meinen geschalteten Stromquellen verwende ich eine Reihenschaltung
von 270R und 100n zwischen den OP-Eingängen. Dadurch werden die
Großsignaleigenschaften verbessert. Ist ein Tip aus einer APP-Note von
Burr-Brown.
Hallo,
ich habe die Schaltung jetzt nach deinem Vorschlag umgebaut.
Funktioniert schon mal viel besser. Als OPV immernoch den OP296.
Jetzt habe ich noch einen dicken Überschwinger.
Hast Du ne Idee, wie ich den noch wegbekommen kann?
Gruß Christian
Der OP296 hat eine Gainbandbreite von 450kHz und daher etwas langsam
fuer die verlangten Geschwindigkeiten. Die Anstiegszeit von 300mV/us ist
eher bescheiden. Ich wuerd mal etwas schnelleres nehmen, mit einer
Gainbandbreite von ueber 10MHz.
Hallo,
vielen Dank für die vielen Antworten. Anbei die Schaltung mit der ich
gestern die beiden Messungen gemacht habe.
- Kennt Ihr einen OPV der für meine Zwecke besser geeignet ist?
- Geht das Überschwingen dann auch weg, oder muss ich dafür noch ein
paar C's einlöten?
- Habe ich den Gatewiderstand für eine schnelle Regelung vielleicht zu
groß gewählt?
Danke schon mal!
Gruß Christian
Christian schrieb:
> Hallo,>> ich habe mal versucht einen analogen, linearen Stromregler aufzubauen.> Leider bis jetzt nur mit halben Erfolg.>> Nach dem anlegen der Referenzspannung schaltet der Fet voll durch. erst> nach ca. 90ms beginnt der Regler auf den gewünschten Strom zu regeln.>> Ich vermute, dass die R's und C's nicht richtig dimensioniert sind.
R9 ist sehr groß. Macht überschlagsmäßig 100 ms.
> Allerdings weiß ich nicht wie ich es besser machen kann.
R9 auf 47K. Oder statt des 100n C einen 15nF
Gatewiderstand auf 150 bis 470 Ohm verkleinern.
>> Vielleicht könnte mir jemand einen Tip geben, wie ich den Regler dazu> bringe von der ersten us an richtig zu reglen.
Geht prinzipbedingt nicht unter einige zig us.
Und dann noch als OPV einen AD8052AR.
Damit scheint die Verzögerung beseitigt zu sein. Schaut es so aus, als
ob alles schwingt.
Wie könnte ich das noch in den Griff bekommen?
Danke
Gruß Christian
Wenn ich den Gatewiderstand wieder auf 1k5 erhöhe, dann bekomme ich das
Schwingen in den Griff.
Außerdem habe ich noch 470 Ohm und 100nF zwischen die beiden Eingänge
gelötet.
Wenn ich jetzt noch das Überschwingen weg hätte, dann wäre es perfekt.
Weiß jemand wo ich dafür drehen muss?
Gruß Christian
Hallo
wie misst du das?
Ich habe mir für schnelle Messungen ein RG58 Koaxkabel gelötet. An der
Messseite einen 470R Widerstand an den Innenleiter am Scope einen 50R
Widerstand per T-Glied ( Tip von TI für Messungen an schnellen
HCMOS-Chips ). Die Masse auf der Messseite muß ganz nah an den
Messpunkt. Klappt bis 80MHz ganz gut. Nehme ich den Hameg Tastkopf sieht
das eher wie dein Signal aus. Wie gesagt wichtig ist es den
Masseanschluss ganz nah an dem Messpunkt anzuschliessen.
Danke für den Hinweis.
Meine Messungen verändern sich tatsächlich, je nach dem an welche Stelle
(direkt am Shunt oder am Massepunkt) ich die Masse von Oszi anschließe.
@karadur
Könntest Du eventuell eine kleine Skizze von deinem Messkabel machen?
Ich verstehe deine Erklärung leider nicht ganz.
Danke
Gruß Christian
Hallo
der Tastkopf ist ganz einfach. Wenn du deinen Scopeeingang auf 50R
schalten kannst brauchst du die 50R nicht, sonst einen BNC-T-Stück an
das Scope an einen Anschluss50 R an den dritten ein RG58.
So hast du einen 50 R -Abschluss am Scope.
Am Ende des RG58 den 470R Widerstand an den Mittelleiter löten. Die
andere Seite des Widerstandes ist deine neue Tastkopfspitze. Die Masse
des RG58 ganz nah an deinem Messpunkt verbinden.
Verhält sich quasi wie ein 10:1 Teiler.
Hallo,
mach mal gleich dein RC-Netzwerk zwischen + und - Eingang weg.
Das ist nutzlos.
Stattdessen Widerstand mit ein paar kOhm vom Messwiderstand(Source) zum
-Eingang. Zusätzlich 100pF bis 1nF vom -Eingang zum Ausgang des OPamps.
Der Widerstand vom Opamp-Ausgang zum Gate sollte ein paar hundert Ohm
sein,
da die meisten Opamps keine kapazitive Last am Ausgang mögen.
Hallo,
vielen Dank! Jetzt läuft die Schaltung schon ganz gut.
Der Kondensator zwischen - Eingang und Ausgang hats gebracht.
Außerdem funktioniert der neue Tastkopf 1A.
Ein paar kleine Fragen hätte ich noch:
- Erzeugung der Referenzspannung von 125mV. Gibt es da ein tolles
Bauteil was das kann, oder mache ich das am besten mit einem
Spannungsteiler?
- Schnelles ein- und ausschalten des Stroms: Welche Möglichkeiten gibt
es? Mir fallen zwei ein. Einmal die Referenzspannung über einen
Widerstand mit einem kleinen Mosfet auf GND zu ziehen, oder den Ausgang
des OP über einen Widerstand auf GND zu ziehen. Bei letzterem befürchte
ich einen starken Überschwinger beim Einschalten. Oder ist so ein OP
schnell genug um das auszuregeln?
Vielen Dank noch mal!
Gruß Christian
Hallo Marco,
danke für die Schaltung. Könntest Du mir kurz erklären was dabei
passiert?
Wozu braucht es die beiden Widerstände an der Basis des Transisitors?
Ist diese Form des Ein / Aus schnell genug? ~1-5us
Gruß Christian
Yes.
War ein Prototyp. Ist nicht besonders dimensioniert, sondern Pi mal
Daumen. Ausgang kurzschliessen oder an der Referenz rumfriemeln hat bei
mir immer zu Schwingern geführt.
> Ausgang kurzschliessen oder an der Referenz rumfriemeln hat bei> mir immer zu Schwingern geführt.
Und was machst Du da? Den Ausgang mit dem Eingang verbinden? Was bewirkt
das?
Wenn ich den Ausgang mit dem Eingang verbinde, habe ich einen
Impedanzwandler. Am Ausgang des OP stellt sich dann eine Spannung
bestehend aus der Spannung am Pluseingang plus dem Spannungsabfall am
durchgeschalteten Transistor ein. Diese kleinen Spannungen (bei mir
Uref=0.16V) vermögen nicht den Transistor zu öffnen. Wenn der Transistor
sperrt, wird der Minuseingang von R16 gegen 0V gezogen. Am Kondensator
haben wir nur eine geringe Spannung vorausliegend, so dass die
Ausgangsspannung des OP allmählich ansteigt.
Worauf Christian hinaus wollte: Sobald du den Ausgang auf einen Eingang
legst, baust du eine Rückkopplung. Und diese Rückkopplung kann bei
falscher Auslegung nun mal anfangen zu schwingen.
Hallo
ich wäre vorsichtig mit dem Transistor in der Gegenkopplung. Bei dem
Bipolartransistor liegt der Ausgang des OP auf ca. 0,65V +
Shuntspannung.
Ist also noch Kleinsignal. Mit Mosfet ist das aber anders. Du brauchst
eine Spannung im Voltbereich um den FET leiten zu lassen. Dann bist du
im Großsignalbereich des OPs. Bei mir hatte ich deshalb das RC-Glied.
Es hilft dem Ausgang des OPs schneller auf den Spannungssprung zu
reagieren.
Mal wieder vielen DAnk!
Gibt es noch eine andere Lösung zum takten der Stromquelle? Ansonsten
werde ich es mal mit dem Bipolartransistor probieren.
Gruß Christian
- Kann ich auch einen N-Kanal Mosfet wie den BSS123 verwenden?
- Wie erzeuge ich am besten die Referenzspannung von 125mV?
- Geht das mit einer Schottky-Diode und einem Spannungsteiler?
Gruß Christian
Hallo
in meiner Schaltung habe ich eine Reihenschaltung aus 2 Rs zwischen
Referenz und + Eingang des OPs. Die Summe der Widerstände entspricht dem
Widerstand zwischen Shunt und - Eingang. Die Mitte der Reihenschaltung
schalte ich gegen GND.
Als Referenz nehme ich die Versorgungsspannung und ein Spindelpoti.
Ist bei meinem DC/DC-Wandler auf 1% genau.
Hallo,
ich habe mich heute näher mit der Triggerung beschäftigt.
Dazu habe ich einen BSS123 N-Kanal Mosfet verwendet.
1. "-" Eingang mit Ausgang verbunden: Verzögerung 12us
2. Ausgang über Mosfet gegen GND gezogen: 7,5us
3. Referenzspannung per Hand angelegt: 5us
Ich vermute der Mosfet ist etwas zu langsam. Kennt jemand einen
"Standard" Mosfet oder Transistor im SOT-23 Gehäuse der schneller ist
als der BSS123?
Danke!
Gruß Christian
Hallo,
Vielen Dank für diesen hervorragenden Vorschlag :-)
Ich habe jetzt den "+"Eingang über den BSS123 auf GND gezogen.
Scheint super zu funktionieren! Man beachte die Zeitauflösung!
Allerdings ist der Ruhestrom mit ca. 1A (20mV) recht hoch. Ich vermute
das ist der Spannungsabfall über dem BSS123.
Klar könnte ich jetzt einfach den Shunt vergrößern. Allerdings brauche
ich dann einen mit größerer Leistung und der ist wieder größer...
Wie könnte ich den Ruhestrom noch kleiner bekommen?
Gruß Christian
Hallo kannst du mal die aktuelle Schaltung posten? Und wo schaltest du
gegen GND. Mein Vorschlag bezog sich darauf die Referenz gegen GND zu
legen. Da wird der Strom nicht 1A.
Hallo,
vielen Dank für deine regelmäßigen Antworten. Ich bin dadurch schon ein
ganzes Stück weiter gekommen.
Anbei der Schaltplan meiner Schaltung.
Gruß Christian
Hallo
ich würde mal einen 1k Widerstand vor den +Eingang legen. BSS am Eingang
lassen. Evtl. BSS an negative Spannung. z.B. -0,7V.
evtl eine Diode verwenden und den GND der Stromquelle umd die
Diodenspannung nach oben setzen.
Hallo,
vielen Dank nochmal für die Hilfe. Ich verwende jetzt einen analog
Switch mit dem ich die Referenzspannung ein- und ausschalte.
Funktioniert prima.
Gruß Christian
Stromregler.JPG
(32 KB)
