Hallo liebe Gemeinde, ich habe gerade ein Problem mit einer Schaltung, die sich auf dem Steckbrett noch sehr gut verhalten hat, nun aber auf der Platine Probleme macht. Ich denke, es liegt am Offset des Operationsverstärkers. Ich weiss jedoch leider nicht, wie ich diesen in der gegebenen Schaltung einfach kompensieren soll. Die Schaltung im Anhang ist exemplarisch. Den Treiber zwischen OP und Fet habe ich weggelassen. Ebenso den Kreis zur Bereitstellung der Steuerspannung und der allg. Spannungsversorgung. Als Ue wird eine Spannung von 0V (aus) oder zwischen 70mV und 1,6V (an) eingerichtet. Der Messwiderstand beträgt derzeit Rmess = 1 Ohm. Die Betriebsspannung ist asymmetrisch mit VCC = 12...15V gegen GND. Als Op-Amp verwende ich wegen des Schaltverhaltens aktuell einen LM358. Dieser erwies sich als sehr brauchbar auch bei geringen Eingangsspannungen. Alternativ wäre ein TS912 möglich, dieser neigt aber auch trotz Kompensationen sehr leicht zum Schwingen. Somit kann mit dieser Stromquelle ein Strom von etwa 70mA bis 1,5A eingestellt werden. Das Problem besteht nun darin, dass bei einigen Operationsverstärkern eines Typs bei einer anliegenden Ue von 0V (aus) trotzdem ein Strom von wenigen mA über Rmess fließt und somit die Led leuchtet. Der Op regelt trotz dann existierender Spannung am invertierenden Eingang den Ausgang nicht gegen 0. Habt Ihr eine Idee, wie ich in diesem Aufbau eine Offsetkompensation durchführen könnte? Da Rmess sehr niederohmig ist und der maximale Strom bis 1,5A reicht, sehe ich bisher leider keine leichte Möglichkeit durch Potentialanhebungen an den Ein- oder Ausgängen des OP oder durch Einspeisung eines Stromes den Offset zu kompensieren. Ich wäre für einen Tipp von Euch sehr dankbar. Mit Gruß Mike
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Also du musst C2 gegen 1nF ersetzen und R9 an den andeen machen. Was meinst du soll man auf deine Bullshitfrage an Antworten liefern ? Zu faul den Schaltplan aufzuzeichnen, die Bauteile zu benennen, die Grössen anzugeben, aber detaillierte Fehleranalyse bekommen wollen ? Es wundert mich wenigstens nicht, daß die Schaltung mir TS912 leicht schwingt, und würde mich nicht wundern, wenn du es mit 0.1 Ohm als shunt für 70mA probieren willst.
Du musst dem Opamp am -Eingang eine leicht positive Spannung vortäuschen. Dazu in die Leitung zum -Eingang einen Widerstand einfügen. Vom -Eingang dann noch einen weiteren Widerstand zu einer stabilen positiven Spannung. Dadurch ergibt sich bei richtiger Dimensionierung gnügend Offset, damit die LED bei 0V am +Eingang dunkel bleibt.
Hallo, @MaWin: ich wüsste nicht, wo du da eine C2 Kapazität siehst und R9 ist dort auch nicht eingetragen. Oder sollte das etwa Zynismus sein??? Abgesehen davon wurde, abgesen vom Fet (welcher erzeit ein IRLZ34N ist), jede aus meiner Sicht relevante Größe benannt. Und wenn du 70mA über einem 0.1 Ohm-Shunt messen möchtest... bitte. @Helmut S. Du meinst das sicherlich so: ---- Inv. Eing. | v+ <------R1----R2--------- | Rmess | GND Mal sehen: Für die beiden Extremfälle Vmess = 0 bei v+ = 3,3 V ergäbe sich unter Vernachlässigung von Rmess z.B. bei R1 = 3k2 und R2 = 100R Uinv.Eing = 100mV. Bei Imess = 1,5A reduziert sich der Strom über R1-R2 auf 5,5*10^⁻4A --> über R2 fallen 0,0055V oberhalb von Umess ab. Das sollte also passen... ich werde es gleich mal testen. Danke Mit Gruß Mike
>LM358 ...
was soll das ? Nimm einen OpAmp mit weniger Offset. Eine Offsetkorrektur
macht niemand mehr. Das war vor 20 Jahren vielleicht noch Mode, als ein
Pot dazu toll war. Heute will man kein Pot mehr haben.
Der OpAmp sollte dann auch bin Null am Eingang koennen. Allenfalls einen
R-R oder bipolar speisen.
Pico Oschi schrieb: > Nimm einen OpAmp mit weniger Offset. Vorher probiere erst mal einen Pull-Down-Widerstand zwischen Ausgang OP und Masse. Der LM358 kann unterhalb von ca 0,8V kaum noch Strom nach Masse ziehen. Wenn das nichts hilft dann kannst Du immer noch den LM358 gegen einen LT1013 oder OPA2234 tauschen. Gruß Anja
Hallo Anja, der LM358 liefert bei Ue=0V eine Spannung von rund 1,6V am Ausgang. Ein Pulldown (10k, 4k7) gegen GND brachte gerade keinen Effekt. Ich habe zwischen den LM358 und dem FET eine Gegentaktendstufe als Treiber gesetzt (fehlt in der Skizze). Somit wird der Ausgang (auch laut Simulation) des OPs sowieso nur sehr gering belastet. @Pico Oschi Den LM358 habe ich nach einigen Versuchen ausgewählt, weil er den beherrschbarsten Regelverlauf zeigte. Versucht hatte ich MC33161, TL072, LM358, TS912, NE5532 und uA741. Mit Gruß Mike
>MC33161, TL072, LM358, TS912, NE5532 und uA741. Was soll das ? Fet-OpAmps, Ramsch und Muell. Ich empfehl zB MCP616, AD8607A, ..
Mike schrieb: > Ich habe zwischen den LM358 und dem FET eine Gegentaktendstufe als > Treiber gesetzt (fehlt in der Skizze). Warum denn das? Das ist keine Schaltanwendung, hier kannst du den Mosfet direkt an den Opamp anschließen. Allenfalls ein Widerstand als Bestand- teil einer zusätzlichen Frequenzkompensation kommt noch dazwischen.
Mike schrieb: > Ich habe > zwischen den LM358 und dem FET eine Gegentaktendstufe als Treiber > gesetzt (fehlt in der Skizze). Dann ist da der Fehler. Mike schrieb: > Den LM358 habe ich nach einigen Versuchen ausgewählt, weil er den > beherrschbarsten Regelverlauf zeigte. Versucht hatte ich MC33161, TL072, > LM358, TS912, NE5532 und uA741. Ja ist klar. Die meisten der OPs sind keine Single-Supply. Außerdem brauchst Du bei einer präzisen Stromregelung die hohe Leerlauf-Verstärkung und die niedrige Bandbreite des LM358. Die Stabilität kann man allerdings auch über einen Integrationskondensator erzwingen. Gruß Anja
Hallo Anja, einen Kondensator als Tiefpassbeschaltung des OP hatte ich auch schon realisiert. Da ich ursprünglich den TS912 verwenden wollte (Singlesupply und R2R), hatte ich zur Rettung auch Kapazitäten versucht, um die Bandbreite zu beschränken. Das Regelverhalten des TS912 war sowieso schon sehr eigen, aber mit der Kapazität konnte ich sehr schön Sägezähne erzeugen. Damit war er ausgeschieden. Stabil lief dieser OP nur in einem bestimmten Lastfenster. Der LM358 hingegen über den gesamten Betriebsbereich. Da der LM358 nun weder wirklich Singlesupply noch R2R ist, habe ich den Regelbereich so eingerichtet, dass die kleinste von "off" verschiedene Steuerspannung bereits einen Hub hat, ab dem ich eine saubere Regelung sehen konnte (etwa 100mV). Die Treiberstufe zwischen zwischen OP und FET verwende ich, weil ich dem Strom alternativ noch eine PWM aufpräge. Da der LM358 nicht allzuviel Strom liefern kann und sich Ripples ausprägten, war das der sinnvollste Weg. Mit Gruß Mike
Mike schrieb: > Das Regelverhalten des TS912 war sowieso schon sehr eigen, aber mit > der Kapazität konnte ich sehr schön Sägezähne erzeugen. Damit war er > ausgeschieden. Ich glaube nicht, dass das am TS912 lag, sondern eher an der Art und Weise, wie du die Kompensation gemacht hast. Aber ich kann mich natürlich auch täuschen :) > Die Treiberstufe zwischen zwischen OP und FET verwende ich, weil ich dem > Strom alternativ noch eine PWM aufpräge. Da der LM358 nicht allzuviel > Strom liefern kann und sich Ripples ausprägten, war das der sinnvollste > Weg. Der Mosfet muss bei dieser Anwendung nicht sehr schnell geschaltet werden, da Schaltverluste hier uninteressant sind. Du kannst Ausgangsstromspitzen am Opamp vermeiden, indem du einfach einen Widerstand in Serie schaltest. Für die Frequenzkompensation brauchst du den soweiso.
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Yalu X. schrieb: > Du kannst > Ausgangsstromspitzen am Opamp vermeiden, indem du einfach einen > Widerstand in Serie schaltest. Für die Frequenzkompensation brauchst > du den soweiso. Hängt von seiner "streng geheimen" Ausgangsstufe ab. Den Widerstand am Ausgang des OPs braucht er nur wenn der Ausgang des OPs direkt die Gate-Kapazität "sieht". Wichtiger für eine Kompensation ist ein Serienwiderstand vom Shunt bis an den negativen Eingang. Wäre sowieso guter Stil den einzubauen um den Offset durch den Input Bias Strom zwischen + und - Eingang zu kompensieren. Außerdem hätte man die Möglichkeit durch einen Pull-Up Widerstand am negativen Eingang einfach einen Offset von 10mV einzuspeisen. Mike schrieb: > aber mit der Kapazität konnte ich sehr schön Sägezähne > erzeugen. Klar wenn als Tiefpaß eingabaut und nicht als Integrationskondensator. Zur Erinnerung: ein Integrator besteht aus einem Widerstand in Serie zum Eingang des OPs und einem Kondensator vom Ausgang zum negativen Eingang. Mike schrieb: > Da der LM358 nun weder wirklich Singlesupply Meine Datenblätte behaupten aber alle: Singlesupply. Schließlich ist der common mode input range von 0V an spezifiziert. Gruß Anja
Anja schrieb: >> Du kannst Ausgangsstromspitzen am Opamp vermeiden, indem du einfach >> einen Widerstand in Serie schaltest. Für die Frequenzkompensation >> brauchst du den soweiso. > > Hängt von seiner "streng geheimen" Ausgangsstufe ab. Der Serienwiderstand war gedacht als "Ersatz" für die weitgehend nutzlose Ausgangsstufe. Der Grund für diese zusätzliche Stufe war nach Aussage von Mike nämlich lediglich die Entlastung des Opamp-Ausgangs: Mike schrieb: > Die Treiberstufe zwischen zwischen OP und FET verwende ich, weil ich dem > Strom alternativ noch eine PWM aufpräge. Da der LM358 nicht allzuviel > Strom liefern kann und sich Ripples ausprägten, war das der sinnvollste > Weg. Der einzige "Vorteil" der zusätzlichen Stromverstärkung wären steilere Flanken im LED-Strom. Da diese aber nicht mit dem Auge wahrgenommen werden, sondern allenfalls mit dem Ohr (wenn ein Radio eingeschaltet ist ;-)), ist dieser Vorteil in Wirklichkeit gar keiner.
Mike schrieb: > Abgesehen davon wurde, abgesen vom Fet (welcher erzeit ein IRLZ34N ist), > jede aus meiner Sicht relevante Größe benannt. Und du meinst, der Treiber ist nicht relevant? Hast du dich schon mal gefragt, ob der Treiber, der ja "nur" Bestandteil der Regelstrecke ist, vielleicht doch einen Einfluß auf Offset und Stabilität haben könnte?
Hallo, nein, streng geheim ist die Treiberstufe nun wirklich nicht:). Sie besteht aus einem 337-40 und 327-40 Pärchen, angeschlossen an den OP über 1k und zum Fet-Gate über 56Ohm und parallel dazu eine 1N5819. Das Ganze ohne Ruhestrombeschaltung. Diese Beschaltung wird auch von unterschiedlichen Herstellern in dieser Art in ihren AppNotes beschrieben. Da der FET in dieser Art von Aufbau später auch höhere Ströme bis ca. 5A regeln soll, empfand ich einen verstärkten OP als durchaus sinnvoll bei höheren PWM-Frequenzen und kurzen Dutycycles. Die Simulation des Schaltkreises zeigte auch ein gutes Schaltverhalten. Zumindest mit einem Standard-OP. Da der Aufbau, wie bereits im ersten Post geschrieben, bereits auf einer fertigen Platine sitzt, ist die Diskussion über die Notwendigkeit einer Treiberstufe für mich zwar sehr interessant, löst aber mein akutes Problem nicht, da ich das Layout nun erstmal nicht mehr ändern kann/möchte. Dennoch werde ich eure Anregungen in weiteren Projekten einfließen lassen. @Anja Der TS912 war durchaus in der bekannten Integratorbeschaltung eingesetzt. Dennoch war das Ergebnis sehr unerfreulich, da der Ausgang entweder schwang oder der Spannungsverlauf sehr unstetig war. Daher habe ich davon Abstand genommen und den LM358 verwendet. Auch wenn der hier evtl. als nicht hinreichend erachtet wird. OPs für rund 3Euro pro Stück vielen aus Kosten-/ Nutzengründen aus. Die Lösung ist, wie bereits in der 2. Antwort beschrieben, einfach durch das Anheben des Potentials über einen Spannungsteiler am invertierenden Eingang zu erreichen. Den Wald vor lauter Bäumen nicht sehen... Eine Anhebung des inv. Einganges um 30mV hat bereits gereicht, um den Ausgang bei allen aufgebauten Regelkreisen sauber in einen off-Zustand zu bringen. Der Kreis steuert nun sauber im Bereich von ca. 40mA bis 1,5A wie geplant und zeigt sehr steile Schaltflanken an Messwiderstand und am FET-Gate. Ich Danke euch allen für eure Hilfe. Mit Gruß Mike
Mike schrieb: > Das > Ganze ohne Ruhestrombeschaltung. Du baust also ein Totglied in deine Regelstrecke: das muß schwingen. Das mit der 1N5819 verstehe ich nicht. Aber falls die an den Ausgang des OPs geht würde ich die durch einen geeigneten Widerstand ersetzen. -> Endstufe nach dem EDWIN-Prinzip: Kleinsignalverhalten aus der Vorstufe = LM358 und Großsignalverhalten aus der Endstufe. Mike schrieb: > und den LM358 verwendet. Auch wenn der hier > evtl. als nicht hinreichend erachtet wird. Selbst "schuld": im Eingangspost hast Du den als Verursacher hingestellt. Die logische Abhilfe ist die Ursache zu beseitigen. Zumal das auch keine Änderung an der Platine bedeutet. Die genannten OPs haben alle deutlich kleineren Offset und meist auch etwas höhere Verstärkung was die Regelgenauigkeit noch etwas anhebt. Aber wenn der LM358 dir ausreicht ist er keine schlechte Wahl. Zumindest besser als ein TS912 der nochmal Faktor 2-5 weniger Verstärkung hat. Gruß Anja
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Hallo Anja, ich hänge mal den erweiterten Plan des Regelkreises mit allen Größen an. Kannst du mir das mit dem Totglied erklären? Den Begriff kenne ich nicht und konnte ihn auch nicht im Netz finden. Eine Endstufe mit Ruhestrom hatte ich auch versucht. Jedoch ist es mir nicht gelungen 1. aus dem Aufbau ein wesentlich besseres Verhalten zu bekommen und 2. zu verhindern, dass die Treibertransistoren zu warm wurden. Die Diode geht vom FET-Gate zurück auf die Emitterstrecke des Totempoles. Hierdurch soll die Entladung der Gate-Kapazität beschleunigt werden. Ja, das Grundprinzip sollte so sein. Der OP liefert "die Richtung" und der Totempole "den Strom". Es hatte sich gezeigt, dass die reine OP-FET-Verbindung gerade beim Entladen der Gate-Kapazität einen verschleiften, Lastabhängigen Verlauf hatte. Mit der Halbbrücke als Verstärker konnte ich dieses Spannungsbild sauberer bekommen auch unabhängig von der Last am FET. Mit Gruß Mike
Die Schaltung ist Mist und die Begründung für die 1N5819/56R genauso. Der Fet arbeitet hier rein analog und wird am schnellsten durch den Treiber direkt gesteuert. Diese Gatebeschaltung braucht man nur bei Schaltanwendungen wenn eine Stromüberschneidung mit einem HighSide-Schalter vermieden werden soll. Außerdem viel zu große zusätzliche Phasendrehung und Totbereich in der Rückkoppelschleife des OPV, keine Frequenzgangkorrektur. So ziemlich alles falsch gemacht was nur geht. Die wichtigsten Infos natürlich so spät wie irgend möglich genannt und im Forum die schon vorhandenen >1000 Beiträge mit identischen Inhalt und Problemlösungen nicht gelesen.
Hallo, die Beschaltung des FET-Gates habe ich in Anlehnung an den Artikel "Design And Application Guide For High Speed MOSFET Gate Drive Circuits" gestaltet. Auf Seit 12 und 14 werden die einzelnen Komponenten dargestellt. Zwar ist der Ton gerade wieder recht rau hier, aber mich interessiert der Einwand mit der fehlenden Phasenkompensation. Wenn es tatsächlich sinnvoll ist, den Totempole weg zu lassen, so könnte ich diesen im aktuellen Layout auch einfach überbrücken und die Verbindung zwischen OP und Fet über üblichen 56Ohm Widerstand herstellen. Das soll mir nur recht sein. @ArnoR: Da ich gerade nocheinmal die Suche-Funktion bemüht habe, aber nicht auch nur auf eine deiner >1000 Lösungen für dieses Problem gestoßen bin möchte ich dich bitten, mir vielleicht 1-2 Links zu einer dikutierten Lösung zu geben. Ich wäre dir sehr dankbar. Mit Gruß und Dank Mike
Hallo Mike, Schau dir weiter oben die Schaltung von Anja an. Genau so machen es die Profis. Entscheidend sind der 100pF zwischen -Eingang und Ausgang und der 100Ohm Serienwiderstand zum Gate. Anja könnte ja mal die Schaltung anhängen, dann kannst du es mit LTspice ausprobieren und sehen wie es ohne diese Maßnahmen schwingt. Gruß Helmut
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Hallo, anbei mal die beiden Schaltungen im Vergleich. Mit der Endstufe sieht man daß für einen Eingangsspannungshub von 20mV der OP um 0,5V "rudern" muß um am Ausgang des Fets die 20mV abzubilden. Fühlt sich also so an wie eine ausgeschlagene Lenkung am LKW kurz vor dem letzen TÜV. Ohne Endstufe hat man am Ausgang des OPs nur ca 20mV Amplitude. Gruß Anja
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