Hallo Leute,
anbei der Schaltplan meiner Konstantspannungsquelle, die eine konstane
Spannung zum laden eines Akkus bereitstellen soll. Zurzeit wird die Last
nicht durch einen Akku sondern durch einen Widerstand simuliert. Die
Schaltung soll einen max. Strom von 2A liefern können, der über den
BSR14 begrenzt werden soll. In der Simulation funktioniert die Spannung
wunderbar. Im realen einsatz auch, die Spannung CTRL_VOLTAGE_SRC wird
durch einen Mikrocontroller im berich von 0...5V vorgegeben. Einstellbar
soll die Spannung über der Last von ~0...30V sein. Deswegen der
Spannungsteiler mit 1k und 5k. Problematisch wird es wenn wenn man die
Schaltung belastet, also eine Strom von z.B. 1,5A entnimmt, dann stellt
sich nicht die eingestellte Spannung von z.B. am Lastwiderstand ein
sondern die Spannung steigt bis auf ca. 25V. Misst man am Ausgang sieht
man das die Spannung angehoben wird, sollte diese aber nicht absinken,
damit der Spannungsfall am Transistor größer wird?
Hoffe auf eure Hilfe.
mfg Vreg
Zuallererst solltest Du dem OPA eeinen Serien-R am Ausgang spendieren,
denn sonst tut dein Strombegrenzungstransistor dessen Ausgang voll auf
die Last klemmen, was der OPA bestimmt nicht mag.
Denn wenn der BSR14 durchschaltet, schaltet er quasi den TIP142 ab, und
der OPV versucht jetzt auf Biegen und Brechen, die Spannung trotzdem
aufrecht zu erhalten.
Ansonsten könnte es auch sein, daß die V502/V503-Kombination in
Schwingungen gerät, und damit alles verfälscht.
Und zu guter Letzt kann es am möglicherweise miserablen Aufbau
(Steckbrett?) liegen, mit komischer Leitungs/Masseführung.
Jens G. schrieb:> Zuallererst solltest Du dem OPA eeinen Serien-R am Ausgang spendieren,> denn sonst tut dein Strombegrenzungstransistor dessen Ausgang voll auf> die Last klemmen, was der OPA bestimmt nicht mag.
Ja, der OP soll ja angeblich dauerhaften Kurzschluss am Ausgang, also
somit auch eine hohe Stromaufnahme verkraften können. Der BSR14 soll
eig. als zusätzliches Glied dem TIP142 den Basisstrom entziehen.
Testweise kann ich den Ausgang aber mal einen Wiederstand spendieren.
> Denn wenn der BSR14 durchschaltet, schaltet er quasi den TIP142 ab, und> der OPV versucht jetzt auf Biegen und Brechen, die Spannung trotzdem> aufrecht zu erhalten.
Ja, kann er aber nicht, deswegen wird nach kurzer Zeit die Spannung
abfallen, was dem BSR14 in den nichtleitenden Zustand versetzen sollte.
Dann steuert der OP wieder den TIP142, sollte eigentlich gehen.
(http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0204132.htm) Da ich denke
das dies nur kurzzeitig geschieht.
>> Ansonsten könnte es auch sein, daß die V502/V503-Kombination in> Schwingungen gerät, und damit alles verfälscht.
Das klingt interessant, wie kann ich erkennen ob es in Schwingungen
gerät und wenn ja, was ist die Lösung das zu unterbinden?
> Und zu guter Letzt kann es am möglicherweise miserablen Aufbau> (Steckbrett?) liegen, mit komischer Leitungs/Masseführung.
Das ist auszuschließen, ist alles auf einem PCB aufgebracht.
Vom Prinzip ist es ja sie wie die Schaltung auf Wikipedia
(http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Stab_ov.svg&filetimestamp=20070709180531)
nur halt dass die Spannung am nichinvertierenden OP-Eingang über den
Mikrocontroller vorgegeben wird und das noch eine
Strombegrenzungsschaltung eingebaut ist.
Die Verstärkung des TIP142 sollte so im bereich von 250-500 liegen.
Somit bei Ic = 2A --> Ib = 4-8mA. Das Sollte der OP locker verkraften
können.
>Das klingt interessant, wie kann ich erkennen ob es in Schwingungen>gerät und wenn ja, was ist die Lösung das zu unterbinden?
Mit einem Oszilloskop
>Das ist auszuschließen, ist alles auf einem PCB aufgebracht.
PCB schließt auch nicht aus, daß das Layout miserabel ist. Auch da kann
man die Leitungsführung kräftig verhunzen.
Auserdem sollte wohl die Rückkopplung nicht vor dem R505 abzweigen,
sondern dahinter, damit wir auch wirklich die Spannung an der Last
regeln, und nicht an Last+Strommeßwiderstand.
Jens G. schrieb:> Auserdem sollte wohl die Rückkopplung nicht vor dem R505 abzweigen,> sondern dahinter, damit wir auch wirklich die Spannung an der Last> regeln, und nicht an Last+Strommeßwiderstand.
Ja, das hat in der Simulation dazu geführt dass es nicht mehr ging,
deswegen wurde der Abgriff so gewählt. Ich denke der Spannungsfall
zwischen Basis und Emitter sollte zu vernachlässigen sein, oder?
Vreg schrieb:> Jens G. schrieb:>> Auserdem sollte wohl die Rückkopplung nicht vor dem R505 abzweigen,>> sondern dahinter, damit wir auch wirklich die Spannung an der Last>> regeln, und nicht an Last+Strommeßwiderstand.>> Ja, das hat in der Simulation dazu geführt dass es nicht mehr ging,> deswegen wurde der Abgriff so gewählt. Ich denke der Spannungsfall> zwischen Basis und Emitter sollte zu vernachlässigen sein, oder?
Ach ich bin an der falschen stelle, ja am R505 würden mas 0,6-0,7V
abfallen, das kann ich tolerieren. In der Simulation hatte sich gezeigt
das wenn man den Abgriff hinter der R505 legt, dass ganze nicht mehr
klappt. Wird wohl dann daran liegen, das der BSr14 bei 2A
(Strombergenzung) den Messzweig mit dem Ausgang des OP verbindet.
Wieso Basis und Emitter - der interessiert hier nicht. Sondern der
Spannungsabfall am R505, der zu einer Lastabhängigen Spannung an der
Last führt. Das erklärt zwar nicht das beschriebene Verhalten, ist aber
trotzdem schlechtes Design.
>Ja, das hat in der Simulation dazu geführt dass es nicht mehr ging,
Wieso - was ging nicht? Das sollte auf alle Fälle gehen.
hmm, hab es nocml in der simulation getestet, jetzt ght es. gut die
schaltung würde dan den spannungsfall am r505 mit ausregeln, wenn sie
richtig funktionieren würde...
Hmmm, also Du stellst eine Ausgangsspannung von 15V ein, hängst einen 10
Ohm Widerstand als Last an, und dann steigt die Ausgangsspannung (über
dem 10 Ohm Widerstand) auf 25V an?
> der OP scheint das ganze nicht auszuregeln
Wenn du als Last nur einen reinen Widerstand anschließt, dann sollte das
gehen (grüne Kurve oben im Anhang). Bei kapazitiver Last schwingt die
Schaltung (rote Kurve oben) und regelt nicht mehr richtig. Auch ein Akku
geht deutlich in Richtung kapazitive Last. Die 100µ sind hier nur
beispielhaft, um die prinzipielle Wirkung zu zeigen.
Eine gewisse Verbesserung erreichst du mit einem kleinen Kondensator
über dem 5K-Widerstand.
Ja im Moment schalte ich eine elektronische Last zu, ob die rein ohmsch
belastet, weiß ich nicht. Ich hab jetzt mal den BSR14 entfernt un den
R505 überbrückt, das Problem bleibt, das bei bestimmten eingestellten
Spannungen bei Belastung die Spannung vom OP falsch nachgeregelt wird.
Ja, es liegt tatsächlich daran, dass der Ausgang anfängt zu schwingen,
habe jetzt mal mit dem Oszilloskop gemessen. Wie würde man jetzt einen
Kondensator berechnen für einen max. Ladestrom von 2A?
Im anhang habe ich mal ein Bild von den Rippeln gemacht. Ich habe eine
Spannung von 12V eingestellt. Sobald die Schaltung über 180mA belastet
wird hört man ein zischen aus der elektronischen Last. Die Spannung des
Rippels ist auf dem Bild zu erkennen. Kann man auch einen Kondensator an
den Ausgang des OP schalten, würde das die Schwingungen unterbinden?
Vielleicht ist das auch Deine elektronische Last, die hier anfängt zu
spinnen. Denn immerhin arbeiten damit zwei Regler gegeneinander.
Versuch es mal mit einem wirklich rein ohmschen R.
Ja kann ich auch machen, allerdings möchte ich auch die Schaltung bis an
die Belastungsgrenze fahren. Was auch erstaunlich ist, die Schaltung
schwingt wie oben auf dem Bild zu sehen. Sobald man mit einem Fluke DMM
am Ausgang der Konstantspannugsquelle misst, hört das zischen auf und
die Schaltung regelt sauber aus.
Du musst zwischen Opamp-Ausgang und -Eingang des Opamp einen Kondensator
mit 1nF bis 10nF einbauen. Die Mindestgröße des Kondensators hängt von
den Widerständen (hier 1k und 5k) und der kapazitiven Belastung am
Ausgang des Reglers ab. Es ist übrigens Standard diesen extra
Kondensator einzubauen.
Ok danke, auf so eine Antwort habe ich gewartet. Das ich den Kondensator
benötige war mir allerdings nicht klar, bis die schwingungen angefangen
haben. Aber so lernt man aus fehlern
Ein Frage hätte ich noch, ist die Schaltung den generell zu gebrauchen?
Ich will einen Strom vom max. 2A haben. Dabei soll die Spannungsquelle
von ca. 0V bis 30V einstellbar sein. Ist das mit einem TIP142 zu
bewerkstelligen?
Da er ja im linearen Bereich betrieben wird.
Vreg schrieb:> Ich will einen Strom vom max. 2A haben. Dabei soll die Spannungsquelle> von ca. 0V bis 30V einstellbar sein. Ist das mit einem TIP142 zu> bewerkstelligen?
Wenn du den TIP142 kühlst ist das durchaus machbar, da sehe ich keine
Probleme.
Michael Köhler schrieb:> Wenn du den TIP142 kühlst ist das durchaus machbar, da sehe ich keine> Probleme.
Ja das ist ja das Problem. Gekühlt wird mit einem 0,24 K/W Kühlkörper.
Allerdings hat der bei 20V und 1,5A schon ca. 60°C. Für meine
verständnisse zu warm, sind ca. 30W Verlustleistung. Vllt. doch zwei
parallel, oder mache ich etwas anderes falsch?
Dann hätte ich nich eine Frage zu einem Datenblattwert und zwar steht
bei Absolute Maximun Ratings im TIP142 Datenblatt ein wert von 5 V für
Emitter-Base Voltage, wie ist das zu verstehen? Darf das
Emitterpotential nicht 5V über dem der Basis liegen?
> im TIP142 Datenblatt ein wert von 5 V für> Emitter-Base Voltage, wie ist das zu verstehen?
Die Basis-Emitter-Spannung in Sperr-Richtung.
> Darf das Emitterpotential nicht 5V über dem der Basis liegen?
Genau das bedeutet es.
Das heißt ja im umkehrschluss, das wenn ich in meiner Schaltung den
Lastwiderstand RL durch einen Akku ersetze und der OP keine Spannung an
seinem Ausgang liefert, dass der TIP142 dann zerstört ist? Kann ich mir
irgendwie nicht vorstellen.
Ahh ok, das heißt ja, da der Strom der in meinen OP Ausgang reinfließen
kann begrenzt ist, kommt es nicht zu einem druchbruch.
Wie sieht das aus mit der Wärmeentwicklung des TIPs, bei 30V und 2A wird
ja im ungünstigsten Fall am Transistor bis zu 60W Verlustleistung
anfallen. Bei einem Wärmewiderstand von 1 K/W als ca. 60°C + 25°C =
85°C, eher mehr. Ist das noch ok? Oder lieber zwei TIPs parallel
schalten?
> Ahh ok, das heißt ja, da der Strom der in meinen OP Ausgang reinfließen> kann begrenzt ist, kommt es nicht zu einem druchbruch.
Zu einem Durchbruch kommts bei zu großer Spannung in jedem Fall, nur
evtl. nicht zur Zerstörung.
> bei 30V und 2A wird ja im ungünstigsten Fall am Transistor bis zu 60W> Verlustleistung anfallen. Bei einem Wärmewiderstand von 1 K/W als ca. 60°C > +
25°C = 85°C, eher mehr. Ist das noch ok?
DB Fig.5. Bei 60W max. 90°C, wäre mir zu knapp.
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