Hallo, Ich habe einen Schaltplan für eine elektronische Last entworfen und bevor ich die Schaltung aufbaue, möchte ich noch ein paar Sachen klären. Die Schaltung einer Konstanstromsenke ist mir zwar bekannt, dennoch habe ich meine Schaltung an die der HP 60503B¹ angelehnt. Als Mosfets möchte ich IRFP240 verwenden, da für diese im SOA-Diagramm eine Kurve für DC angegeben ist. Die maximale Spannung soll 50V, der maximale Strom 20A und die maximale Leistung 200W betragen. Über die Trimmer R113, R128, R139 und R150 sollen die Toleranzen der Shunts und Offsetfehler der Opamps korrigiert werden können. Die Sollwertvorgabe übernimmt ein MCP4922. Da dieser ein 12-Bit Dac ist, sollte sich hiermit der Strom in 5mA-Schritten einstellen lassen. Die Eingangsspannung wird mit einem 12-Bit ADC gemessen, damit auch ein Konstantleistungs- und Konstantwiderstandbetrieb möglich ist. Nun die Fragen: Wie genau sollte die Referenz für ADC und DAC sein? Reicht hier eine LT1029 mit 0,2% Genauigkeit? Wie sollte die Masse des ADC geführt werden? Dieser hat eine analoge und eine digitale Masse. Aktuell mache ich es so, dass ich beide Massen auf der Netzteilplatine zusammenführe. Aufgebaut wird die Schaltung auf Lochraster. Danke im Voraus. ----------------------------------------- ¹ http://exodus.poly.edu/~kurt/manuals/manuals/HP%20Agilent/HP%2060503B%20Service.pdf (S. 31)
Vergiss Shunts und Offsetspannungen nachtrimmen zu wollen. Vernuenftige Teile benoetigen das nicht. Ein Shunt von 1% sollte genuegend sein. Und Offsetspannungen von 150uV sind fuer Pfennige erhaeltlich. Lochraster ... nee, vergiss das besser. Die Genauigkeit der Referenz sollte den ueberalles Anforderungen entsprechen. Lass es mal bei 1% bleiben.
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Jetzt N. schrieb: > Ein Shunt von 1% sollte genuegend sein. Als Shunts verwende ich 5W Leistungswiderstände mit 10%. Jetzt N. schrieb: > Lochraster ... nee, vergiss das besser. Ich habe mit Lochraster kein Problem. Da es sich hier nicht um hohe Frequenzen handelt, sehe ich da keine Probleme. Anbei mal die Layouts der drei Platinen. Jetzt N. schrieb: > Die Genauigkeit der Referenz > sollte den ueberalles Anforderungen entsprechen. Lass es mal bei 1% > bleiben. Ja, 1% sind ausreichend. Dann sollte die 0,2% Referenz ja genügen. Edit: Ich sehe gerade, dass 0,18R für die Shunts recht unpassend ist. Unter Volllast fließt durch jeden Shunt 5A mit einer entsprechenden Verlustleistung von 4,5W. Der 5W Widerstand mit einem Wärmewiderstand von 50K/W erwärmt sich so um 225K, bei einem Temperaturkoeffizienten von 400ppm/K ergäbe das einen Fehler von 10%. Stattdessen benutze ich jetzt 11W Widerstände und sorge für eine gute Kühlung.
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Für kleine Ströme wäre zu überlegen nur einen der 4 Kanäle zu nutzen. Damit hat man dann bei kleinen Strömen eine höhere Auflösung. Bei nicht so genauen Widerständen für die "Shunts", muss auch der Absolutwert der Referenz nicht so genau sein, es sei denn man misst noch einmal unabhängig und dann genauer. Trimmer braucht man für die Verteilung des Stromes nicht - wenn da ein Transitor 10% mehr der Last abbekommt ist das noch kein Drama. Wenn man schon mit µC arbeitet dann heute eher ohne Trimmer und dafür ein ADC mit mehr Auflösung - zumindest für die Anzeige. Korrekturen gehen dann rechnersch ohne merkliche Rundungsfehler. Einen Konstant-Widerstandsbetrieb kann man auch schon durch Wechsel der Ref- spannung für den DAC erreichen - das ist deutlich schneller als über den ADC. Der TLC272 ist keine so gute Wahl für die Messung des Stromes. Für die Messung des Stromes wäre zu überlegen einen zusätzlichen kleineren Shunt (eher so 10 mOm) und besseren OP (OP07 oder besser) zu spendieren. Die jeweils 180 mOhm sind für die Regelung OK, aber für eine Messung ist die Leistung reichlich hoch. Schon 4 W am 11 W Widerstand gibt eine recht hohe Temperatur. Lüfter und Übertemperaturschutz nicht vergessen.
Lurchi schrieb: > Trimmer braucht man für die Verteilung des Stromes nicht - wenn da ein > Transitor 10% mehr der Last abbekommt ist das noch kein Drama. In Ordnung, habe ich entfernt. Lurchi schrieb: > Für die > Messung des Stromes wäre zu überlegen einen zusätzlichen kleineren Shunt > (eher so 10 mOm) und besseren OP (OP07 oder besser) zu spendieren. Für die volle Auflösung von 5mA fällt an jedem Shunt bloß 10µV ab. Das geht doch im Rauschen unter? Oder meinst Du den Strom in 2 Bereiche aufteilen und entsprechend niedrige Ströme durch einen höheren Widerstand zu schicken und umgekehrt? Lurchi schrieb: > Schon 4 W am 11 W Widerstand gibt eine recht > hohe Temperatur. Das stimmt. Ich glaube, die bessere Möglichkeit wäre es, 0.1R Widerstände im Metallgehäuse zu verwenden. Diese ließen sich gut kühlen und es gibt sie mit 1% Toleranz. Ein zweiter, großer Kühlkörper wäre vorhanden. Lurchi schrieb: > Lüfter und Übertemperaturschutz nicht vergessen. Natürlich nicht.
Lurchi schrieb: > Für kleine Ströme wäre zu überlegen nur einen der 4 Kanäle zu nutzen. > Damit hat man dann bei kleinen Strömen eine höhere Auflösung. Sinkt die Auflösung bei Verwendung mehrerer Kanäle? Ich werde nachher mal das Datenblatt studieren, auf die Schnelle konnte ich dazu keine Angabe finden. Als Shunts werde ich jetzt folgende mit 0,1R benutzen. Diese haben sowohl eine niedrigere Toleranz als auch einen niedrigeren Temperaturkoeffizienten und lassen sich gut kühlen. http://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/B400/RH_NH.pdf Die Shunts sind etwa 10cm von der Platine entfernt. Die Leitung zwischen Shunt und Differenzverstärker ist geschirmt. Ist es sinnvoll, die Spannung am Shunt mit Hilfe des Differenzverstärkers auf 5V zu verstärken, sodass ich mit dem DAC direkt auf die 4 Stufen gehen kann, oder sollte ich die Verstärkung eher kleiner wählen und die Spannung des DACs herunterteilen?
Ich habe ein ähnliche Projekt mal gehabt. Habe dort 250W/10A/70V auf 2 TO-247 MOSFETs verballert. Ich meine es war auch der IRF240. Selbst bei 300W geht es gerade noch noch so, begrenze aber trotzdem auf 250W. Der Kühlkörper wird auch aktiv belüftet. Ingo
Die Transistoren sollte man nicht unbedingt bis an die Grenzen ausnutzen. Da ist nicht nur die Gesamtleistung, sondern auch die SOA setzt da noch mal extra Limits bei höherer Spannung. Bei 20 V mag es da noch für 5 A reichen, aber bei 40 V sind 2,5 A schon eher zu viel. Ein Problem ist ja auch das man nie genau weiss wie viel der einzelne MOSFET verträgt - die garantierten Werte sind oft vergleichsweise niedrig. Etwas mehr kann gut gehen, muss aber nicht. Verteilt hat man es auch mit der Kühlung einfacher. Es wäre sogar zu überlegen einen extra SOA Schutz vorzusehen: also den maxmalen Strom bei höherer Spannung auf kleinere Werte reduzieren. Es ist durchaus möglich dass man bei 20 V auch mehr als 200 W verheizen kann - bei 50 V wird es aber mit je 1A schon eng. Bei Frage der Signale vom DAC ist wohl ein Zwischenweg der richtige: also mit dem Differenzverstärker schon etwas (z.B. 2-5 mal) verstärken, aber nicht gleich auf 5 V. So fällt der Fehler des Regel-OPs nicht so ins Gewicht und man verteilt die Verstärkung auf beide OPs, ohne das der Regel OP noch bis Verstärkung <1 arbeiten muss. Die Leitungen von Shunt zur Verstärkung muss man nicht Abschirmen - so niederohmige Signale lassen sich kaum durch kapazitive Einkopplung stören. Verdrillen der Leitungen wäre hilfreicher. Die Spannungsmessung sollte man eher vor den Schutzdioden machen. Für die Stabilität der Regelung wäre ggf. noch ein RC Glied für den Ausgang hilfreich, also noch einmal etwa 1 Ohm in Reihe mit z.B. 10 µF. Nur die 100 nF am Ausgang sind recht wenig - gegen HF Störungen aber sinnvoll. Nur eine der Endstufen zu nutzen, bringt für die Steuerung die 4 fache Auflösung, einfach weil für die gleiche Stuerspannung nur 1/4 des Stromes fließt. Für die Messung bringt es nur etwas, wenn man die Mittelwertbildung auch umschaltet auf nur den einen Kanal.
Lurchi schrieb: > Die Transistoren sollte man nicht unbedingt bis an die Grenzen > ausnutzen. Zwischenzeitlich bin ich zu dem IRFP250N gewechselt, damit hätte ich, zumindest theoretisch, noch etwas mehr Luft in der SOA. Ein SOA-Schutz lässt sich ja dank Mikrocontroller leicht implementieren. Lurchi schrieb: > Bei Frage der Signale vom DAC ist wohl ein Zwischenweg der richtige: > also mit dem Differenzverstärker schon etwas (z.B. 2-5 mal) verstärken, Ok, das dachte ich mir auch schon. Lurchi schrieb: > Die Leitungen von Shunt zur Verstärkung muss man nicht Abschirmen - so > niederohmige Signale lassen sich kaum durch kapazitive Einkopplung > stören. Verdrillen der Leitungen wäre hilfreicher. Stimmt, die beiden Eingänge liegen ja praktisch auf GND. Lurchi schrieb: > Für die Stabilität der Regelung wäre ggf. noch ein RC Glied für den > Ausgang hilfreich, also noch einmal etwa 1 Ohm in Reihe mit z.B. 10 µF. > Nur die 100 nF am Ausgang sind recht wenig - gegen HF Störungen aber > sinnvoll. Bei 20A habe ich aber 20V Spannungsabfall bzw. 400W Verlust am 1 Ohm Widerstand. Lurchi schrieb: > Nur eine der Endstufen zu nutzen, bringt für die Steuerung die 4 fache > Auflösung, einfach weil für die gleiche Stuerspannung nur 1/4 des > Stromes fließt. Für die Messung bringt es nur etwas, wenn man die > Mittelwertbildung auch umschaltet auf nur den einen Kanal. Ach jetzt verstehe ich, mit einem Kanal meinst Du nicht einen Kanal des ADC sondern einen Endstufenkanal... Da habe ich Dich missverstanden.
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Das RC Glied zur Dämpfung sind Widerstand und Kondensator in Reihe. Ein großer Strom fließt da also nur kurzzeitig, wenn überhaupt. Für die Stabilität der Regelung kann so eine Dämpfung aber wichtig sein. Da sollte man zumindest eine der Endstufen auch noch einmal simulieren, um zu sehen wie man die Kompensation passend wählt und was man an Dämpfung für den Ausgang braucht, bzw. gebrauchen kann. Mit induktiver Last kann die Schaltung sonst ggf. anfangen zu schwingen - gerade Spannungsregler sind ggf. in guter Näherung bei einigen Frequenzen Quellen mit induktivem Ausgangswiderstand, teils mit sehr geringer Dämpfung. Den SOA Schutz per µC zu machen ist so eine Sache: das ist ggf. etwas zu langsam: beim 50 V und 5 A je MOSFET hat man nur 10 ms Zeit. Normal macht man das bei Audioverstärkern analog über eine Stückweise lineare Kurve mit Dioden / Widerständen. Der µC könnte natürlich aus dem Strom (BZW: Widerstand) eine maximal zulässige Spannung berechnen und die dann in analoger HW überwachen. Trotz aller Vorsicht wäre eine Schmelzsicherung für jeden der FETs ein gute Idee. Damit ließen sich die Teile dann ggf. auch einzeln testen.
Lurchi schrieb: > Das RC Glied zur Dämpfung sind Widerstand und Kondensator in Reihe Entschuldigung, heute habe ich es nicht so mit dem Verstehen... Du meinst also ein Boucherotglied am Eingang? Lurchi schrieb: > Ausgangswiderstand, teils mit sehr geringer Dämpfung. > Den SOA Schutz per µC zu machen ist so eine Sache: das ist ggf. etwas zu > langsam: beim 50 V und 5 A je MOSFET hat man nur 10 ms Zeit. Nun, die maximale Leistung ist ja begrenzt auf 200W. Damit sieht jeder Mosfet bei 50V max. 1A. Lurchi schrieb: > Trotz aller Vorsicht wäre eine Schmelzsicherung für jeden der FETs ein > gute Idee. Damit ließen sich die Teile dann ggf. auch einzeln testen. Der Eingang ist mit einer 20A HRC-Sicherung abgesichert. Eine flinke Sicherung ist hier vermutlich besser als eine Träge? Die Absicherung jeder Stufe ist aber auch eine gute Idee. Lurchi schrieb: > Der µC könnte natürlich aus dem Strom (BZW: Widerstand) eine maximal > zulässige Spannung berechnen und die dann in analoger HW überwachen Genau, so dachte ich mir das.
Als Shunt fuer 20A wuerde ich 1mOhm empfehlen. Die gibt es im praktischen 1W 2010 SMD Gehauese. Bei 20A wuerde der nur 0.4W verbraten. Der Spannungsabfall muesste noch etwas verstaerkt werden bis er brauchbar wird. Je nach Fehleranforderung waere ein Low Offset OpAmp gefragt. Ein guenstiger 60cent OpAmp mit 150uV Offset wuerde einen Stromoffset von 150mA anzeigen. Allenfalls waere ein besserer gefragt.
So, im Anhang mal die aktuellen Pläne und Layouts. Die Shunts und Sicherungen der einzelnen Endstufen befinden sich nicht auf der Platine und sind demnach nicht im Plan eingezeichnet, ebenso der Snubber und der Kondensator am Eingang. Die Spannungsmessung ist auf die Controllerplatine umgezogen und misst die Spannung direkt an den Eingangsbuchsen. Zusätzlich habe ich der Referenzspannung einen Tiefpass spendiert.
Luca E. schrieb: > So, im Anhang mal die aktuellen Pläne und Layouts. Es sind immer noch Trimmer drin, die es nicht genauer machen. Wenn man schon auf besser als 1% trimmen will, dann darf der Trimmer nur 1% des Gesamtbereichs beeinflussen. Die 1n8 sollten wohl besser Widerstände sein. Die 100k sind überflüssig (ein OpAmp kann keinen als Eingang geschalteten Ausgang haben). 4 identisch reagierende parallel geschaltete Regler können ins Schwingen kommen wenn alle gleichschnell sind. Sicher davor ist man wenn die 1:10 Geschwingigkeitsunterschied haben. Das wäre bei 4 aber 1:1000. Also muss man exerimentieren durch Anpassen der 220p Kondensatoren. 200 Watt mit einem IRPF240 finde ich ... ambitioniert. Dir ist schon aufgefallen, daß die Kurve im SOA Diagramm bei 50V und 5A nur für 10ms ist ? Es gibt keine DC Kurve.
MaWin schrieb: > Die 1n8 sollten wohl besser Widerstände sein. In welcher Größenordnung? MaWin schrieb: > 4 identisch reagierende parallel geschaltete Regler können ins Schwingen > kommen wenn alle gleichschnell sind. Das klingt soweit logisch, aber warum scheint es bei HP auch so zu gehen? MaWin schrieb: > 200 Watt mit einem IRPF240 finde ich Mit einem? Die 200W beziehen sich auf die 4 IRFP240, also 50W für jeden. MaWin schrieb: > Es gibt keine DC Kurve. Im Datenblatt von Fairchild schon: http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet/fairchild/IRFP240.pdf
Ein vernünftig designter Regler Verhält sich wie eine ggf. frequenzabhängige passive Last. Dass heißt die Pasendrehung sollte für alle Frequenzen kleiner als 90 Grad sein. Dann darf man auch jede andere passive Last in dem Sinne anschließen. Da sollte also nichts anfangen zu schwingen, egal wie man es da parallelschaltet, solange man keine zusätzlchen Wechselwirkungen (etwa über die Versorgungsseite bei einem Netzeteil) hat. Bei Stromreglern wäre sowieso die Reihenschaltung der etwas kritischere Fall. Bei schlechtem Design kann so etwas wie eine stark induktive Last ein Problem werden. Von daher ist so eine Konstantstrom-Reglung an einem nicht so guten Spannungsregler / Labornetzteil ggf. ein Problem. Einige Spannungsregler stellen bei einigen Frequenzen halt schon so was wie eine Induktivität dar, wenn auch eine eher kleine so im Bereich 1-100 µH Nicht so gute Versionen können ggf. auch etwas mehr als 90 Grad Phase haben und damit mit einer ungünstigen, verlustarmen Kapazität ggf. schwingen. Es kann sein das man je nach Zahl der Endstufen auch die Snubber anpassen (ggf. mehr parallel) muss, wenn die einen brauchen.
Luca E. schrieb: > In welcher Größenordnung? 10k. > Das klingt soweit logisch, aber warum scheint es bei HP auch so zu > gehen? Tja, Dinge müssen nicht schief gehen, aber Murphy ist nicht weit. > Mit einem? Die 200W beziehen sich auf die 4 IRFP240, also 50W für jeden. Achso. Also keine 20A bei 50V möglich. > Im Datenblatt von Fairchild schon: > http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet/fairchild/IRFP240.pdf Aha. Nur noch 2A bei 50V.
Lurchi schrieb: > Es kann sein das man je nach Zahl der Endstufen auch die Snubber > anpassen (ggf. mehr parallel) muss, wenn die einen brauchen. Werde ich beobachten. MaWin schrieb: > Achso. Also keine 20A bei 50V möglich. Genau, bei 50V nur 4A MaWin schrieb: > Aha. > Nur noch 2A bei 50V. Da jeder Mosfet bei 50V nur 1A sieht, sollte das doch passen. MaWin schrieb: > Sicher davor ist man wenn die 1:10 > Geschwingigkeitsunterschied haben. Erreiche ich diese Verlangsamung durch die Zeitkonstante von Rx und Cx? Bei einem Rx von 10k hätten Cx dann die Werte 22p, 220p, 2n2 und 22n (Rx ist dann der Widerstand hinter dem Differenzverstärker [R119] und nicht der Widerstand anstelle der 1,8nF Cs?)
Luca, wollte Dich auf den folgenden Bausatz hinweisen: http://www.heise.de/ct/projekte/machmit/ctlab/wiki/AlleModule Da findest Du: c't 12/2008: EDL Programmierbare Elektronische Last Zitat: > Programmierbare Elektronische Last, ähnlich DCG, nur als Stromsenke > > Vier Strombereiche 2mA/10mA bis 2A/10A, Leistung 50W, je nach > Leistungsendstufe auch deutlich mehr > max. Spannung 25V, je nach Leistungsendstufe bis 50V > Strom in jedem Bereich mit 12-Bit-Auflösung einstellbar (optional 16 > Bit) > Programmierbare On/Off?-Zeit 1ms bis 30s > Strom während Off-Zeit von 0 bis 100% des On-Stromes einstellbar Vielleicht eine Alternative zum Eigenentwurf?
Die im Plan gezeigten 1.8 nF Kondensatoren sollte man eher ganz weglassen. 10 K Widerstände würden vor allen die Differenzverstärker an den Shunts aushebeln - ein Teil der Verkabelung käme damit wider rein. Mit kleineren Kondensatoren könnte es ggf. wieder gehen - das gibt dann einen Kapazitiven Teiler mit dem jetzt 220 pF. So (mit den 220pF und 1,8 nF) wäre es aber reichlich viel Kapazitive Last und damit eher schädlich. Sinnvoll wären ggf. Kondensatoren (und dann einen Widerstand dazu) an den Sollwerten, also dem + Eingang des OPs zum unteren Ende des shunts. Vermutlich wird es aber auch ohne gehen. Die Gate Widerstände sollte eher etwas größer (80-120Ohm) werden: die meisten OPs mögen keine Last deutlich unter 100 Ohm. Das Relais zur Umschaltung des Sollwertes könnte man auch durch einen CMOS Schalter (z.B. 4053) ersetzen. So hätte man auch keinen kurzzeitig offenen Eingang.
Lurchi schrieb: > Die im Plan gezeigten 1.8 nF Kondensatoren sollte man eher ganz > weglassen. 10 K Widerstände würden vor allen die Differenzverstärker an > den Shunts aushebeln Ich hatte den selben Gedanken, hat MaWin den Differenzverstärker übersehen? Die Cs sind nun entfernt. Lurchi schrieb: > Sinnvoll wären ggf. Kondensatoren (und dann einen Widerstand dazu) an > den Sollwerten, also dem + Eingang des OPs zum unteren Ende des shunts. > Vermutlich wird es aber auch ohne gehen. Wenn es schwingt werde ich das mal probieren. Lurchi schrieb: > Das Relais zur Umschaltung des Sollwertes könnte man auch durch einen > CMOS Schalter (z.B. 4053) ersetzen. So hätte man auch keinen kurzzeitig > offenen Eingang. Wenn der Sollwert kurz auf 0 geht, stört das nicht, damit die Eingänge der OPs nicht offen sind, füge ich einen Pulldown-Widerstand hinzu. Der neue Plan ist im Anhang. Die Trimmer habe ich entfernt und gegen möglichst genaue Spannungsteiler getauscht. Edit: Bei den 'genauen' Spannungsteilern ist überall noch ein Fehler drin. Den muss ich noch korrigieren.
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So, hier nochmal ein Update des Planes. Die Spannungsteiler habe ich angepasst und sind jetzt hoffentlich richtig. Der ADC für die Strommessung hat noch eine Schutzdiode bekommen. Mit den Cx-Werten werde ich dann experimentieren bis es passt. Mich würde jetzt noch interessieren, ob die 20A Hauptsicherung träge oder flink sein sollte. Die Sicherung ist diese: http://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/C400/T-120KA.pdf Jede einzelne Stufe möchte ich mit 6,3A absichern, ist hier eine träge, mittelträge oder eine flinke Sicherung zu wählen? Bis dahin Danke für die bisherigen Antworten!
Die Sicherungen sollten eher flink sein, vor allem die kleinen. Für einen Schutz der MOSFETs wird es trotzdem meist nicht reichen, aber ggf. für die Shunts. Die große Sicherung kann auch besser flink sein. Für den externen Steuereingang war der Trimmer nicht so falsch. Ob man ihn braucht ist aber eine Frage. Die TLC272 sind keine so gute Wahl für die Verstärkung an den Shunts - da hat man ggf. deutlich Offset-fehler. Der etwas bessere TLC277 wäre das mindeste, ggf. auch LT1013, OP07 oder ähnliches.
Lurchi schrieb: > Die TLC272 sind keine so gute Wahl für die Verstärkung an den Shunts - > da hat man ggf. deutlich Offset-fehler. Der etwas bessere TLC277 wäre > das mindeste, ggf. auch LT1013, OP07 oder ähnliches. Stimmt, 10mV Offset sind doch recht viel. Dann übernimmt die Regelung der einzelnen Mosfets jetzt ein TLC274 und die Shunts bekommen jeweils einen OP07.
Hier nochmal der aktuelle Plan. Einige Trimmer habe ich wieder eingebaut, da ich es besser finde, eine Möglichkeit des Abgleichs zu haben, auch wenn es die Sache nicht unbedingt genauer macht. Weiterhin habe ich den von Lurchi angesprochenen hochauflösenden Modus eingebaut, der 3 der 4 Endstufen abtrennt. Die Schaltung mit dem P-Fet funktioniert auf jeden Fall schon mal in der Simulation. Wenn der Plan nun keine Fehler mehr enthält, werde ich nachher die Teile bestellen.
Die Umschaltung zwischen interner und externer Steuerung könnte man auch per CMOS Schalter machen. Ein 74HC4053 reicht bei auch noch gleich für die Umschaltung auf nur 1 der 4 Kanäle, und das auch bei der Messung. Im Gegensatz zum Relais wäre das auch schnell genug für die Schutzschaltung, auch bei externer Sollwertvorgabe. Alternativ halt noch ein kleiner MOSFET, der den Sollwert schnell auch 0 ziehen kann. Die SOA Schutzschaltung gegen zu hohe Spannung wäre ggf. auch gut mit auf der Platine angebracht. Die jetzige Umschaltung mit P-Kanal FET und Transistor könnte bei der Ansteuerung ggf. noch haken (bräuchte ggf. -5 V). Eine harte Begrenzung für den externen Sollwert wäre ggf. auch noch nicht schlecht, sonst machen ggf. Spitzen über 10 V doch mal Ärger. Eventuell auch den Sollwert vom DAC irgendwie als oberes Limit mit nutzen. Die Temperaturüberwachung / Lüfterregelung braucht keinen OP07 - da tut es auch ein LM358 / TLC27x. Für die Regelung des Stromes ist trotz der Verstäkung vorweg der TLC274 nicht wirklich gut für kleine Ströme. Da würde ich zumindest einen Sockel vorsehen, dass man später ggf. einen bessere Typ wählen kann. Vor allem den Modus für konstanten Widerstand sollte man vorher noch einmal simuieren, um sicher zu sein, dass da nichts schwingt.
Lurchi schrieb: > Die Umschaltung zwischen interner und externer Steuerung könnte man auch > per CMOS Schalter machen. Ein 74HC4053 reicht bei auch noch gleich für > die Umschaltung auf nur 1 der 4 Kanäle, und das auch bei der Messung. Ok. Ist die Umschaltung bei der Messung wirklich nötig? Wenn 3 der 4 Kanäle auf 0V liegen, liegt am Summierverstärker doch auch nur 1/4 der Spannung an, entsprechend dem Teilerverhältnis 1+(1/(1/3)). Lurchi schrieb: > Eine harte Begrenzung für den externen Sollwert wäre ggf. auch noch > nicht schlecht, sonst machen ggf. Spitzen über 10 V doch mal Ärger. Mit einer 10V Suppressordiode am Eingang? Lurchi schrieb: > Die Temperaturüberwachung / Lüfterregelung braucht keinen OP07 - da tut > es auch ein LM358 / TLC27x. Da es keinen Preisunterschied zwischen dem OP07 und dem LM358 gibt, verwende ich den OP07. Schaltplan liefere ich gleich nach.
Luca E. schrieb: > Schaltplan liefere ich gleich nach. Edit: Im Plan ist der 74HC4053 falsch beschaltet... Schaltplan 7 ist der nun hoffentlich richtige..
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Ob es sich lohnt die Messung auch umzuschalten, hängt vom ADC ab. Wenn man da auch so genug Auflösung hat, geht es auch gut ohne. Mit der Umschaltung hätte man auch bei der Messung die 4 fache Auflösung - Leckströme der inaktiven Stufen fallen aber unter den Tisch. Normal ist der LM358 noch einiges günstiger als der OP07. Zumindest könnte man den ggf. ungenutzten Kanal es 274 nutzen - billiger geht es nicht. Beim OP vor dem ADC wäre der OP07 z.B. auch besser als der TLC274. Eine 10 V supprossordiode wäre schon die ganz harte Art der Begrenzung. Einfacher wäre vermutlich die Spannung an der passenden Stelle per Diode auf 5,6 V zu begrenzen (den 100 K Widerstand am Eingang aufteilen und dann eine 1N4148 nach 5 V). Für den externen Eingang könnte man auch besser noch nach dem OP etwas runter teilen - das reduziert den Fehler des OPs mit.
Lurchi schrieb: > Beim OP vor dem ADC wäre der OP07 z.B. auch besser als der > TLC274. Der Summierer ist jetzt auch ein OP07. Statt des einen 274 tut es jetzt auch ein 272. Lurchi schrieb: > Für den externen Eingang könnte man auch besser noch nach dem OP etwas > runter teilen - das reduziert den Fehler des OPs mit. Das habe ich auch angepasst. Ich teile vor dem OP die 10V Eingangsspannung auf 5V und nach dem OP die 5V auf 1,65V. Lurchi schrieb: > Normal ist der LM358 noch einiges günstiger als der OP07. Bei Reichelt ist der Preisunterschied gerade mal 7 cent. Ich hoffe nun passt alles...
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Bitte net hauen wenn ich falsch liege... Die Schaltung um IC105 ist doch kein Addierer. Die höchste anliegende Spannung zählt. Oder wie ist die Schaltung mit den vier 1K Widerständen zu verstehen?
Die 4 1 K Widerstände bilden den Mittelwert der Spannungen. Mit der Verstärkung des OPs dahinter kommt das einen Addierer schon sehr nahe.
Lurchi schrieb: [...] Für die Regelung des Stromes ist trotz der > Verstäkung vorweg der TLC274 nicht wirklich gut für kleine Ströme. Da > würde ich zumindest einen Sockel vorsehen, dass man später ggf. einen > bessere Typ wählen kann. [...] Hallo, wesehalb ist der TLC274 für das Anfahren der MOSFETs hier nicht geeignet? Ich baue mir nämlich auch gerade eine kleine Last zum Prüfen eines Akkus (mir reichen 20V / 1A). Zum Messen der Spannung über dem Shunt verstehe ich es: Kleiner Offset, kleiner Fehler. Aber beim Treiber verstehe ich es nicht. Danke & Gruß Matthias
Matthias Q. schrieb: > wesehalb ist der TLC274 für das Anfahren der MOSFETs hier nicht > geeignet? Ein TLC27x hat einen maximalen Eingangsoffsetfehler von 10mV. Ich habe es gerade mal mit Multisim simuliert, ein Fehler von 10mV entspricht pro Kanal etwa 30mA Fehler.
Lurchi schrieb: > Die 4 1 K Widerstände bilden den Mittelwert der Spannungen. Mit der > Verstärkung des OPs dahinter kommt das einen Addierer schon sehr nahe. Als Mittelwertbildner hab ich das auch eher gesehen. Als Addierer müsste aber das Ergebnis, wie es der Name schon sagt, addiert werden... Das kann, wie mir zwischenzeitlich eingefallen ist, auch im auswertenden Mikrocontroller der ja auch die Umschaltung vornimmt, vorgenommen werden.
senke schrieb: > Als Mittelwertbildner hab ich das auch eher gesehen. Als Addierer müsste > aber das Ergebnis, wie es der Name schon sagt, addiert werden... Zumindest in der Simulation verhalten sich sowohl der "normale" invertierende Addierer als auch der nichtinvertierende Addierer absolut identisch.
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Luca E. schrieb: > Matthias Q. schrieb: >> wesehalb ist der TLC274 für das Anfahren der MOSFETs hier nicht >> geeignet? > > Ein TLC27x hat einen maximalen Eingangsoffsetfehler von 10mV. > Ich habe es gerade mal mit Multisim simuliert, ein Fehler von 10mV > entspricht pro Kanal etwa 30mA Fehler. Okay, dann muss ich nochmal was zur grundsätzlichen Funktion fragen: - Es gibt also kein kontinuierliches Nachregeln durch eine uC-Regelschleife in der I_Mess ausgewertet und zur Nachregelung von U_Prog zum Anfahren der Regel-OpAmps verwendet wird? - Die grundsätzliche Funktion beruht darauf, dass mit U_Prog ein genauer Sollwert des Stroms vorgegeben wird, dieser wird von den OpAmps nur in sofern geregelt, als dass Sie ihre (nunmehr statische) Vorgabe so ausregeln, dass durch MOSFET und Lastwiderstand eben der Strom fließt, der sich aus R_Last und U_Prog ergibt. - I_Mess wird "nur" verwendet um ihn anzuzeigen, nicht um ein ΔI_Set/I_Mess zu berechnen und ggf. U_Prog entsprechend nachzuregeln. Wenn dem so ist, verstehe ich natürlich, warum alle Komponenten wenig Fehler aufweisen sollten - ich dachte halt, dass Offset der Treiber und eigentlich auch Fehler des Lastwiderstandes mehr oder minder egal sind, da man das ja über ADC / DAC mit entsprechender Genauigkeit bemerken kann und dann nachregelt. Ich meine damit explizit keine volldigitale Regelung sondern nur das Anpassen der Ansteuerspannung der OpAmps. Danke & VG Matthias
Mit U_Prog ist natürlich I_Set_Int und mit I_Mess ist I_Feedback aus dem obigen Schaltplan gemeint...
Matthias schrieb: > Es gibt also kein kontinuierliches Nachregeln durch eine > uC-Regelschleife in der I_Mess ausgewertet und zur Nachregelung von > U_Prog zum Anfahren der Regel-OpAmps verwendet wird? > - Die grundsätzliche Funktion beruht darauf, dass mit U_Prog ein genauer > Sollwert des Stroms vorgegeben wird, dieser wird von den OpAmps nur in > sofern geregelt, als dass Sie ihre (nunmehr statische) Vorgabe so > ausregeln, dass durch MOSFET und Lastwiderstand eben der Strom fließt, > der sich aus R_Last und U_Prog ergibt. Ja, im Konstantstrommodus. Matthias schrieb: > I_Mess wird "nur" verwendet um ihn anzuzeigen, nicht um ein > ΔI_Set/I_Mess zu berechnen und ggf. U_Prog entsprechend nachzuregeln. Zum Einen für die Anzeige und zum Anderen dafür, weiter Testmodi zu ermöglichen. Wenn die Eingangsspannung und der Strom im Mikrocontroller vorliegen, kann dieser den Sollwert berechnen, der für Konstantwiderstand, Konstantleistung oder Konstantspannung nötig ist.
Okay, alles klar, dann erübrigt sich meine Ausgangsfrage natürlich. Ich bedanke mich und muss feststellen, dass ich mir für meine eigene elektronische Last viel zu viel Gedanken um die Software gemacht habe. Ich wollte da alles mögliche Nachregeln. Aber wenn die ganze Welt mit "statische" Lasten klar kommt, werde ich das wohl auch sehr gut. Klar, die anderen Modi sind klar. Den Text zur EL9000 kennst du ja sicherlich - da werden sie alle behandelt. Herzlichen Dank für die Aufklärung und gutes Gelingen beim (weiter?)bau. VG Matthias
Matthias schrieb: > Herzlichen Dank für die Aufklärung und gutes Gelingen beim (weiter?)bau. Danke. Ich warte noch auf die Lieferung von Reichelt...
Der Mittelwert von 4 Spannungen ist die Summe geteilt durch 4. Da fehlt also nur die Verstärkung um den Faktor 4 um daraus die Summe zu bekommen. Den Offset der Verstärker könnte der µC nachtürlich schon kompensieren und ggf. auch nachregeln. Sowohl DAC als auch ADC könnten ggf. Probleme mit negativen Werten haben - die korrekturen sind also eingeschränkt. So schnell ändert sich der Fehler im Konstantstrommode nicht, so dass ein echtes nachregeln nicht nötig sein wird. Dadurch dass die verschiedenen Stufen unterschiedlich einsetzen können hat man aber bei kleinen Strömen (etwa < 50 mA) etwas mehr als nur einen einfachen Offset. Da wäre es hilfreich wenn man zum deaktivieren der Stufen nicht 0 als sollwert, sondern einen kleinen negativen Wert (z.B. -20 mV) haben würde. Damit wären dann die 3 Stufen soweit aus, wie es die MOSFETs erlauben.
Lurchi schrieb: > Da wäre es hilfreich wenn man zum deaktivieren der Stufen nicht 0 als > sollwert, sondern einen kleinen negativen Wert (z.B. -20 mV) haben > würde. Damit wären dann die 3 Stufen soweit aus, wie es die MOSFETs > erlauben. Das ließe sich ja erreichen, indem ich an Pin 1 (2Y1) des 4053 statt GND -20mV anlege. Den 4053 versorge ich dann mit +/- 5V. Weiter oben sprachst Du an, im Konstanwiderstandsbetrieb als Referenzspannung die Eingangsspannung zu verwenden. Das habe ich mir gerade mal angesehen und ein wenig gerechnet. Wenn ich die Eingangsspannung durch 10 teile und als Referenzspannung verwende, kann ich einen Widerstand von etwa 0,8 Ohm bis 3,3k Ohm einstellen. Zur Umschaltung kann ich ja einen weiteren 4053 nehmen.
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Hallo nochmal, Hier ein kleiner Zwischenbericht. Ich habe die Platinen nun soweit fertig und zum Teil getestet. Einige Sachen musste ich noch ändern, der finale Schaltplan ist im Anhang. Ich melde mich wieder, sobald die Last fertig ist.
Bin gespannt auf dein Update! Habe gerade ein sehr ähnliches Projekt in der Designphase! Gruß
D. M. schrieb: > Bin gespannt auf dein Update! Habe gerade ein sehr ähnliches Projekt in > der Designphase! Die Last ist hardwaremäßig fertig. Ich komme nur nicht dazu, die Software fertig zu schreiben. Sobald ich sie mal unter Vollast getestet habe, melde ich mich wieder. Bilder: Beitrag "Re: Zeigt her eure Kunstwerke (2015)"
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