Problem mit Spannungs Stromwandler Schaltung

[Robert W. (Gast)]

Hallo zusammen,
ich verwende folgende Schaltung als Spannungs/Stromwandler.
Ich habe dabei 2 Fälle in dem ich jeweils einen unterschiedlichen 
TreiberFET verwende:
1)
T5=IRLML2402

2)
T5=IRLZ34N (soll für größere Ströme verwendet werden)

Im ersten Fall funktioniert die Schaltung auch so wie sie soll 
Uin(spannungs an 3A) = U_R18  => Strom richtig eingestellt.

im 2. gibts folgendes Problem:
Bei Anliegen einer Spannung von 0,76V am Eingang (3A) schaltet T5 zwar 
einen Strom durch LED1 jedoch ist dieser bei 24V LED Versorgung größer 
als 0,76V/51R und bei 6.5V LED Versorgung kleiner als 0,76V/51R (ca 2mA 
kleiner).

Wie im ersten Schaltungsfall sollte doch die Spannung über R18 ( 
Einfluss von R107 vernachlässigen) gleich der Spannung am Eingang(3A) 
des OPs sein. Also die Differenz von Pin 2/3 des OP gleich ~0V betragen.

Der OP ist nicht übersteuert (Pin 1 des OP =2,5V), trotzdem messe ich 
50-150mV Differenzspannung an den OP Eingängen. Das wiederum müsste den 
OP doch in Aussteuerung bringen ???

Sobald der andere Transistor(IRLML2402) verwendet wird ist die 
Stomsteuerung korrekt und die Messspannung an R18 gleich der 
Eingangsspannung.

Wo liegt der Fehler? Datenblätter der Transistoren habe ich verglichen.
Müsste ich einen anderen LeistungsFET benutzen, um auch den Strombereich 
von 0-400mA richtig abdecken zu können?

Freue mich über jede Hilfe. Wo liegt der Fehler?

Danke schon einmal

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Robert W. schrieb:

> 1) T5=IRLML2402
> 2) T5=IRLZ34N (soll für größere Ströme verwendet werden)
>
> Im ersten Fall funktioniert die Schaltung auch so wie sie soll

> im 2. gibts folgendes Problem:
..
> Der OP ist nicht übersteuert (Pin 1 des OP =2,5V), trotzdem messe ich
> 50-150mV Differenzspannung an den OP Eingängen.

Wie oder vielmehr womit mißt du das? Ich vermute daß die Schaltung 
schwingt. Und das kannst du mit dem Multimeter nicht feststellen, dazu 
bräuchtest du schon ein Oszi. Auf den ersten Blick erscheint mir R16 mit 
1K viel zu groß. Verringere den mal auf 47R. Und für C8 kann auch kein 
fester Wert angegeben werden. Dessen Größe muß passend zur Gate-Source 
Kapazität des MOSFET gewählt werden. Im Zweifel nimm erstmal einen 
größeren Wert, z.B. 1nF oder gar 10nF. Große Werte bedeuten da nur, daß 
die Stromquelle langsamer auf Änderungen der Steuerspannung reagiert.

[Robert W. (Gast)]

Danke für die Antwort.
Genau darauf bin ich vor kurzem auch gerade gekommen.
Das Problem lag an sehr hochfrequentem Schwingen( ~1 MHz) des 
Regelkreises. Erhöhung der Kapazität C8 auf 100nF hat da schon Abhilfe 
geschafft.

Hätte ich mal früher mit einem Oszi nachgemessen...

[Robert W. (Gast)]

Noch mal eine Frage zur Kapazität im Schaltkreis.  Wie lässt sich diese 
mit R17 berechnen, sodass ein Schwingen gut unterdrückt wird? C18= Input 
Kapazität des FETs(Ciss) ?
In dem Artikel ( 
http://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Konstantstromquelle_mit_Linearreglern) 
steht das soweit nicht beschrieben

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Robert W. schrieb:
> Noch mal eine Frage zur Kapazität im Schaltkreis.  Wie lässt sich diese
> mit R17 berechnen, sodass ein Schwingen gut unterdrückt wird?

Diese Berechnung ist einigermaßen komplex aber ich will hier zumindest 
die Grundzüge erläutern.

Wie du hoffentlich weißt, ist die Grundbedingung für einen Oszillator, 
daß die Rückkopplung eine Phasenverschiebung von 360° aufweisen muß und 
daß die Verstärkung größer/gleich der Dämpfung sein muß.

Deine OPV-Schaltung hat nun nominal eine Phasenverschiebung von 180° 
zwischen Ausgang und Eingang (weil auf den negativen Eingang rück- 
gekoppelt wird). Nun hat der OPV aber intern bereits eine gewisse 
Phasendrehung, insbesondere bei hohen Frequenzen.

Die Frequenzkompensation eines OPV sorgt dafür, daß die Verstärkung auf 
< 1 abgefallen ist bevor eine Phasendrehung von 180° erreicht wird. 
Genauer versucht man eine Phasenreserve einzuhalten - bei V=1 ist man 
dann um den Betrag dieser Reserve von den 180° entfernt. Für den TLC272 
nennt das Datenblatt ca. 50° Phasenreserve. So lange also die 
zusätzliche Phasendrehung in der Gegenkopplung unter 50° bleibt, ist die 
Schaltung als Ganzes stabil.

Dummerweise ist die Gegenkopplung alles andere als frei von Phasen- 
drehung. Insbesondere sorgt R16 in Verbindung mit der Eingangskapazität 
C_gs des MOSFET für eine Phasendrehung. Die 50° werden ca. bei der 
Grenzfrequenz des gebildeten Tiefpasses erreicht. C8 und R17 bilden 
allerdings einen Hochpaß, der dem Tiefpaß aus R16 und C_gs parallel 
geschaltet ist und die Phase wirder zurückdreht.

Wenn die Zeitkonstanten R16*C_gs und R17*C8 gleich groß sind, dann heben 
sich die Phasenverschiebungen jeweils auf. Zumindest im Prinzip. 
Praktisch kommt noch eine Verzögerung durch den MOSFET dazu. Und eine 
zusätzliche Phasenverschiebung durch die Eingangskapazität des OPV. 
Praktisch wird man daher überkompensieren, also R17*C8 > R16*C_gs. Man 
kann das auch simulieren (dann braucht man aber ein gutes Modell des 
OPV). Oder man dimensioniert C8 experimentell. Dazu gibt man einen 
Sprung auf den Steuer-Eingang und schaut die Gatespannung mit dem Oszi 
an. C8 ist dann ideal, wenn es keine Überschwinger mehr gibt.

[Robert W. (Gast)]

Danke, das hat mir sehr weitergeholfen!