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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Frage zu Labornetzteil Tietze/Schenk


Autor: Bri (Gast)
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Ich habe mir das Labornetzteil aus Tietze/Schenk
Halbleiterschaltungstechnik Seite 970 als Vorlage genommen und es so
modifiziert, dass die Messung des Stroms nicht mehr über die
Masseleitung gemacht wird. (siehe Anhang)

In der Simulation ist die Strombegrenzung so eingestellt, dass am
Lastwiderstand maximal 5V anliegen können. Beim Einschalten der
Spannung gibt es ein ziemlich großes Überschwingen, bevor die
Strombegrenzung die Spannung runterregelt. Hat jemand zufällig einen
Vorschlag, wie ich die Schaltung modifizieren sollte, damit das
Überschwingen kleiner wird?

Autor: Bri (Gast)
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Hier ist die Ausgabe der Simulation.

Autor: Alexander (Gast)
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Als erstes Mal würde ich sagen, daß Du für einen MOSFET als
Ausgangstransistor keine Stromquelle verwenden mußt! Ein einfacher
Widerstand zu V+ reicht als Begrenzung.
Den Stromshunt kannst wohl auch vor den MOS legen. Ich hab's so
gemacht - weiß auch net warum.
Ach ja, was soll eigentlich die Referenz bei der Spannungsregelung so
komisch drin? Muß die nicht an den + Eingang des OP?
Ansonsten: keine Ahnung - vielleicht isses in echt nicht so kritisch.
Übrigens kann man zur Phasenrückdrehung parallel zu den
Spannungsteilern von Spannungs- und Strommessung kleine Kondensatoren
schalten. Meß mal die Schwingfrequenz und geh' um eine Dekade nach
unten - da muß die Nullstelle des Reglers hin.

Autor: Marco S (Gast)
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Hallo.

Die Regler haben keine Rückkopplung irgendwie von Ausgang nach -. Somit
arbeiten diese als Proportionalregler mit einer irrwitzig hohen
Verstärkung.
Ich glaube, die Regler sollten immer schneller als die Strecke sein.
Deswegen vielleicht die P-Glieder. Nun hast du in der Strecke
allerdings einen MOSFET. Erhöht man an diesem die GS-Spannung, kommt
lange Zeit nichts und dann setzt der Stromfluss brachial ein. Habe auch
schon mal sowas geplant und dann auf einen Bipolartransistor gesetzt.
Ist halt linearer als MOSFET und lässt auch weniger Oberwellen durch,
wenn SpgQuelle Schaltnetzteil ist.

Probier doch mal R6 größer und zusätzliche Kapazität an GS von U3.
Damit werden evtl. die Schwingungen unterdrückt, aber der
Einschwingvorgang ist dann länger.

Gruß
Marco

Autor: Alexander (Gast)
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Natürlich haben die eine Rückkopplung - über die Strecke. Im
Tietze/Schenk sind glaubich hinten auch Regler drinnen. Da kannste ja
mal einen PID mit getrennt einstellbaren Koeffizienten inbauen und
etwas rumspielen.
Und da der MOS ja in der Leitphase ist, erhöht sich der Stromfluß sehr
wohl bei geringer Erhöhung von Ugs. Diese Kennlinie ist meines Wissens
sogar sehr linear - steht im DB des Transistors: Ugs-Id Kennlinie;
Uds=const.

Autor: Rahul (Gast)
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U1, und U4 sind als Verstärker geschaltet, und U2 als Komparator. Er
vergleicht die von U4 gelieferte Spannung mit 0,5V und macht bei
Überschreitung dieser Spannung den MOSFET zu.
Gegen das Überschwingen müssten irgendwelche Kapazitäten irgendwo
helfen. (Frag mich bloß nicht wo!)
Andererseits schaltest du die Führungsgrössen, was eigentlich nicht der
Normalfall ist, sondern eher der Lastsprung...

Autor: Marco S (Gast)
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In der Tat ist eine Rückkopplung über die Strecke gegeben. Da habe ich
mich wohl undeutlich ausgedrückt. Vermissen tue ich eine Rückkopplung
innerhalb der Regler.

Für die Einstellung nach Ziegler-Nichols würde man folgendermaßen
vorgehen:
Regelkreis mit P-Regler betreiben. Kr=const solange erhöhen, bis Kreis
schwingt (Krkrit). Hiernach P, PI oder PID Regler einstellen.

Andersrum gilt vielleicht: Schwingt die Strecke, ist Kr zu groß.

lg Marco

Autor: Alexander (Gast)
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Ja ok, aber man kann ja im Prinzip die Verstärkung des Reglers auch in
den Rückkoppelzweig schieben. Dann siehts halt nicht wie ein
Standardregelkreis aus ;-)
Aber es stimmt, am besten wäre ein einstellbarer Regler mit getrennten
Koeffizienten - das verbrät dann halt einen Chip und nicht nur einen
OP.

Aber das mit der Phasenrückdrehung wäre ich mal testen. Steht ja
irgendwo im Tietze, glaube bei Schaltreglern.

Autor: Bri (Gast)
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Danke für eure Hilfe. Ich glaub die Schaltung ist wirklich zu einfach,
das heißt, ich werde mal eine mit zwei PID-Reglern simulieren.

Autor: Unbekannter (Gast)
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Was für eine Frequenz hat das Überschwingen?

Dann schaust Du mal ins Datenblatt von U1 und guckst mal nach, welche
Phasenverschiebung und Verstärkung der OPV da hat.

Du wirst sehen, alles viel zu viel. Du musst U1 so kompensieren, dass
Du bei der Überschwingfrequenz noch genügend Phasenreserve hast (60°?)
und die Verstärkung maximal "1" beträgt.

Autor: Unbekannter (Gast)
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Ach so, bei der Stromregelung musst Du doppelt aufpassen. Da musst Du
Dich auch noch um den Differenzverstärker kümmern.

Autor: Unbekannter (Gast)
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Ach, noch etwas: Wie Du den OPV kompensierst, und wozu das alles,
findest Du auch sehr ausführlich im Tietze&Schenk. Wenn Du es auf
Anhieb nicht verstehst, einfach mehrmals lesen, irgendwann macht's
klick.

In der 12. Auflage vom T&S ist es das Kapitel:

   5.2.7 Frequenzgang-Korrektur, ab Seite 518

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