lin. MOSFET ansteuern mit STM32

[Steffen B. (steffen_b645)]

Hallo liebes Forum,

ich bräuchte ein paar Tipps für die Realisierung einer 
Konstantstromquelle.
Die Idee ist, das bei einer variablen Eingangsspannung der MOSFET je 
nach Spannung gesteuert wird, den Strom "anpasst" und somit eine 
konstante Leistung abnimmt(40W/4-20V). Simuliert habe ich bei 12V.
In der weiteren Überlegung wäre die Steuerung/Regelung in einem STM32 
(STM32f072RBT6) zu realisieren und dann über einen OpAmp das Gate des 
MOSFET anzusteuern. Den STM32 habe ich auf einem Nucleo-Board und kann 
dort Code testen, möchte daher den STM in diesem Projekt nutzen ;) Ich 
habe das mal aufgebaut und Simuliert(läuft so auch in LTspice, ist hier 
aber schön interaktiv...): (--> 
http://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?cct=$+1+5e-9+18.278915558614752+30+5+50%0Af+896+368+960+368+32+3.5+0.2%0Aw+736+384+736+416+0%0Aw+960+416+960+384+0%0Ag+960+480+960+496+0%0Av+672+448+672+384+0+0+40+0.343+0+0+0.5%0Aw+672+384+672+352+0%0Aw+672+448+672+480+0%0Av+1056+448+1056+352+0+0+40+12+0+0+0.5%0Aw+1056+448+1056+480+0%0Aw+1056+480+976+480+0%0Aw+1056+352+1056+240+0%0Aw+1056+240+960+240+0%0Aw+976+480+960+480+0%0Ar+960+416+960+480+0+0.1%0A368+816+368+816+320+0+0%0A368+736+352+736+320+0+0%0A368+736+416+736+432+0+0%0A368+960+352+992+352+0+0%0Aw+960+352+960+240+0%0Aw+880+416+960+416+0%0Aw+880+480+960+480+0%0Aw+704+352+736+352+0%0Aw+672+480+704+480+0%0Aw+704+480+880+480+0%0Aa+736+368+816+368+9+15+-15+1000000+0.3429030130508462+0.343+100000%0Aw+704+352+672+352+0%0Ar+832+368+896+368+0+10%0Aw+832+368+816+368+0%0Aw+832+416+880+416+0%0Aw+736+416+832+416+0%0Ac+832+368+832+416+0+0.000009999999999999999+9.355791902326489%0A368+672+384+640+384+0+0%0Ao+0+64+0+4097+20+6.4+0+2+0+3%0A)

Einige Beiträge habe ich mir im Netz und in Büchern (Tietze&Schenk, 
Horowitz&Hill) bereits angeschaut und komme auf die angehängte Schaltung 
;)

Da ich das jetzt im Studium zum ersten Mal mache, habe ich aber das ein 
oder andere Problem bei der Realisierung. Die Bauteilauswahl ist 
schonmal die erste Hürde. Im gleichen Zuge ist mir aufgefallen, dass ich 
ja ggf, noch etwas mehr Peripherie benötige (z.B. MOSFET-Treiber)

Folglich ergaben sich einige Fragen:
1) Brauche ich einen linearen MOSFET, wenn ja/nein welchen kann man da 
ansetzen?
2) Auf was muss ich beim OP achten? Gibt es spezielle Treiber OPs?
3) Ist die Ansteuerung über eine PWM im STM32 möglich oder brauche ich 
nen DAC?
4) Kann ich direkt über den STM32 den MOSFET Ansteuern oder brauche ich 
einen OP?

Soweit erstmal...wenn mir noch was einfällt oder was vergessen wurde, 
kommt das noch dazu ;)

Ich bin zuversichtlich, das ihr mir helfen könnt, habe bislang schon 
einiges als Hilfe nutzen können hier aus dem Forum =)

Gruß Steffen

[Falk B. (falk)]

@ Steffen B. (steffen_b645)


>In der weiteren Überlegung wäre die Steuerung/Regelung in einem STM32
>(STM32f072RBT6) zu realisieren

Naja, der STM macht nur den Sollwert, regeln tut der OPV.

>http://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?cct=...)

Schöne Spielerei, leider nicht ganz korrekt.

https://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Konstantstromquelle_mit_Operationsverst.C3.A4rker_und_Transistor

>schonmal die erste Hürde. Im gleichen Zuge ist mir aufgefallen, dass ich
>ja ggf, noch etwas mehr Peripherie benötige (z.B. MOSFET-Treiber)

Nö.

>1) Brauche ich einen linearen MOSFET,

Du brauchst einen, der den Linearbetrieb bei deinen Spannungen und 
Strömen verträgt. Pi mal Daumen ist das eher ein alter als ein neuer 
MOSFET. BUZ11 ist ein Klassiker, wenn man genug Spannung hat. IRLZ34N 
ist etwas neuerer und arbeitet bei kleineren Gatespannungen.

https://www.mikrocontroller.net/articles/FET#Linearbetrieb_von_MOSFETs

>2) Auf was muss ich beim OP achten?

Nicht viel. Er muss halt am Eingang an 0V rankommen (Rail to Rail), 
LM358 ist ein Klassiker. TS912 auch.

>Gibt es spezielle Treiber OPs?

Brauchst du nicht.

>3) Ist die Ansteuerung über eine PWM im STM32 möglich

Ja, wenn man einen passenden Filter dahinter setzt.

https://www.mikrocontroller.net/articles/Pulsweitenmodulation#DA-Wandlung_mit_PWM

>oder brauche ich nen DAC?

Nicht zwingend.

>4) Kann ich direkt über den STM32 den MOSFET Ansteuern

Nicht wirklich.

>oder brauche ich einen OP?

Ja.

[Naja (Gast)]

Nur zur Anregung eine primitive Stromregelung:

Es wird der Strom für einen 6W-Lötkolben (2.4Ohm Widerstand) per 
ATTiny13 geregelt. Dank Schaltregelung reicht ein winziger 
SOT-23-MOSFET. Der ATTiny13 läuft mit 4.8MHz und der Ausgang ist 
kurzschlussfest (Software). Das Programm ist winzig (logischerweise), 
aber leider ziemlich zeitaufwendig zu programmieren. Zu Studienzwecken 
aber empfehlenswert.

- Legende
  - R6    : Lötkolben
  - C2-R7 : ATTINY13-ADC
  - V2    : ATTINY13-PWM
  - V1    : 12V-Steckernetzteil

Wie gesagt, nur zur Anregung.