Elektronische Last. Probleme mit OpAmps

[Paul (reklm)]

Hallo an alle,
Ich war gerade dabei den Schaltkreis für meine Elektrische Last zu 
entwerfen, komme jedoch irgendwie nicht weiter und vielleicht kennt sich 
hier jemand besser mit OpAmps aus.

Hier klappt alles. Das Input Signal von V1 (Roter Graph) wird angepasst 
damit der Mosfet angesteuert werden kann. Signal Grün kommt an Gate 
Eingang.

Jetzt gibt es aber folgendes Problem. Ich wollte zusätlich einen OpAmp 
im negativ Feedback Betrieb davor schalten ,damit ich die Änderung des 
Widerstandes des Mosfets mit steigender Temperatur kompensieren kann. 
Dabei enstehenen aber diese Spitzen. Ich weiß damit nichts anzufangen.

V1 ist dann zum Schluss die Variable Spannung die über Poti oder Arduino 
kontrolliert wird und somit den Strom reguliert. Ich denk da fehlt 
irgendwo ein Widerstand oder nen Kondensator, aber meine Kenntnisse in 
analogen Schaltungsdesign fehlen da leider.
Vielleicht kann mir jemand weiterhelfen.

[Wolf17 (wolf17)]

Der OP hat keine negative Versorgung. Kann der die unterste Spannung der 
Quelle verarbeiten?

[Paul (reklm)]

Sinus
Amplitude 2.5V, Offset 2.5V.
Schwingt also von 0 - 5 V
Kann leider als Neuling nur aller 30 min antworten. :(

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Paul schrieb:
> vielleicht kennt sich hier jemand besser mit OpAmps aus.
Ein allgemeiner Tipp für LTSpice: wähle reale Bauteile statt der 
generischen Modelle für deine Komponenten aus.

[Michael B. (laberkopp)]

Paul schrieb:
> . Ich wollte zusätlich einen OpAmp im negativ Feedback Betrieb davor
> schalten ,damit ich die Änderung des Widerstandes des Mosfets mit
> steigender Temperatur kompensieren kann

Häh ? Der zusätzliche OpAmp ist bliss ein Spannungsfolger.

Da er nicht mit -12V versirgt wird wie der andere beeinflusst er kleine 
Signale.

Aber:

Paul schrieb:
> Schaltkreis für meine Elektrische Last zu entwerfen

was soll die Schaltung ? Die ist doch völlig abstrus. 1k vor dem MOSFET, 
Komparator als erster OpAmp, das kann nicht funktionieren, deine ganze 
Simulation ist realitätsfremd.

Dass eine reale Schaltung 'OpAmp steuert MOSFET' eine zusätzliche 
Kompensation braucht fehlt hier auch komplett.

Ein IRFH5110 ist kompltt ungeeignet  der taugt nicht für DC Fig 8. 
Maximum Safe Operating Are


Paul schrieb:
> aber meine Kenntnisse in analogen Schaltungsdesign fehlen da leider.

Ja, komplett.

Erst Mal: man steuert üblicherweise den Strom in einer elektronischen 
Last. Da muss man keinen mit der Temperatur steigenden Widerstand des 
MOSFET ausregeln. Dann sind die meisten an einer schnell regelnde el. 
Last interessiert, da nimmt man keine 1k vor dem Gate.

Vielleicht hilft
https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/an133f.pdf

oder das

Getaktete elektronische Last (Konstantstrom oder Widerstandsfunktion):

        Oszillator          elektronische Last
 12V -+-------+-----R7-----o   o--R5----------------------+--o Last
      |       |             \                             |
      |       |              o (0.4V max.)                |
      R1  +---)--R3--+       |                            |
      |   |   |      |     Poti----|+\                    |
      +---+--|+\     |       |     |  >--+--R6--+--------|I PowerMOSFET
      |      |  >----+--|>|--)--+--|-/   |      |         |S  auf KK
      R2  +--|-/     |       |  |        Ci     |BC547    |
      |   |   |      |       |  |        |      >|--100R--+
      |   +---)--R4--+       |  |        Rp    E|         |
      |   |   |              |  |        |      |         |
      |   |   |              |  +--------+--Rx--(---------+
      |   |   |              |                  |         |
      |   C   |              |                  |       Shunt
      |   |   |              |                  |         |
 GND -+---+---+--------------+------------------+---------+--o

Rx/Ci für den Integralanteil/Rp für den Proportionalanteil muß man auf
optimale Regeleigenschaften auslegen,
Beitrag "Re: Betragsoptimum einer PT-1 Strecke"
sonst versaut einem die Schaltung die Messergebnisse. R6 ist notwendig
bei OpAmps die keine hohen kapazitiven Lasten vertragen und macht bei
bipolaren Transistoren die Steuerkurve proportional zum OpAmp Signal.
Es lohnt sich ein OpAmp wie MC34071, der nicht bloss kapazitive Lasten
treibt sondern zusätzlich Offsetkorrektur besitzt damit die Schaltung
sicher auf 0 (Reststrom des Transistors) runterregeln kann.
Der NPN Transistor verhindert Überstrom wenn man die Last anklemmt, da 
der
OpAmp zu Beginn voll aufgesteuert ist. Wenn der Transistor eingreift,
liegen 0.7V am Shunt, den Strom sollte der PowerMOSFET kurzzeitig
aushalten. Der OpAmp regelt vor allem bei schlecht ausgelegtem Rx/Ci/Rp
langsam nach, der Maximalstrom sollte zu unter 0.4V am Shunt führen, 
damit
der NPN nicht die korrekte Regelung beeinflusst, andererseits nicht weit
unter 0.4V weil sonst der MOSFET für den Kurzschlussfall deutlich
überdimensioniert sein müsste

[Manfred P. (pruckelfred)]

Paul schrieb:
> Ich wollte zusätlich einen OpAmp
> im negativ Feedback Betrieb davor schalten ,damit ich die Änderung des
> Widerstandes des Mosfets mit steigender Temperatur kompensieren kann.

Knoten im Kopf? Der OP kennt den Strom über R5, regelt diesen und damit 
auch den sich ändernden FET aus. Also wozu eine Erweiterung?

Der Widerstand im Source wirkt als Gegenkopplung, mit zunehmendem Strom 
steigt das Potential von Source und verringert damit die G-S-Spannung.

Lege den Arbeitsbereich kleinste (Akku-)Spannung / größter Strom fest 
und wähle den Widerstand möglichst hoch. Der nimmt Leistung vom FET weg 
und wirkt positiv, wenn bei Erwärmung R(DS) geringer wird.

[Rainer W. (rawi)]

Paul schrieb:
> Das Input Signal von V1 (Roter Graph) wird angepasst
> damit der Mosfet angesteuert werden kann. Signal Grün kommt an Gate
> Eingang.

Gib deinen Netzen doch einfach Namen, damit man in der Schaltung direkt 
erkennen kann, wo die Signale abgegriffen wurden. Mit generischen Namen 
wie "n004" oder "n009" kann keiner etwas anfangen, weil sie nicht als 
Label im Schaltplan auftauchen.