Ich habe für das Balancing von ein paar Supercaps die im Anhang gezeigte
Schaltung aufgebaut. In LTspice funktioniert alles wie es soll,
allerdings mit idealem Opamp. Der AZ431 erzeugt eine Referenzspannung,
die mit der Spannung über dem Widerstandsteiler R102/R103 verglichen
wird. Als Opamp habe ich den NCS2001 gewählt, da dieser schon bei 0,9V
Betriebsspannung funktioniert und der Ausgang bis Rail-50mV kann. Da die
Caps in Serie nur bis 2,3V geladen werden sollen, habe ich die
Schaltschwelle auf ~2,45V gelegt. Als Mosfet kam in der aufgebauten
Schaltung anstelle des 6344 ein WST3400 rein, der ähnliche Specs hat und
theoretisch auch funktionieren sollte.
Beim Testen der Schaltung an einem Labornetzteil mit 2,6V
Ausgangsspannung kam es dann zu folgendem Verhalten: Der AZ431 liefert
eine saubere Referenz von 1,26V, die auch stabil bleibt. Die Spannung
über dem Spannungsteiler allerdings steigt erstmal normal an, ab der
Schaltwelle ist sie aber geclampt bei ca 1,45V und steigt mit steigender
Spannung erstmal nicht weiter. Der Ausgang vom Opamp wird nicht wie
erwartet und in LTspice simuliert auf die Railspannung hochgezogen,
sondern verweilt bei ca 1,3V. Es ist kein Schwingen, auf dem Scope ist
es sauber. Es sieht aus wie ein Linearbetrieb, das würde allerdings
einen Feedback des Opamps erfordern. Der WST3400 hat aber laut
Datenblatt einen Leckstrom von gerade mal max 100nA am Gate. Somit
sollte es eigentlich kein Linearbetrieb sein. Er wird aber auch heiß wie
im Linearbetrieb, >100°C bei 200mA. Wird die Spannung am Netzteil auf
>3V erhöht, gibt es einen Sprung. Der Spannungsteiler nimmt den
erwarteten Wert an, der Ausgang vom Opamp springt auf die Rail-50mV hoch
und der Mosfet schaltet voll durch. Aber ich kann mir aktuell nicht
erklären weshalb der Bereich zwischen 2,4V bis 3,xV sich so anders
verhält. Vllt hat hier jemand eine Idee.
Habe kein Problem die Idee in die Tonne zu treten falls sie dumm ist.
Aber ich würde gerne verstehen was da los ist
Angehängte Dateien:
Johannes schrieb: > Ich habe für das Balancing von ein paar Supercaps die im Anhang gezeigte > Schaltung aufgebaut. Etwas naiv. Da fehlt mindestens die Hysterese am Komparator, sonst schwingt das Ding wie die Hölle. > Da die > Caps in Serie nur bis 2,3V geladen werden sollen, habe ich die > Schaltschwelle auf ~2,45V gelegt. Als Mosfet kam in der aufgebauten > Schaltung anstelle des 6344 ein WST3400 rein, der ähnliche Specs hat und > theoretisch auch funktionieren sollte. Schon mal gut, der ist für 2,5V U_GS spezifiziert. > Beim Testen der Schaltung an einem Labornetzteil mit 2,6V > Ausgangsspannung kam es dann zu folgendem Verhalten: Der AZ431 liefert > eine saubere Referenz von 1,26V, die auch stabil bleibt. Die Spannung > über dem Spannungsteiler allerdings steigt erstmal normal an, Wo? Am Eingang vom OPV oder an den Klemmen des Netzteils? > ab der > Schaltwelle ist sie aber geclampt bei ca 1,45V und steigt mit steigender > Spannung erstmal nicht weiter. Der Ausgang vom Opamp wird nicht wie > erwartet und in LTspice simuliert auf die Railspannung hochgezogen, > sondern verweilt bei ca 1,3V. Verdrahtungsfehler? Masse nicht angeschlossen?
Johannes schrieb: > Es sieht aus wie ein Linearbetrieb, das würde allerdings einen Feedback > des Opamps erfordern. Die Schaltung arbeitet im Linearbetrieb. Ab Erreichen der Referenzspannung belastet der MOSFET den Elko zunehmend stärker und hält damit die Spannung, jeder weitere in die Schaltung fliessende Strom wird nicht in den Goldcap sondern durch den MOSFET geleitet, linear aber die Verlustleistung teilt er sich mit dem 4R7. 2.45V/4R7 = 500mA, ca. 1.2W. Dass bei dir bis 3V (am Labornetzteil?) noch Linearbetrieb herrscht, liegt wohl am (Experimentiersteckbrett?) Aufbau, am IC werden es bis dahin 2.45V sein wegen Übergangswiderständen oder fehlender Abblockung. Willst du ein Schaltverhalten, brauchst du einen Mitkopplungswiderstand um eine Hysterese zu bekommen. Die AZ431 braucht übrigens viel Strom auch bei nicht-vollem Goldcap, 0.5mA. Ungeschickte Wahl.
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Johannes schrieb: > ab der > Schaltwelle ist sie aber geclampt bei ca 1,45V und steigt mit steigender > Spannung erstmal nicht weiter. Schau mal ins DB des OPs, ich hatte schon welche, deren Eingänge nicht weiter als ca. eine Diodenspannung auseinander liegen durften, bzw. ab dieser Differenz zueinander niederohmig wurden... Steht dann wie ganz nebenbei im Kleingedruckten auf Seite 37, also schau bitte selbst.
Uwe S. schrieb: > Steht dann wie ganz nebenbei im Kleingedruckten auf Seite 37, Bei Onsemi steht das gleich am Anfang bei den Maximum Ratings. Und beim NCS2001: Input Differential Voltage Range (Note 1) VIDR VEE−300 mV to 7.0 V
Vielen Dank für die zahlreichen Antworten. An die Hysterese habe ich nicht gedacht, das werde ich mal einlöten, bzw drüberlöten. Wobei ich eine Schwingneigung eher bei der direkten Schaltschwelle von 2,4V erwartet hätte, nicht bei 2,6V, 200mV oberhalb der Schwelle. Und auch nicht mit dem Betrieb an einem Netzteil, bei dem das Stromlimit hoch eingestellt wurde um nicht durch das Umschalten von CV zu CC irgendwas zu beeinflussen. Die Schaltung liegt als PCB vor, habe ich bei einer anderen Bestellung bei PCBWay mitbestellt, daher schließe ich mal Fehler durch Steckbrettaufbau aus. Gemessen wurde vierpunkt. Versorgt mit Linearnetzteil, gemessen direkt am PCB mit einem Multimeter wie Oszilloskop. Bei der Messung mit 2,6V Supply wurde tatsächlich nur der Fet heiß, die Leistung hat sich nicht zwischen Widerstand und Fet aufgeteilt. Habe ich mit einer Wärmebildkamera beobachten können. Natürlich wurde der Widerstand auch etwas warm, aber ein 1W Widerstand mit 0,19W belastet, nicht dramatisch. Es war der Fet, der über 110°C heiß wurde. VIDR ist ein guter Hinweis, aber ich denke nicht dass ich das bei 2,6V Supply irgendwo verletze. Wenn ich zb R104 auslöte oder den Gatepin anhebe, und kein Strom durch den Fet fließt, dann schaltet der Ausgang vom Opamp direkt bei der Schaltschwelle auf Vcc-50mV hoch, wie ich es auch erwarten würde.
H. H. schrieb: > Input Differential Voltage Range (Note 1) VIDR VEE−300 mV to 7.0 V Aaah, schau an. Oft dürfen die Eingänge auch weiter auseinander liegen, aber dann sind sie eben nicht mehr hochohmig. Und der TO hat ja prompt 100K davor, die paar µA werden dann einfach OP-intern zur Referenz durchgereicht. Nur 300mV ist schon heftig, das konnten sie wohl nicht mehr im Kleingedruckten verstecken...
Uwe S. schrieb: >> Input Differential Voltage Range (Note 1) VIDR VEE−300 mV to 7.0 V > > Aaah, schau an. > > Oft dürfen die Eingänge auch weiter auseinander liegen, aber dann sind > sie eben nicht mehr hochohmig. Und der TO hat ja prompt 100K davor, die > paar µA werden dann einfach OP-intern zur Referenz durchgereicht. > > Nur 300mV ist schon heftig, das konnten sie wohl nicht mehr im > Kleingedruckten verstecken... Bist du blind! Das darf bis 7V hochgegehen! Nur der Gleichtaktbereich darf halt nicht verlassen werden. Die Angabe ist leicht irreführend, denn die Differenzspannung hat mit VEE nichts zu tun.
Uwe S. schrieb: > H. H. schrieb: >> Input Differential Voltage Range (Note 1) VIDR VEE−300 mV to 7.0 V > > Aaah, schau an. Genau, mal Note 1 lesen: "1. Either or both inputs should not exceed the range of V EE −300 mV to VEE +7.0 V."
Johannes schrieb: > Wenn ich zb R104 auslöte oder den Gatepin > anhebe, und kein Strom durch den Fet fließt, dann schaltet der Ausgang > vom Opamp direkt bei der Schaltschwelle auf Vcc-50mV hoch, wie ich es > auch erwarten würde. Na der Fet kann ja damit nun schwerlich was zu tun haben, er hat doch allein sein Gate am OP. Es sei denn, deine Betriebsspannung bricht durch die Belastung ein. Wir hatten hier bisher nur geklärt, warum sich beide OP-Eingangsspannungen nicht so stark unterscheiden, wie erwartet. Möglicherweise gibt dieser OP aber tatsächlich Unsinn aus, sobald du die -300mV überschreitest. Immerhin steht es bei ihm ja direkt in den Maximaldaten. In dem Fall bräuchtest du schlicht einen anderen.
Uwe S. schrieb: > Möglicherweise gibt dieser OP aber tatsächlich Unsinn aus, sobald du die > -300mV überschreitest. Immerhin steht es bei ihm ja direkt in den > Maximaldaten. Bullshit!
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