Digitální regulovatelný zdroj

[DanielK]

Ahoj,
hlásím se opět po dlouhé době, i přesto, že se mi nepodařilo sehnat součástky, tak jsem se rozhodl zdroj dokončit alespoň s jedním kanálem a ten druhý přidám, až se se elektronické komponenty zase naskladní.

Předešlé měření sice nevypadalo úplně nejlépe, ale zdroj fungoval. Vlastně né tak docela...

Když jsem ladil proudové omezení, tak jsem se neustále pohyboval v režimu proudu, kde zdroj fungoval dle očekávání.
Měření proudu funguje skvěle při zkratu, všechny naměřené hodnoty sedí.

Problém proudového omezení
Napětí nastaveno na 12V proudové omezení nastaveno na 0.5A zátěž 30R proud by tedy měl být 0.4A, ale měření vypisuje 0.178A referenční ampermetr v sérii se zátěží skutečně vypisoval cca 0.4A.
Nastavení proudového omezení snižuji s krokem po 0.1A až na hodnotu 100mA kde konečně začala fungovat proudová ochrana a proud klesl na 100mA. Následně zvyšuji nastavení proudového omezení na 200mA, do zátěže teče 200mA výpis má správnou hodnotu. V momentě kdy se s nastavením proudového omezení dostanu nad 400mA zdroj přechází do režimu napětí.

Změna zátěže - zdroj nastaven na 12V 500mA zátěž 30R kterou pomalu snižuji - proud roste až na hodnotu 1,2A (referenční ampermetr), takže zátěž má cca 10R. To je hodnota, kdy ADC vypisuje 500mA a zdroj přechází do režimu proudu a skutečný proud klesá na nastavenou hodnotu 500mA.

Nedovedu si vysvětlit, co se ve zdroji děje. Zkusil jsem odpojit rezistory R33 a R34 abych vyloučil, že mi utíká proud někudy do detekce proudového omezení, takže tam problém není.

Úbytek na měřícím rezistoru je správný a zesílení lmp8640 se shoduje s referenčním ampermetrem.
Schéma je stále stejná
Úbytek na měřícím rezistoru je správný a zesílení lmp8640 se shoduje s referenčním ampermetrem.

Schéma je stále stejná
Nějaké tušení, čím by to mohlo být?

Zkusil jsem navrhnout výkonový stupeň s NPN, V simulacích funguje pěkně, v reálu neodzkoušeno.

[balki]

Už som si myslel, že si to pri posledných neúspechoch šmaril do koša. Ale opak je pravdou a ty si to úspešne poskladal.

To čo pozoruješ môže byť zmes problémov. Preto pri takomto nelogickom správaní, musíš ísť postupne. krok za krokom overovať funkčnosť blokov. A to máš ešte šťastie, že máš tak jednoduchý zdroj, kde sa dá pár meraniami zistiť kde je problém.

- V prvom rade si oprav meranie prúdu. Ak raz referenčný multimeter ukazuje 0.4A musí to ukazovať aj tvoj panel. V tomto prípade by som ti rád poradil ale netuším ako meriaš prúd. To meranie je však len formalita, zdroj by mal fungovať aj bez displeja ktorý meria prúd. (Riadenie je analógové.)

- Ak už ti ampérmeter bude ukazovať správne, môžeš sa naň spoľahnúť a potom hľadať príčinu v regulátore prúdu. Je to triviálny obvod kde je jeden operák a jedeno snímanie prúdu. Základom je aby ti tvoj MCU správne nastavoval referenčné napätie VoutB cez DAC pre OP2. To je zásadné aby si mal toto overené. Čiže v tvojom prípade od 0 po cca 2V s krokom teda tých 100mA z Io, čiže pre 1A je to 200mV. (predpokladám že nastavujem DAC od 0 po Vref čo je 2.048V)

- Potom pre istotu (v praxi sa to tiež tak robí) odpoj úplne napäťovú reguláciu OP1 teda vyhoď D3. Aby si si bol na 100% istý že ti to druhý reg. neovplyvňuje. (Nič sa nedeje, na výstupe budeš mať plné napätie čo je normálne).

- Ak stále regulátor nebude fungovať potom skontroluj súčiastky okolo OP2. Teda prioritne R27. Je nutné aby bol 4.7k a nie 4.7R. A R17 musí byť neosadený. Ostatné hodnoty sú normálne.

- Potom už len merať nejaký statický dej kedy to nefunguje a zistiť v akom stave je výstup regulátora teda OP2. Ak je na výstupe viac ako nastavené, teda pre Io_set=500mA ked je výstupný prúd 1.2A musí byť zákonite výstup v -5V. Ak to tak je potom ti kompenzátor ne zatvára T4-T1.

- Chýb tam môže byť mnoho ale vždy je rýchla cesta ako ich odhaliť. Základom je ale overený softvér, aby si sa zbytočne netrápil niečím kde chyba nie je.

[DanielK]

Tak už vím, co je příčinou, pokud toho není více.

Měření pomocí ADC funguje správně.
Problém je, že Uerr opět kmitá a od toho se rozmitává vše okolo. Vzpomínám si, že když jsem ladil kompenzátor, tak to celé šlo do kopru při jen malé změně hodnoty rezistoru nebo kondenzátoru a úplně perfektně se mi to stejně odladit nepodařilo, protože jsem byl limitován řadou E12.

Asi tedy budu muset změnit koncepci tak, aby všechny tolerance mohly být mnohem větší.

[balki]

Kmitanie Verr, teda výstup napäťového regulátora, a ten si ako problém nespomínal. V každom prípade urob ako ti radím, odpoj diódu D3 a vyrieš najskôr problém s prúdom. Ten má aj celkom rozumné RC konštanty, čiže by mal fungovať. Možno malé zmeny.

Ďalej sa vráť na napätie a odpoj prúdový regulátor. Ten samozrejme kmitať môže, už len keď sa pozriem na hodnoty prvkov. Teoretickú stránku návrhu pre jednoduchosť vynechám. Hlavný filter proti kmitom tvorí 100pF a 150k, ten vytvára Nulu v prípade PI regulátora, a v prípdade PID vytvára dve NULY ktoré môžu, ale aj nemusia mať rovnaké frekvencie. Ty používaš typ PID s filtrom. A teda ten najzložitejší. Ako som ti už v minulosti spomínal, jeho návrh si vyžaduje maj určité špecifické skúsenosti, nejde to len tak hala-bala trafiť súčiastky.
Osobne si myslím, že by stačil PI regulátor. Preto nepouži súčiastky R11 a C22. Ak sú osadené pridávajú jednu nulu do prenosovej funckie a teda zložku D. Ty ju možno ani nepotrebuješ. Ten obvod som ti navrhol univerzálny, a teda je tu aj táto možnosť pridať D. Samozrejme záleží od sústavy či ju využiješ alebo nie. Profi návrh by samozrejme mohol mať aj D zložku, ale aj to len veľmi malú. Preto sa s tým členom R11 a C22 netráp, pretože derivácia vie mnohé aj pokaziť. Filter tvorí C17, ten tiež neosaď, lineárne zdroje ho nutne nepotrebujú. To je nutné pri spínaných zdrojoch. Ten filter tvorí vždy reálny pól v menovateli, pre info.

Tvoje prvky tak ako teraz sú, odpovedajú kompenzátoru typu PID s filtrom ktorý má tieto konštanty:
P = 48.9
I = 2127659.5
D = 0.0002553
Filt=3.3E-6
Už na prvý pohľad vidno že Zisk P je veľmi veľký, obvykle by mal byť v rádu desatín až jednotiek. Preto ti to môže kmitať. Ďalej nula ktorú reprezentuje to I je veľmi veľké číslo, a teda tomu odpovedá jej vysoká charakteristická frekvencia. Čiže opäť má veľmi slabý tlmiaci účinok. A nakoniec to D zatiaľ úplne vyhoď.

Čiže nechaj len prvky R12, R10 a C20. Variabilné budú teda len hodnoty R10 a C20, čo budú tvoriť PI zložky. Tie nutne potrebuješ, inak zdroj bude kmitať. Ostatné prvky sú len doplnkové. Nakoľko som podobných zdrojov robil dosť, verím tomu, že sa to bude dať naladiť. Rezistor teda zvoľ okolo 1-10k a C by mohlo byť okolo 1n a viac. Ak ti tam po naladení ostanú hodnoty napr. 10R, 1M, 500K je to zle. Rovnako ako u kapacity 100p, 100n 2uF, tie sú tiež zlé. Silne pochybujem že by daný zdroj potreboval viac ako 100n kompenzačný kondenzátor.

Ešte doplním tolerancie na ktoré si sa pýtal. RC členy nie sú po naladení velmi kritické ako u filtrov vyšších rádov. Preto ak ti vyjde napr. C20 1,5nF určite to pôjde bez väčšej zmeny aj s 2nF. Teda Lineárne DC zdroje nie sú až tak citlivé na presnosť prvkov kompenzátora ako u spínaných digitálne riadených (kde phase margin prudko padá).

[DanielK]

Jednoho krásného dne ten zdroj opravdu naladím

Ladil jsem kompenzátor v Uerr, odstranil jsem D složku a R12 jsem ponechal 4k7, měnil jsem kondenzátor C20 a jako R10 jsem použil potenciometr, takže ladění bylo celkem příjemné. Opět jsem nastavil DAC na skokovou změnu ve smyčce z 1/3 na 2/3 Uref. Překmit se ukázal vždy po přepočtu cca 4 - 6V. Při zvětšování R10 se na zdroji dělal větší překmit, naopak při snižování se zase zdroj dostával do netlumených oscilací, takže R10 musí být kompromis mezi těmito stavy. Schválně jsem osazoval i nesmyslně velké kapacity, abych si ověřil jak se s nimi bude zdroj chovat. Pár obrázků:

Tímto považuji Uerr z naladěný a příště se budu věnovat Ierr

Při zvětšování kapacity se překmit neodstraní.

Zajímavé že zrovna při 100nF se průběh zdá být přesně tokový jaký bych požadoval, ale zdroj se dostával do podivného DC ofsetu, takže jsem se tím nijak netrápil.

Naopak malá kapacita způsobovala neodstranitelný podkmit.

Takže jsem skončit s těmito krásnými hodnotami R12 = 4k7, R10 = 10k a C20 = 10n.

Zde ještě překmit přímo na výstupu.

Přidal jsem tedy kondenzátor 100n za rezistor R15 jak mi bylo doporučeno, prodloužil tím čas náběžné hrany od DAC, čímž se odstranil překmit způsobený změnou na DAC. Kapacitu zkusím ještě snížit aby odezva byla rychlejší, i přesto že to vlasně není potřeba.

Zde je odezva na odpojení zátěže 30R při 15V, měřeno přímo na výstupu zdroje.

Odpojení zátěže Při 15V 15R

Šum zdroje se mi podařilo trochu utlumit s použitím velkého feritu na výstupních vodičích. Ten bordel se tam děje při skoro každém měření, generuje to něco v paneláku, v jiných místech se to neděje, bohužel ani vstupní síťový filtr nepomohl.

[balki]

Tak vidíš, nakoniec sa ti to aj podarilo. Celý čas som mal vnútorné presvedčenie, že sa to musí dať naladiť, (aj s PI), nakoľko tento zdrojík má bežnú topológiu. Otázkou s odstupom času je, prečo sa ti to nedalo takto naladiť už pred niekoľkými mesiacmi, kedy som ti písal úplne rovnaký postup a aj tie približné hodnoty aké by si mal dostať.

Ten priebeh ktorý si mal s R12 = 4k7, R10 = 10k a C20 = 10n je presne taký aký som očakával a videl aj na mojich zdrojoch. Je daný topológiou a už o veľa viac s tým neurobíš. Ten prekmit ktorý tam je normálny. Preto som ti poradil, že sa dá odstrániť filtrom za DAC čo si aj overil - tak sa to aj robí.
Len pre úplnosť nám pridaj aj priebeh zaťaženia z nulovej záťaže do maximálnej pri polovičnom Vout. Tam bude patrný jemný pokles Vo a rýchla kompenzácia bez väčších zákmitov. Rozhodne menšími ako teraz pri odpojení.

Amplitúda kmitov pri odpojení Rz je v poriadku, nie je to nič extra na prvý pohľad, ale ako píšem 200mV je dané tým ako je jednoducho riešený driver výkonového Tr. Môže sa to o niečo vylepšiť ale aj o hodne zhoršiť.

Obdobným postupom nalaď aj reg. prúdu. Čiže budeš skákať s Iref a budeš sa snažiť aby prekmity na prúde cez shunt a čas ustálenia prúdu boli najlepšie ako sa dá. Vyraď Verr reg. Rz nastav tak, aby pri zmene setpointu prúdu skočilo výstupné napätie z 90% hodnoty na 10% z Vo a spať. Nie je to kritické, len píšem ako sa to robí v priemysle.

Čo sa týka toho šumu-brumu, s tým sa netráp ten tam bude vždy. Proste máš veľmi malý rozsah na sonde a 50Hz v sieti sa rozlezie všade. S tým má problém každý merací prístroj (väčší či menší).

[DanielK]

Připojení z nulové zátěže při 15V 940mA -> 16R

Pokles napětí je z 15.0003 (na prázdno) na 14.9997 při odběru proudu 940mA
Takze asi 600uV -> Ri je tedy 630uR

[balki]

To vyzerá pekne stabilne bez zákmitov, (čo značí vysokú fázovú maržu PM) čas ustálenia je 500u čo je OK.
Ten pokles by sa dal zrejme ešte zmenšiť, ale aj na úkor iných vecí, napríklad prekmit odpojenie záťaže a pokles PM.
Vnútorný odpor zdroja je informačný údaj, nie je nutné mu venovať extra pozornosť. Ten je daný výhradne ziskom otvorenej slučky a šumom merania Vo. Čiže príklad, ak by si to celé nepostavil na starom ale overenom OP27 ale na tranzistoroch, (niekto má tranzistory radšej) Ri by bolo mnohonásobne väčšie.

[DanielK]

Nastavení PI regulátoru Ierr: výsledné hodnoty jsou trohu mimo očekávání. R27 byl po celou dobu 4k7.
Pokud je kapacita pod 10nF zdroj nením možné dostat do stabilního stavu . Při kapacitě 10nF a rezistoru větším než 380R zdroj kmitá, pod 6R také kmitá, mezi těmito dvěmi hodnotami je zdroj stabilní ( ale záleží na velikosti zátěže). Zvedal jsem kapacitu a pokud byl rezistor větší než cca 380R zdroj se vždy rozkmital, se zvušujícim kapacitou se maliko zmenšoval i spodné hranice rezistoru 6R, při 100n a 1R už zdroj kmital pouze ve zkratu. Další zvětšování kapacity menělo významější vliv. Skončil jsem ted u hodnot 100n a 56R pro PI regulátor. Zdroj by mohl mít i nižší kapacitu než 100n, ale jsou tam oscilace těsně po přeběhu.

Ch1 - Výstup LMP8640
Ch2 - Výstup Ierr
Ch3 - bočník 100mR v sérii se zátěží

[balki]

Tá kapacita sa mi zdá priveľká a veľmi malý R. Očakával by som okolo 2,2k a 500pF.
Postupoval si metódou návrhu PI ktorú som ti spomínal pár strán dozadu? Len tak triafať dve hodnoty nie je vždy najlepšia voľba nakoľko sú od seba závislé.

[DanielK]

Při ladění Ierr jsem zvolil následující postup:

1)Odpojil jsem didodu od Uerr, abych viěl pouze reakci Ierr.

2)Nastavil jsem skokovou změnu na DAC z 1/3 do 2/3 a zpět na 1/3 referenčního napětí, s nějakou frekvencí. (Vím, že bylo doporučeno 10% a 90%, ale při velkých překmitech to pak není vidět).

3)Jako R27 jsem zvolil 4k7 který jsem neměnil. Osadil jsem kapacitu C24 100p a připojil R19 50k potenciometr. Zátěž jsem připojil výkonový rezistor 30R. sledoval jsem výstup LMP8640 (CH1) a výstup operačního zesilovače (CH2). Při otáčení potenciometrem byl v jednom bodě jasně zřetelný přechod mezi obrázkem 1 a 2, toto se dělo až do kapacity 10nF.

4) Nad 10nF se vytvořila mezera mezi těmito průběhy tedy cca od 6R až 380R.
Zde jsem ještě k tomu začal měřit odpojení a připojení zátěže (zkrat, 30R a různé hodnoty mezi), které jsem dělal ručne při nastaveném 1/2 referenčního napětí na DAC. Snažil jsem se hodnotu rezistoru nastavit tak, aby průběh byl vždy co nejlepší, s co nejmenším tlumeným kmitáním a nízkým překmitem.

5) kapacita nad 100nF již nedělala velké změny.

Pokud tedy kapacita bude pod 10nF proudové omezení kmitá, pokud bude odpor R19 větší než 380R proudové omezení opět kmitá (nehledě na velikost kapacity).

[balki]

V prvom rade sa mi nechce veriť že sa ti to nedarí naladiť. Zrejme to bude tým, že si nedodržal zaužívaný postup.

Tak ešte raz v skratke:

0. Setup bude nastavený tak, že bude výstup DAC skákať s referenčnou hodnotou prúdu, do menešej ako nominálnej záťaže. Tak aby si bol vždy v režime prúdu. Vetvu napätia úplne odpoj. Odpoj všetko čo tam byť nemá. Čiže aj rezistor R34.

1. Neosadíš nič iné len paralelný rezistor R17. Teraz ho ale nenahradíš potrenciometrom ale maximálne trimrom s izolovanou Hriadeľovou, aby si tam nevnášal rušenie tým že tam oprieš skrutkovač. S potenciometrom to môže (a často aj robí) problémy, nakoľko má dlhé vodiče na ktoré sa nabalí šum a o to väčší ak nejaký kontakt držíš v ruke. Čiže základ je mať čo najkratšie vodiče a to splňuje malý trimer priamo na pady. Točíš s ním od skratu až po maximum (47k - 470k). Je viac než isté, že s nulovou hodnotou na začiatku to kmitať nebude. (Ak bude, je koniec s postupom a hľadáš problém.) Postupne dvíhaš odpor až nastanú zákmity (môžu nastať náhle inokedy postupne). Meriaš len výstup kompenzátora, nikde inde.

2. Trimer vyberieš zmeriaš jeho aktuálny odpor. Na pozíciu R19 osadíš jeho 1/5 - 1/2 hodoty. Postupne teraz budeš pridávať SMD kondenzátory na pozíciu C24 a to paralelne. Začni so 100pF a budeš pridávať. Čiže zdroj bude kmitať od začiatku a až pri nejakej vhodnej kapacite oscilácie ustanú. Vtedy skončíš a spočítaš jeho kapacitu. Teraz osadíš na jeho pozíciu 5x - 10x viac. Zdroj musí byť teraz stabilný.

- Koniec prvej časti nájdenia približných hodnôt pre budúce ladenie. Pokiaľ toto nebude fungovať nemá význam nič iné riešiť, ani meniť Rz ani skrat.

Kúpil si správy LMP8640? Má správny zisk, lebo sa vyrábajú rôzne verzie Gain. Aj to môže byť problém.

[DanielK]

-LMP8640 mám ve verzi T (zesílení 20) 0.1R * 1A = 0.1V * 20 = 2V (Uref = 2.048V)
-Uerr mám odpojeno
- R33 a R34 jsem odpojil
- Výstupní kapacita C3 47uF 210mR

0) DAC nastaveno 0.1ms 1/10 * Uref (100mA) -> 0.1ms 9/10 * Uref (900mA)
při zátěži 30R s napájecím napětím 30V => 1A, zdroj byl tedy celou dobu v režimu proudu.

1) osadil jsem 100k 3/4 otáčkový trimr celoplastový na pozici R17, při 0R výstup OZ nekmital propisovalo se tam napětí z neinverujícího vstupu. Při zvyšování hodnoty zdroj začal pomalu kmitat, malinko jsem ještě přidal, aby oscilace měly větší amplitudu.

2) Vyndal jsem trimr a změřil hodnotu 1k8, na pozici R19 jsem tedy osadil 330R a přidával kapacitu zdroj kmital až do 10nF, kde se to trochu zlepšilo.

Při osazení dvojnásobné hodnoty se kmitání moc nezměnilo.
Osadil jsem tedy 10x větší hodnotu 100nF

Při zkratu samozřejmě kmitá.

To se nechá vyřešit snížením hodnoty R19 na 56R, kde je proudové omezení stabilní i při zkratu, to už vím z minulého měření.
Zkoušel jsem osadit i větší hodnotu R19, ale jak už jsem minule naměřil, bude-li R19 větší než 380R, výstup OZ bude kmitat.

[balki]

Teraz tomu naladeniu viac verím, nakoľko si dodržal presný postup.
Výsledné hodnoty i keď sú iné ako som čakal sa dajú akceptovať. Zdroj je stabilný. Jeho výsledky v časovej odozve ale nebudú pre veľký kondenzátor kto vie aké slávne. Ale dá sa s tým žiť bez nutnosti úprav.

Ak ale to chceš vylepšiť, pokúsim sa ti vysvetliť prečo to kmitá.
Čiže z toho čo si zmeral vyplýva niekoľko skutočností:

a) Pre finálne hodnoty prvkov (56R a 100nF) sú konštanty kompenzátora PI nasledovné:
P=0,012
fz=28kHz
Frekvencia nuly je OK, normálna hodnota. Ale hodnota zisku (deda zložka P) je veľmi malá. Mala by byť niekoľko desatín až jednotiek. To značí že tvoja sústava má veľký zisk. To je pri tejto jednoduchšej topológii normálne.
Aby si tomu viac chápal... V režime skratu tvoj zdroj vytvorí sústavu ktorá sa má tváriť ako napätím riadený zdroj prúdu. Čo sedí, len je tu rozdiel v tom, že tvoj prevodový pomer dU -> dI_out je veľmi veľký. Tzn. že i veľmi malé odchýlky budenia tranzistora (báza T4) spôsobia veľmi veľké zmeny prúdu na výstupe. Nie je tu nič čo by ich tlmilo. Žiadny sériový odpor. To si aj sám overil tým, že pri nejakom výstupnom odpore (Rz) výsledná hodnota zisku mohla byť väčšia. Potom keď si výstup dal Rz=0R, musel si hodnotu zisku ešte znížiť. Zníženie zisku tvojho zdroja ale nie je až tak jednoduché lebo je dané topológiou. Preto som ti tam od začiatku nakreslil aspoň rezistor R18. Ten znižuje veľký zisk Tranzistora. Ale ten už veľmi dvíhať nemôžeš.
V každom prípade, to ale môžeš skúsiť a tým to trochu vylepšiť. Ak bude ale veľký, nedosiahneš plný výstupný prúd, tá hodnota bude pre teba maximum.

b) Problém veľkého zisku sústavy ale asi nebude jediný problém. Niečo tam v ceste spôsobuje oneskorenie. Označuje sa td ako procesné oneskorenie. To je v riadení vždy prítomné. V tvojom prípade (lineárnych elektronických obvodov) ho môžu spôsobovať filtre. Ty tam ale nemáš žiadny viditeľný filter. Čiže by tam td byť teoreticky nemalo. Podľa mojich výpočtov z daných RC prvkov kompenzátora mi to vychádza na okolo 5us čo by malo zodpovedať oneskoreniu filtra 1. rádu 30kHz. To je ale veľmi nízka frekvencia. To meranie prúdu môže byť problém. Ale výrobca píše, že má šírku pásma okolo 1MHz čo je úplne iná hodnota než hľadáme. Nič iné tam ale v ceste spätnej väzby prúdu nie je. OZ OP27 to určite nerobí. Čiže aj keď sa to na prvý pohľad nezdá, stále to môže spôsobovať ten senzor LMP. Na skúšku by som ho vyradil. Ale pre test by som ti trochu zmenil topológiu merania, aby som ti uľahčil meranie. Shunt 0.1R osaď do zápornej svorky výstupu aby si mohol merať priamo na ňom voči zemi. (Aj keď to bude na test nie diferenčne) Na meranie použi bežné zapojenie ne-invertujúce. So ziskom tak ako potrebuješ, čiže 20. Použi starý OP27 bez filtrov v spätnej väzbe. (Kmitať so ziskom 20 by nemal.) Potom opäť rovnakým postupom ako naposledy nájdi RC prvky. A teraz to laď priamo do skratu - čo je teda najhorší stav.

Čiže v skratke, snažíme sa o to, aby prvky RC ktoré nájdeš mali väčší rezistor a menší kondenzátor ako súčasne, (pri zachovaní fz). Preto aby prechodové zmeny (časy ustálenia) mohli byť čo najkratšie.

[DanielK]

Zkusil jsem vyměnit lmp8640 za OPAMP, bohužel OP27 další nemám a nedá se u nás momentálně sehnat, tak jsem zvolil TL081.

Zopakoval jsem postup a zde jsou konečné hodnoty R19 = 270R a C24 = 22nF.
konstanty PI:
P = 0.057
fz = 26.8kHz

Režim proudu je stabilní i při zkratu.
Průběhy ukazují rekaci při zkratu při přechodu Uref z 10 na 90% a z 90 na 10%
Ch1 výstup Ierr
Ch2 invertující vstup Ierr

[balki]

To sú uspokojivé výsledky. Konečne sa ti podarilo nájsť prvky s rozumnejším časom ustálenia. Základ je že zdroj je pri nich stabilný do skratu. PI konštanty si vypočítal správne.

S tým senzorom lmp8640 som už mal kedysi dávno podobné problémy.
Kiež by som bol bližšie a daroval ti operáky aké len chceš
TL081 je snáď ten najbežnejší staručký jfet operák. Nie je zlý, ale s OP27 a diferenčným meraním, by to mohlo byť ešte o kúsok lepšie. Jfetové vstupy OZ vo všeobecnosti významne viac šumia a rýchlejšie sa zarušia. Čo sa prejaví na výstupnom zvlnení a šume.
Pre meranie prúdu na shunte odporúčam do budúcna jedine nízkošumový bipolárny OZ. Jfet je určený do obvodov pre meranie s vysokými vstupnými impedanciami, čo nie je tvoj prípad v žiadnej pozícií zapojenia.

[DanielK]

Jediné co mě napadá, že stojí v cestě za tím LMP8640 je ten low pass filtr pro ADC, ale ten by snad neměl LMP dělat problémy v DS píšou, že výstup má nízkou impedanci, konkrétní hodnotu jsem však nevyčetl, neověřený zdroj na internetu píše, že by to mohlo být 0.1R, takže ten filtr by mu neměl dělat problémy.


Koukám, že na digikey mají skoro všechny součástky, až na nábojovou pumpu lm2776 pro -5V. Takže by to možná šlo dokončit i s druhým kanálem, ale spíš mě více láká si ještě vyzkoušet verzi s NPN výkonovým stupněm.

1) Některé zapojení používají klasické zapojení emitorového sledovače se zpětnou vazbou z emitoru, proud do báze je zesílen dalším tranzistorem, avšak je potřeba použít plný rozsah napájecího napětí pro OZ.

2) Dalšímu zapojení ne tak úpně rozumím, ale zdá se mi že využívá velkého proudového zesílení.

3) Toto zapojení mám už odsimulované.

4) Jen pro zajímavost jsem našel i výkonový stupeň s mosfetem, který byl použit v nějakém zdroji od HP.

Který výkonový stupěň by bylo nejvhodnější použít?

[miso156]

Obr1:

Klasika ala darlingtonovy emitor. sledovac. Musis ratat s ubytkom na Vout voci Vin o dva PN prechody (B-E). Plus k tomu ak by si aj pouzil RailToRail opamp tak ten nikdy nenastavi Uset na plne Vcc.
Takze drop na vykonovom prvku pocitaj okolo 2.5V.

Druha vec je, ze sledovac je sakra rychly pretoze dokaze rychlo odcerpat naboj z tranzistorovej strukury - daleko rychlejsie nez "tvoj" PNP v high-side. Avsak u bezneho zdroja je to nepodstatne.

Obr2:

Je to iste (sledovac) s pridanym current-limiterom.
Ked je na shunte R2 viac nez 0.6V tak zacne otvarat T4 a ten "priskrti" bazu T2.
Je to dirty job, lebo prechod B-E tranzistoru T4 je nekompenzovany a teda pri zmene teploty raz zalimituje pri 0.5V na R2, inokedy pri 0.7V.

Len na margo:
Ak chces poriadny challenger uberaj sa cestou schemy dole (prehistoricke trandy si odmysli)
Vyhody:
1. Rychlost - emitorove sledovace na oboch koncoch
2. Rychlost - znizovanie napatia vystupneho filtru (kondu) dolnym PNP-ckom a nie iba cakat kym ho vyprazdni par. odpor pri filtri. To je potrebne pri prudkom odlahceni vystupu zdroja kedy tranzistor nestiha zareagovat dostatocne rychlo a vyst. filter prekmitne.
3. Moznost nastavit na zatazi zaporne napatie.

A hlavne pamataj: Nedostatocne zatazeny follower rad kmita. Takze pri lahkych zataziach pozor a bias poriadne (velky kludovy prud).

[balki]

DanielK
Senzor LMP8640 už pusti z hlavy, nemá význam sa mu venovať keď spôsoboval oneskorenie. Bol tam len ako jedna z možností merania v kladnej vetve.

Ak máš čas a chuť sa niečo naučiť, skús aj iné topológie. Nie je ich veľa a ty máš určité kritéria viazané na hardvér ktoré nemôžeš prekročiť, čo ťa trochu limituje. Jedným s limitov je že meriaš všetko voči hlavnej GND. Niektoré topológie to majú invertované. Má to svoje výhody aj nevýhody.

S prihliadnutím na to čo som vyššie spomenul o obmedzeniach, je ďalšie obmedzenie napájacie napätie, ktorým musíš priamo ovládať bázu toho prvého riadiaceho tranzistora (v tvojich zapojeniach). Obvykle cez rezistor ale sú aj iné možnosti. Iné zložitejšie zdroje majú niekoľko pomocných napájaní, z ktorých sú niektoré plávajúce práve pre budenie tranzistoru v kladnej vetve.

V krátkosti k obrázkom:
1.) Bežné zapojenie s jednotkovým ziskom, je veľmi stabilné a preto často používané. Nevýhoda veľký pokles napätia pri plnom otvorení.
2.) Podobné ako to prvé len má väčšie prúdové zosilnenie ako píšeš. Navyše tam je T4 ako prúdová ochrana.
3.) Je to komplikovanejšie riadenie kde má vplyv aj záporná spätná väzba. Základ je 1.) ktorý budí T3 a ten budú T4. Takáto koncepcia prináša veľmi veľký napäťový zisk. Čo nie je vždy vhodné. A práve v tvojom prípade by to mohlo ale aj nemuselo pomôcť.
4.) Schéma je pravdepodobne vytrhnutá z nejakého komplikovanejšieho riešenia. Kde hlavná signálová zem nebude záporná svorka. Budenie je pravdepodobne zviazané s kladným potenciálom. Ten prvý fet T1 je pravdepodobne predregulátor. Toto zapojenie nie je pre teba vhodné. Ty máš inú topolóogiu a s fetmi opatrne.

Skús zapojenie 1. tam nemáš čo pokaziť. Ale ak máš čas môžeš aj 3. aspoň porovnáš výsledky. Len pri tom treťom pozor na hodnoty prvkov rezistorov. Tie budú mať významný vplyv. Nie každé hodnoty môžu byť len tak nastrelené. Ideálne to treba odsimulovať.

[balki]

miso156
Prečo píšeš nepravdy a tvoje dohady?
Prosím drž sa základov elektroniky a rokmi overenej praxe.

Druha vec je, ze sledovac je sakra rychly pretoze dokaze rychlo odcerpat naboj z tranzistorovej strukury - daleko rychlejsie nez "tvoj" PNP v high-side. Avsak u bezneho zdroja je to nepodstatne.

Rýchly je len tak ako určuje datasheet, nič viac nič menej. Z bipolárneho tranzistora nemusíš "odčerpávať" náboj. Pretože to nie je prvok riadený poľom ale prúdom. O nevhodnosti PNP topológií to teda nič nehovorí.
U zdroja je rýchlosť (fázový posun, oneskorenie) podstatné, nakoľko sa podľa neho ladí spätná väzba.

Ked je na shunte R2 viac nez 0.6V tak zacne otvarat T4 a ten "priskrti" bazu T2.
Je to dirty job, lebo prechod B-E tranzistoru T4 je nekompenzovany a teda pri zmene teploty raz zalimituje pri 0.5V na R2, inokedy pri 0.7V.

Nie, nie je to "dirty job", takto sa to robí vo veľmi veľa prípadoch, nie len zdrojoch ale aj zosilňovačoch, limiteroch a pod.

Ak chces poriadny challenger uberaj sa cestou schemy dole

Prečo si stále myslíš že potrebuješ spodný tranzistor? Už som ti to raz napísal ako to funguje, a ty stále si ideš svoje. Žiadne zdroje to takto nemajú, pretože to nepotrebujú. A ak to nepotrebujú profi laboratórne zdroje za tisíce eur, tak to rozhodne nepotrebujú domáce projekty za pár korún. Nestretol som sa v mojej praxi s tým aby niekto potreboval nastavovať kladné a súčasne aj záporné napätie. Je to nepotrebné a preto to nemajú žiadne napájacie DC zdroje.

2. Rychlost - znizovanie napatia vystupneho filtru (kondu) dolnym PNP-ckom a nie iba cakat kym ho vyprazdni par. odpor pri filtri. To je potrebne pri prudkom odlahceni vystupu zdroja kedy tranzistor nestiha zareagovat dostatocne rychlo a vyst. filter prekmitne.

Nič nemusí odpor vyprázdňovať. Na to je spätná väzba ktorá vypne nabíjanie výstupného kondenzátora, skôr ako sa začne nabíjať. RC filter nikdy sám neprekmitne. Pretože je to tlmený filter prvého rádu. Nie je tam indukčnosť. Ten je vždy stabilný. To prečo sa to udeje je vecou regulátora, ten to spôsobuje, pretože má časovú závislosť.

A hlavne pamataj: Nedostatocne zatazeny follower rad kmita. Takze pri lahkych zataziach pozor a bias poriadne (velky kludovy prud).

Och moje oči...
follower nikdy nebude kmitať (do rezistívnej záťaže). Nemá prečo. Má zisk blízky 1 a nemá spätnú väzbu kde by sa mohla fáza otočiť. Čiže ani jedena z dvoch nutných podmienok oscilácií nie je splnená na to, aby daný tranzistor začal kmitať.