Kokbokstips för Strömreglering?

Elektronikrelaterade (på komponentnivå) frågor och funderingar.
Användarvisningsbild
4kTRB
Inlägg: 18291
Blev medlem: 16 augusti 2009, 19:04:48

Kokbokstips för Strömreglering?

Inlägg av 4kTRB »

Jag håller på med ett labbaggregat
med variabel strömbegränsning.

Utan strömbegränsning fungerar det
klanderfritt (LM723).

Strömbegränsningen fungerar på så sätt
att jag mäter spänning över 0.1 ohm
mellan utgångens låga potential och
jord, low side, med en op kopplad
som komparator/integrator.

Denna OP drar ström från current sense pinnen
på LM723 när det börjar begränsa.

Mellan ca: 80% och 40% strömbegränsning
så oscillerar det på utgången dock med
amplitudbegränsning om max 0.7V pga
diod.

Jag har labbat en hel del med regleringen
och fått till det så pass att oscilleringens
amplitud är 0.7V bara inom ett smalt område
men det är ju på inget sätt optimalt.

Jag har testat med att bypass-kondingar (tantaler)
på OP-n och även 723:an och det blev en del bättre.

Frågan är om jag ska använda en annan op?
Nu har jag en TL072. LM833 ger ungefär samma
resultat. Eller ska jag isolera lasten med ett
LC-nät?

Finns det några kokbokstips?
Användarvisningsbild
4kTRB
Inlägg: 18291
Blev medlem: 16 augusti 2009, 19:04:48

Re: Kokbokstips för Strömreglering?

Inlägg av 4kTRB »

Kan förstärkningen i loopen vara för hög?
Det är väl då det börjar oscillera?
Användarvisningsbild
psynoise
EF Sponsor
Inlägg: 7155
Blev medlem: 26 juni 2003, 19:23:36
Ort: Landvetter

Re: Kokbokstips för Strömreglering?

Inlägg av psynoise »

Nu har jag dålig koll på system med två eller fler återkopplingar, här både spänning och ström. Men ett sätt att uttrycka det för enkel återkoppling är enligt nedanstående.

Closed loop-förstärkning: \(A_{v} = \frac{V_{out}}{V_{in}} = \frac{A_{vo}}{1+\beta A_{vo}}\)

Oscillationskriterium: \(\beta A_{vo} = -1\)

Det vill säga slingförstärkning får inte vara lika med -1.

Därav är det snarare låg råförstärkning Avo hos din operationsförstärkare som kan ställa till det och inte hög. Förr med elektronrör var detta ett vanligare problem och ett vanligt krav än idag är att ha en viss förstärkningsmarginal (om 10 dB). Utöver förstärkningsmarginal vill du ha fasmarginal mot -1 eller 180°.

Om du vill ha ett kritiskt dämpat system gäller 45° fasmarginal under denna gräns blir systemet underdämpat. Utöver 45° fasmarginal är 60° också ett vanligt krav men här får du ett överdämpat system med sämre prestanda.

I Ltspice är det hyfsat enkelt att kontrollera fas- och förstärkningarmarginal. I följande exempel kan du rätt av byta switch-regulatorn mot din linjära regulator.

http://www.linear.com/solutions/4673
Senast redigerad av psynoise 9 december 2017, 21:04:05, redigerad totalt 1 gång.
Användarvisningsbild
psynoise
EF Sponsor
Inlägg: 7155
Blev medlem: 26 juni 2003, 19:23:36
Ort: Landvetter

Re: Kokbokstips för Strömreglering?

Inlägg av psynoise »

Förresten, om du hittar en växelströmsmodell över LM723 istället för transient, blir det ännu enklare att kontrollera återkopplingen. För att få slingförstärkningen och kontrollera fas- och förstärkningsmarginal räcker det att du injicerar växelspänning i slingan/återkopplingen och köra en betydligt snabbare AC-simulering istället för exemplet jag länkade till ovan. Dock får du se upp med att endast injicerar där du har låg impedans för att slippa beräkna med ström.
Senast redigerad av psynoise 9 december 2017, 21:05:39, redigerad totalt 1 gång.
Användarvisningsbild
psynoise
EF Sponsor
Inlägg: 7155
Blev medlem: 26 juni 2003, 19:23:36
Ort: Landvetter

Re: Kokbokstips för Strömreglering?

Inlägg av psynoise »

4kTRB skrev:Finns det några kokbokstips?
Middlebrook skrev en grundläggande artikel i ämnet på 70-talet.
  • Measurement of loop gain in feedback systems. D MIDDLEBROOK - ‎1975
Dock har jag själv inte läst den, men sätt många referera till denna artikel.

Annars tar grundläggande böcker inom kretsteori upp återkoppling och stabilitet, se klassikerna Microelectronic Circuits - Sedra/Smith och på svenska Analog elektronik - Bengt Molin.

Angående system med flera återkopplingar tar jag själv gärna emot litteraturtips.
svanted
Inlägg: 5082
Blev medlem: 30 augusti 2010, 21:20:38
Ort: Umeå

Re: Kokbokstips för Strömreglering?

Inlägg av svanted »

utan schema på kopplingen kan vi bara gissa...
vilken frekvens oscillerar den med?
Användarvisningsbild
4kTRB
Inlägg: 18291
Blev medlem: 16 augusti 2009, 19:04:48

Re: Kokbokstips för Strömreglering?

Inlägg av 4kTRB »

Ja jo mäta och simulera går ju bra men
var jag ska sätta in (och hur) lämpliga komponenter som
ser till att fasmarginalen blir god är inte lika
självklart.

Tex i några fall fick jag oscillering vid 60kHz, det
betyder ju att förstärkningen i slingan just där är
för hög alternativt fasskiftet blir för mycket.

Själva 723:an tror jag inte påverkar det hela så mycket
utan det är OP:n jag har som komparator som måste
se till att den inte faskiftar för mycket. En större kondensator
över lasten hjälpte till en hel del.

Principen jag använder enligt schema:
Q6 drar bort ström från utgångstrissan i 723.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Senast redigerad av 4kTRB 9 december 2017, 22:12:49, redigerad totalt 1 gång.
Användarvisningsbild
4kTRB
Inlägg: 18291
Blev medlem: 16 augusti 2009, 19:04:48

Re: Kokbokstips för Strömreglering?

Inlägg av 4kTRB »

Ett sätt att minska -3dB bandbredden
är att vid inverterande ingången, mellan
680 och 4700, placera en resistor ned till
jord och det ser väldigt bra ut i simuleringen
men jag har inte testat det praktiskt än.

I stort fungerar det hela, jag kollade utspänningen
över RL med oscilloskopet och med en låg belastning
går det att reglera spänningen från noll och upp till
25V med hjälp av strömregleringen. Men vid en del
strömnivåer kommer ripplet och som mest ca:0.7V.
Användarvisningsbild
4kTRB
Inlägg: 18291
Blev medlem: 16 augusti 2009, 19:04:48

Re: Kokbokstips för Strömreglering?

Inlägg av 4kTRB »

Nu ser jag att R11 inte är något direkt
anpassad till re hos Q6.

D4 finns där för att begränsa Ueb
när op-utgången går hög positivt men den vore så
klart smartare att ha dioden i återkopplingen
för spänningsföljaren och sedan byta ut
R11 mot något lågohmigt som matchar re
hos Q6 bättre.

Då behöver op:n inte svinga till så hög negativ spänning
vilket ju inte borde vara en nackdel i
vilket fall.
Användarvisningsbild
HUGGBÄVERN
Tidigare soundbrigade
Inlägg: 32630
Blev medlem: 23 augusti 2006, 22:44:11
Ort: Lilla Paris
Kontakt:

Re: Kokbokstips för Strömreglering?

Inlägg av HUGGBÄVERN »

National gav ju ut en serie kokböcker, där en ägnades åt regulatorer. Vi pratar up- eller 80-tal.
Användarvisningsbild
Andy
Inlägg: 5893
Blev medlem: 26 september 2004, 18:24:52
Ort: Södern

Re: Kokbokstips för Strömreglering?

Inlägg av Andy »

Kan du konstatera var oscilleringen har sitt ursprung? Om det är dina audioförstärkare (LM833) eller LM723'an?
opampen
Inlägg: 1766
Blev medlem: 16 november 2013, 18:59:54
Ort: Stockholm

Re: Kokbokstips för Strömreglering?

Inlägg av opampen »

723 är ju för spänningsreglering varför använder du andra kretsar?

Detta med att spänningsregulatorer självsvänger är inte ovanligt, tvärtom! Det händer ofta, vad man kan göra är dels att se över kretskortslösningen, helst dubbelsidigt med jordplan så det blir en ordentlig jordning. Sen får man pröva olika avkopplingskondingar. Om tillverkaren rekommenderar t.ex. 1µF mellan in och jord kanske du kan pröva med 10µF istället. Det är ett labbande ofta. Jag har själv haft problem med 723 just med självsvängningar.

Men som sagt se över avkopplingskondingar och jordning.
Användarvisningsbild
4kTRB
Inlägg: 18291
Blev medlem: 16 augusti 2009, 19:04:48

Re: Kokbokstips för Strömreglering?

Inlägg av 4kTRB »

Det håller på att ordna sig.

Jag har konstruerat det hela baserat på att det ska vara
ett universellt kort som jag kan ha i olika labbaggregat med
olika maxspänning och strömreglering. Jag ställer önskad max
ström och maxspänning med var sin trimpot.

I det aktuella fallet ska jag kunna reglera spänningen mellan
0V - 30V och strömmen ska vara ställbar mellan 0A-5A och
båda ska ha en egen finjusteringspot.

Något som jag tänk från början är att spänning och ström
också ska gå ställa in med tex D/A-omvandlare och därför
är det utformat så att både ström och spänning kan spänningstyras
även om jag just nu använder mig av ordinära potentiometrar.
Tex styr jag hela spänningspannet med 0.5V och hela strömspannet
med 0V-5V. Det kan jag anpassa om jag vill.

Tydligen verkar det som både 723:ans spänningsreglering och
min separata strömreglering på något sätt påverkar varandra.
Normalt sett ska det inte behövas en kompensationskondensator
(pinne 13-4) större än 1nF enligt databladet för 723 men
det blir bra med en på 10nF och 10nF+47k för ström/integratorn.
Men det räcker inte utan jag måste filtrera lasten med en drossel
på 30uH och en kondensator dessutom plus givetvis ha bra avkoppling
av alla IC och sånt.

Kör jag utan strömbegränsning så blir ripplet som en normal koppling
med 723.
opampen
Inlägg: 1766
Blev medlem: 16 november 2013, 18:59:54
Ort: Stockholm

Re: Kokbokstips för Strömreglering?

Inlägg av opampen »

Hur fixar du att komma ned till 0 volt? Har du någon -spänning då också? Du skriver att du ska kunna ta ut 5A, byter du transformator då beroende på utspänningen annars blir effektsteget väldigt varmt om du har samma transformator vid t.ex. 5V. som vid t.ex.25V. fullt strömuttag?
Användarvisningsbild
4kTRB
Inlägg: 18291
Blev medlem: 16 augusti 2009, 19:04:48

Re: Kokbokstips för Strömreglering?

Inlägg av 4kTRB »

Jag har 3 trissor och stor kylfläns
med ev, fläkt om det behövs.
Sedan har varje trissa skydd som reglerar ned
vid ca 2A.

De klarar, om de kyls korrekt, ca: 3A vid Uce på 30V
per styck (SOA). 5A/3 = 1.7A per styck 50W/styck
i värsta fallet, vilket kan knäcka dom om
kylningen inte duger, men det återstår att se.
Inte så ofta värsta fallet inträffar antar jag.
Förreglering hade inte varit så tokigt men det får
bli nästa projekt.

Jag kommer ned till 0V genom att ha negativ spänning i regleringen plus att
jag drar en konstant ström på runt 40mA/st genom serietrissorna.
Om jag reglerar ned under noll börjar strömmen flyta baklänges, max -0.7V
men det ska jag välja komponenter så det undviks.
Skriv svar