** Stromregler lässt sich nicht völlig aus schalten ** Hallo, ich bin jetzt seit einiger Weile am Entwurf und der Evaluation eines 8-Channel Stromreglernetzwerks, das per µC (MUX) einen von den 8 LED-Strängen anwählen lässt und diese LED dann bei ca. 3kHz PWM-Rechteck-Moduliert mit über einen DAC-Wert festgelegter Stromamplitude. Ein Strang der 8 identischen ist oben im Schaltbild angehängt. Als Bauteile verwende ich: µC - AtMega164A MUX - HEF4051B Analgoschalter - ADG711 (active Low-Version) OpAmp - AD824a Transistor - FMB2222 Prinzip der Schaltung: Der DAC legt an den Spannungsteiler vom Op-Amp-Eingang den vorgegebenen (10-Fachen) Sollstromwert in V. Alle Eingänge der Op-Amps sind jedoch, wenn der Channel nicht ausgewählt ist, über den ADG711 (active Low) auf GND gezogen. Die nicht aktiven Stromregler sollten also aus sein/auf 0 regeln. Wird ein Channel vom µC über den MUX ausgewählt, liegt an dem betreffenden ADG711-Schaltersteuereingang ein High / das PWM-Signal -> Der Schalter geht auf, der 1/10-DAC-Wert liegt am Reglereingang an, der Regler regelt auf den Strom über dem 1R Widerstand. Die Schaltung läuft prinzipiell, nur hat sich folgendes Problem ergeben: Sind die LED-Channel inaktiv, liegen am Op-Amp-Eingang satt 0V immernoch 5mV - das heißt es fließen auch noch 5mA durch die LEDs (sie sind NICHT aus). Ich bekomme die inaktiven Stromregler also nicht vollständig aus! *** Ich suche nun Tips/ alternative Schaltungstopologien, wie ich das beheben kann! ** Anmerkungen dazu; Was ich (vorher) schon probiert hatte, war den Schalter zwischen Opamp-Ausgang und Transistor-Base anzubringen (mit Pulldown) - das hat aber dem Regler gar nicht gefallen, war nicht zuverlässig. (Beitrag "Re: Steuerbare LED-Konstantstromschaltung - Transistor?") Kurz, damit man nicht ins Datenblatt schauen muss: Der ADG711 hat einen Ron von ca. 4.5 Ohm. Ist er also active, liegt ein Spannungsteiler von 680kOhm und 68kOhm||~5Ohm = 5 Ohm am Opamp Eingang. Bei einem DAC-Wert von Bsp. 0,4V für 40 mV /40mA beim aktiven LED-Channel sollten im passiven Zustand EIGENTLICH also nur 3µV anliegen - tun sie aber nicht.
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Stromregler.PNG
11 KB
Symmetrisch mit +-5V
Als "unanständige Methode" den DAC - Wert über 3-4MOhm auf (-) des OP-AMPs einkoppeln. Könnte diese Spannung irgendwie durch deinen Schaltungsaufbau bedingt sein? Ströme, Masseführung, dünne Leiterbahnen? Ich sehe jedenfalls so keinen Grund für mehr als ein paar uV. Vielleicht bringt eine Messung von GND des ADG Licht ins Dunkel..??
Helge A. schrieb: > Könnte diese Spannung irgendwie durch deinen Schaltungsaufbau bedingt > sein? Das überlege ich mir auch die ganze zeit schon, auch weil ich den aufbau vor weihnachten noch getestet habe und da kam er mir halbwegs funktionierend vor. Jetzt habe ich die Platine mit 8 Stromreglern - also 8 mal die schaltung oben (mit zwei adg711) nur ohne mux aufs breadboard geklemmt und teste sie. Helge A. schrieb: > Ströme, Masseführung, dünne Leiterbahnen? Kannst du mir da tips geben worauf zu achten ist? Ich sehe bei meinem layout momentan keine Probleme aber eventuell fehlt mir da an den richtigen stellen die erfahrung. Leiterbahnbreite ist idR 0.3mm, masse ist meine Groundplane auf der Rückseite der platine die nur von ein paar signalpfaden mal durchkreuzt wird Helge A. schrieb: > Vielleicht bringt eine Messung > von GND des ADG Licht ins Dunkel Ja, nachgemessen mit FLUKE Multimeter (Versorgungsmasse vom anderen Board vs. Masse direkt am ADG-Pin): 0.00V ...
Ich würde die .sch und .brd dabei hier ja mal hochladen - aber verstehe ich das richtig, nur bilder sind als anhang erlaubt?
Hm. Das würde ja bedeuten, daß zwischen den beiden Pins des ADG die 5mV zu messen wären. Wenn du einen Masselayer hast, der sollte doch wohl ausreichend niederohmig sein. Und die Lötverbindungen hast du bestimmt auch schon gecheckt.. sehr seltsam! Vielleicht kannst du ja mit dem Meßgerät irgendwie eingrenzen, wie sich die 5mV aufbauen. Für sowas kann ja schon mal ein schlechter IC-Sockel verantwortlich sein. -- Als Anhang werden hier auch .asc oder seltener eagle Dateien hochgeladen. Es ist halt schöner, wenn sich jeder das Bild anschauen kann auch ohne Programm.
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Bearbeitet durch User
Angehängte Dateien:
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stromregler_layout.PNG
84 KB -
stromregler_sch.PNG
120 KB
Hier mal Schaltplan und layout angehängt. Bitte nicht von der ODA-Photodiode in der Mitte des Boards ablenken lassen, die ist nur auf dem board weil sie aufs andere nicht gepasst hat. Helge A. schrieb: > Hm. Das würde ja bedeuten, daß zwischen den beiden Pins des ADG die 5mV > zu messen wären. korrekt.
Noch die Eagle Dateien. Alle Tips zum Layout wären super!
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brd_gnd.PNG
60 KB
Ich kann mir nur vorstellen, daß zwischen den GND - Punkten, die im Bild gelb verbunden sind, diese 5mV entstehen. Kritikpunkt ist vielleicht, daß TP25 als Masseverbindung etwas dünn angebunden sein könnte. Sonst seh ich da nichts wirklich kritisches.
Danke für deine Hilfe Helge. Ich weiß auch nicht mehr weiter, ich bin jetzt seit Tagen dran. Werde wohl jetzt noch mal eine platine ätzen und stück für stück bestücken und durchtesten, was anderes fällt mir nicht ein. Vom Schaltplan her ist das ganze eigentlich ja korrekt oder?
> Prinzip der Schaltung: Der DAC legt an den Spannungsteiler vom > Op-Amp-Eingang den vorgegebenen (10-Fachen) Sollstromwert in V. Also meiner Meinung nach muss es der 11-fache sein. Bei einer dermassenen Entwurfstoleranz sollten die 5mA doch keine Rolle spielen. > Werde wohl jetzt noch mal eine platine ätzen Löte erst mal dickere Kupferdrähte entlang der gelben Linien.
MaWin schrieb: > Also meiner Meinung nach muss es der 11-fache sein. du hast natürlich recht. MaWin schrieb: > Bei einer dermassenen Entwurfstoleranz sollten die 5mA doch keine Rolle > spielen. Doch tun sie, das war keine Entwurfstoleranz sondern "auf-einen-Blick-(falsch)zusammenfassen" Der tatsächliche Stromwert ist in der Anwendung aber tatsächlich gar nicht so wichtig, so lange er reproduzierbar ist - und wenn AUS ist auch AUS ist! ;) Helge A. schrieb: > Kritikpunkt ist vielleicht, daß TP25 als Masseverbindung etwas dünn > angebunden sein könnte. MaWin schrieb: > Löte erst mal dickere Kupferdrähte entlang der gelben Linien. Im Bild erkennt man das nicht gut, aber der Pin TP25 ist mit der GND-Plane (blau) auf der Rückseite verbunden - und damit sind ja auch Vias der ADg711er GNDs verbunden... Nur um sicher zu gehen: Meint ihr immernoch, er ist "dünn" angebunden? Oder meint ihr tatsächlich die lediglich 0.4er line von via zu GND-plane?
Für eine solche Verbindung verzichte ich auf thermals. Die sind ja für Maschinenlöten durchaus sinnvoll, aber wenn eh von Hand zusammengelötet wird, eher überflüssig. Durch den einen Pin geht ja die gesamte Masseverbindung zu dem Board. Wenn es eh mehr auf Reproduzierbarkeit als auf Wert ankommt, 680k->620k und den oben vorgeschlagenen 3M3 Widerstand dazubauen. Dann ist sicher ausgeschaltet, auch bei Transienten oder schlechtem Kontakt.
Helge A. schrieb: > Als "unanständige Methode" den DAC - Wert über 3-4MOhm auf (-) des > OP-AMPs einkoppeln. Ich bin gerade über erneute Probleme mit den Stromreglern auf den Thread hier zurückgekommen und habe es mit dem von Helge empfohlenen 3M-Ohm Widerstand beheben können. Nun würde ich nur noch gerne verstehen wieso der funktioniert - bzw. vor allem wie der Wert zustande kommt. Gehen auch 5M Ohm? Wenn man sich das Widerstandsnetzwerk anschaut: - Der DAC hat vom Ausgang gegen GND 10kOhm Innenwiderstand - Daran folgen bei ausgeschalteten Schaltern 4x parallel 680k (+68k) = ~750k Ohm gegen GND bzw. 680k Ohm in den + Eingang des OpAmps - Parallel dazu dann 3M Ohm (zufällig 4x750k =3M?) vom DAC-Wert gegen - Eingang des OpAmps. Innenwiderstand des Opamps + gegen - sind immernoch genähert unendlich (<10TOhm) Könnte mir das jemand erklären? Ich wüsste jetzt gerne wieso es tut was es tut ;)
Im Anhang mal die Spice Simulation / Das aufgebaute Netzwerk - mit nur einem Regler dran Vielleicht für alle, die natürlich so schnell nicht den überblick haben: Das Problem war, dass die (auch in spice nochmal angehängte) Schaltung nicht immer (sie liegt in 4/8-Facher ausführung vor) ausgeschaltet hat, wenn der + Eingang des OP-Amps auf GND gezogen wurde (über einen Analogschalter). Mit dem eingefügten 3.3M-Widerstand am - Eingang klappt es. Frage nun: Wieso?
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Alex v. L. schrieb: > Mit dem eingefügten 3.3M-Widerstand am - Eingang klappt es. > Frage nun: Wieso? Weil der einen kleinen positiven Offsetstrom in den Knoten am invertierenden Eingang einspeist, der den OPV dazu zwingt seinen Ausgang etwas unter 0V zu bringen.
Herzlichen Dank!
Das bedeutet auch die genaue größe des Mega-Ohm-Widerstands ist eher unerheblich, richtig?
Alex v. L. schrieb: > Das bedeutet auch die genaue größe des Mega-Ohm-Widerstands ist eher > unerheblich, richtig? Die genaue Größe ist für einen exakten Nullpunkt überaus wichtig und von Bautein zu Baustein und Platine zu Platine unterschiedlich. Aber wenn es nur um das sichere Abschalten geht, dann gilt: "je kleiner umso abgeschalteter". Blöderweise wirkt sich diese "Korrektur" dann irgendwann auf den normalen Betrieb aus :-/ Aber das ist immer so mit diesen Basteleien. Warum nimmst du nicht 10 mal größere Shunts, dann würden nicht 5mV gleich 5mA ausmachen, sondern nur 500uA. Welcher Strom fleißt maximal durch die LEDs?
Lothar Miller schrieb: > Die genaue Größe ist für einen exakten Nullpunkt überaus wichtig und > von Bautein zu Baustein und Platine zu Platine unterschiedlich. > Aber wenn es nur um das sichere Abschalten geht, dann gilt: "je kleiner > umso abgeschalteter". Blöderweise wirkt sich diese "Korrektur" dann > irgendwann auf den normalen Betrieb aus :-/ Inwiefern? Insofern, dass der Negativ-Offsetstrom größer wird mit kleiner werdendem Widerstand - und damit bei eingeschaltetem Zustand den Pegel merkbar nach unten zieht? > Aber das ist immer so mit diesen Basteleien. Warum nimmst du nicht 10 > mal größere Shunts, dann würden nicht 5mV gleich 5mA ausmachen, sondern > nur 500uA. Welcher Strom fleißt maximal durch die LEDs? ca 100mA.
Alex v. L. schrieb: > bei eingeschaltetem Zustand den Pegel merkbar nach unten zieht? So ist es. >> Welcher Strom fleißt maximal durch die LEDs? > ca 100mA. Dann kannst du den Shunt doch deutlich hochohmiger machen und du krebst nicht dauernd im untersten mV-Bereich rum...
Lothar Miller schrieb: > Alex v. L. schrieb: >> bei eingeschaltetem Zustand den Pegel merkbar nach unten zieht? > So ist es. > >>> Welcher Strom fleißt maximal durch die LEDs? >> ca 100mA. > Dann kannst du den Shunt doch deutlich hochohmiger machen und du krebst > nicht dauernd im untersten mV-Bereich rum... erhöhe ich damit nicht zwangsläufig die verlustleistung am shunt und indirekt auch an den +OpAmp-Spannungsteilern (weil die für den selben strom-sollwert dann kleiner sein müssen)?
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