Guten Abend, Ich habe mich nun an meinen 1. Schaltungsentwurf herangewagt, einem regelbaren Längsregler. Der Schaltplan befindet sich im Anhang. Die Spannungsquelle V1 soll später von einem DAC betrieben werden. Da meine Schaltung offensichtlich noch verbesserungsfähig ist, würde ich mich freuen, wenn ihr mir Tipps geben könntet. Mit freundlichen Grüßen michael
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UPDATE: U1 und U3 sollen durch einen Transimpedanzwandler ersetzt werden, dieser wird mit V+ und GND versorgt. Somit kann an der Transistorbasis keine negative Spannung entstehen. Mfg michael
Regel 1: Du sollst nur einen Opamp in der Regelschleife haben. Regel 2: Auch die nachfolgende Treiberstufe sollt nur Verstärkung 1 oder weniger haben. Wenn du diese beiden Punkte befolgst, dann brauchst du nur noch einen kleinen C (100pF...xnF) oder C und R(Serienwiderstand) zwischen -Eingang und Ausgang des Opamps um eine stabile(=nicht schwingende) Regelung zu bekommen.
Vielen Dank für deine Antwort! Das heißt, die Schaltung ist von Grund auf neu zu machen, da ich den BC337 brauche, um vom OPV Pegel von 12V, eine Spannung von 30V für den Spannungsfolger bereitzustellen. Dadurch werden mehrer Opamps in der Regelstrecke notwendig, da mir BC337 invertiert. Es wäre jedoch möglich, einen opamp mit 30V Ausgangsspannung zu verwenden, diesen müsste ich mir jedoch erst besorgen. Mfg michael
Helmut S. schrieb: >Du sollst nur einen Opamp in der Regelschleife haben. Das ist doch eine klare Ansage, Du machst aber wieder sowas draus: >Dadurch werden mehrer Opamps in der Regelstrecke notwendig, da mir BC337 >invertiert. Und warum willst Du das?
michi099 schrieb: > Es wäre jedoch möglich, einen opamp mit 30V Ausgangsspannung > zu verwenden, diesen müsste ich mir jedoch erst besorgen. Der LM324 kann aber schon +/-13V oder 26V bei unsymmetrischer Speisung. Ausserdem sehe ich gar nicht, wo du die grosse Ausgangsspannung brauchst, denn der BC337 wird schon bei 0,7V an der Basis voll durchsteuern. spontan schrieb: >>Dadurch werden mehrer Opamps in der Regelstrecke notwendig, da mir BC337 >>invertiert. > > Und warum willst Du das? Möchte ich auch wissen. Wenn du bei dem Komparator am Anfang deiner OpAmp Kette einfach die Eingänge tauchst, bist du eigentlich schon fertig, vorausgesetzt, du kriegst die Regelschwingungen in den Griff.
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michi099 schrieb: > Ich habe mich nun an meinen 1. Schaltungsentwurf herangewagt, einem > regelbaren Längsregler Du hast noch nicht viel Regelungstechnick gelernt, deine Schaltung wird nicht regeln sondern schwingen, weil du über Phasenkompensation noch nicht nachgedacht hast. http://www.ti.com/lit/an/slod006b/slod006b.pdf
@Matthias Sch. Das Problem ist, dass wenn ich den BC337 weglassen würde, müsste ein opamp die 30V für die Basis vom 2N3055 bringen, da dieser ja als als Spannungsfolger arbeitet. Wenn ich +/- umdrehe habe ich ja trotzdem noch ein Pegelproblem. @MaWin Mit deiner Feststellung liegst du richtig, wir haben in Elektronik gerade die Grundglieder gelernt. In Steuerungs- und Regelungstechnik beginnen wir, wie du bemerkt hast erst mit Regelungstechnik. Ich danke dir für den Link. Den werd ich mir im Laufe des Tages genauer ansehen. Das heißt, die Verstärkung vom BC337 dürfte auch max 1 sein? Mfg michael
michi099 schrieb: > Das heißt, die Verstärkung vom BC337 dürfte auch max 1 sein? Nein, das heisst, du musst die zusätzliche Verstärkung die er bringt auch zusätzlich kompensieren.
michi099 schrieb: > Das heißt, die Verstärkung vom BC337 dürfte auch max 1 sein? Dann kannst du aber deinen Leistungstransistornicht voll aussteuern, also muss er mehr als 1 verstaerken. Besser du sucht dir einen OP der eine hoehere Betriebsspannung kann, das macht das Leben einfacher.
Mal eine Frage, hat das Teil in der Simulation funktioniert?
Warum nicht so:
+--- ----+
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.-.
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'-'
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(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)
Der LM324 verträgt bis 32 V Versorgungsspannung - das reicht je nach Schaltung bis etwa 27 V am Ausgang. Etwas zusätzliche Verstärkung im Regelkreis ist erlaubt, nur sollte die nicht zu groß werden, und eher konstant sein. Der Transistor in Emitterschaltung hat je nach Arbeitspunkt eine andere Verstärkung und ist ggf. auch noch relativ langsam. Die grobe Faustregel für so eine Regelschleife ist, möglichst wenig Elemente in der Schleife und nur an einer Stelle mit hoher Verstärkung richtig langsam für die Kompensation. Die anderen Teile der Regelschleife sollten recht schnell sein.
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Erstmal Danke für die vielen tollen Rückmeldungen! 1. Um etwaige Missverständnisse zu unterbinden: Ich möchte nicht an meiner Schaltung festhalten, sondern ein Verständnis für den Schaltungsentwurf entwickeln, deswegen hier noch Fragen zu euren Empfehlungen/Feststellungen, um Klarheit zu erhalten. Zusammenfassend: -Zu viele Glieder in der Regelstrecke (Nichtinv. Verst., Inv.Verst., BJT mit hFE von min. 300), der 2N3055 ist jedoch OK, da V<1 Ohne den Invertierenden Verst. wäre die Schaltung ja Mitgekoppelt, richtig? Nun kann man eine Gegenkopplung durch Rückkoppeln auf + beim Nichtinvertierenden Verstärker erreichen (natürlich dann ohne Nichtinv. Verstärker), richtig? @Marek Walther 1. Danke für die Schaltung! Es ist bei dieser Schaltung aber auch eine Spannung von ~30V an der Basis vom Darlington notwendig, aber dennoch eine Überlegung wert. Nun zur Simulation der Schaltung (mit Spannungsfolger hatte LTSpice Timestep-Probleme, deswegen hier ohne), beim Param.Sweep treten auch bei einigen Widerstandswerten TimeStep-Fehler auf. Im Bild: grün: 10ohm, blau: 50 ohm, rot: 200ohm ,hellblau: 10kohm @MaWin Mit kompensieren meinst du vermutlich Gegenkoppeln? Als in den Emitter noch R||C oder nur C rein? Ist das einzige was mir jetzt einfällt (vom Transistor als Verstärker). @Helmut Lenzen Vermutlich wird es auf einen OPV mit größerer Ausgangsspannung hinauslaufen, oder ich nehme den LM324 in Single-Supply wie von Ulrich vorgeschlagen. @Ulrich Das heißt, der Transistor muss auf jedenfall gegengekoppelt betrieben werden? Zur Faustregel: In meinem entwurf ist also der BC337 der langsamste, da die OPVs ja keine hohe Verstärkung haben und so die Bandbreite groß ist (-->GBW)? Liege ich da mit meiner Überlegung richtig, dass das größte Problem der BC337 mit seinem großen hFE ist? Mit freundlichen Grüßen michael
michi099 schrieb: > regelbaren Längsregler. Das ist natürlich schon eine recht seltsame Wortkonstruktion. Du meinst vermutlich einen einstellbaren Längsregler. :-) Gruss Harald
@ michi099 Das hauptsächliche Problem an deiner Schaltung ist die zusätzliche Spannungsverstärkung, die der BC337 in die Rückkoppelschleife des Regel-OPV U2 einbringt. Weitere Faktoren sind die Phasendrehung des anderen OPV, die des Leistungstransistors und die der nicht eingezeichneten, aber immer auftretenden, kapazitiven Last. Das alles zusammen führt zum Erfüllen der Schwingbedingung. Eine Stromgegenkopplung im Emitter des BC337 reduziert zwar die Spannungsverstärkung, aber dann sind kleine Ausgangsspannungen nicht möglich. Die Wirkung ist also begrenzt. Der Ausgangsspannungsteiler trägt auch zur Reduktion der Schleifenverstärkung bei. Man kann über R4 einen kleinen Kondensator legen und mit der dadurch erzielten Phasenvoreilung die schädliche Phasendrehung bzw. die zu hohe Verstärkung etwas kompensieren. Aber schließlich wirst du die Schaltung mit solchen Maßnahmen nicht stabil bekommen, sondern musst den Regel-OPV durch Beschaltung als Integrator extrem langsam machen, damit die Schleifenverstärkung bei erreichen der 180° Phase auf unter 1 gefallen ist. Es ist ziemlich ungeschickt, erst eine unnötige Verstärkung in der Regelschleife zu erzeugen und die dann umständlich wieder zu beseitigen bzw. zu kompensieren. Nicht umsonst werden Netzteile so aufgebaut, wie Marek Walther es gezeigt hat.
michi099 schrieb: > Mit kompensieren meinst du vermutlich Gegenkoppeln? Ja. > Als in den Emitter noch R||C oder nur C rein? Nein, bei deiner Schaltung sicher nicht so einfach.
Und auch statisch ist die Schaltung Murks. Die Kombination aus R2 und Q1 erlaubt keine vernünftige Steuerung des Leistungstransistors. Bei großen Ausgangsspannungen ist der Strom durch R2 sehr klein und damit auch der Ausgangsstrom. Bei kleinen AUsgangsspannungen ist der Strom durch Q1 sehr groß. Besser als R2 ist also eine Konstantstromquelle, aber die vergrößert die Spannungsverstärkung von Q1 und damit die dynamischen Probleme...
Vielen Dank für die großartige Hilfe! @ArnoR Super Erklärung! Vielen Dank. Nun freue ich mich immer mehr auch auf den Schulunterricht, wo wir in der kommenden Zeit in Regelungstechnik unterrichtet werden. @MaWin Auch dir nochmal vielen Dank für die Erklärungen. Das heißt die (für mich) beste (einfache) Lösung ist einen OPV, welcher ~30V Uaus schafft (single supply...) und auf den Darlingtonverstärker. Nun habe ich noch eine 'persönliche' Frage: Habt ihr das entwerfen von Regelkreisen in der Arbeit gelernt, oder lernt man das auch (für praktischen Einsatz) auf einer Uni/FH? Diese Frage stelle ich, da mich dieser Bereich fasziniert. Ich habe nun noch ca. 1 Jahr in der HTL und muss ja nun schon langsam zu überlegen, wie es weitergehen soll und für mich kämen alle Optionen in Frage... Über eine Antwort zu diesem OT wäre ich noch sehr dankbar. Mit freundlichen Grüßen michael
michi099 schrieb: > rnt man das auch (für praktischen Einsatz) auf einer Uni/FH? Im Fach Regelungstechnik, von vorne bis hinten.
Danke für deine Auskunft. Nun bin ich wunschlos glücklich ;) Ich möchte mich nochmal herzlich für eure kompetenten Antworten bedanken! Außderdem wünsche ich noch allen einen angenehmen Abend. Mit freundlichen Grüßen michael
Ich habe vergeblich versucht herauszufinden, welchen Strom Du regeln willst. Mal gibt es 100Ohm (30V/100Ohm=0,3A) mal gibt es RLoad... Im Bereich von 0,3A brauchst Du keinen 2N3055. Ein Darlinton aus der TIP-Reihe reicht da völlig aus. Bei einem "richtigen" Ausgangsstrom solltest Du beachten, dass der 2N3055 eine Stromverstärkung so zwischen kaum und wenig hat. Dein Treiber kann zwar theoretisch 800 mA, hat's aber nicht so mit der Verlustleistung in seinem Plastikhaus.
Hallo Amateur, Geregelt werden sollte die Spannung von RLoad, der Leistungstransistor arbeitet als Spannungsfolger --> Kollektorschaltung (V~1, Leistungsverstärkung), der BC337 sollte die Basisspannung von bis zu 30V zu Verfügung stellen, da kein OPV, welchen ich zu Hause habe, eine Ausgangsspannung von 30V schafft. Ich bin nun zu dem Schluss gekommen, dass ich entweder nur bis ~27V gehe (siehe Posting von Ulrich), oder mir einen OPV mit höherer möglicher Ausgangsspannung besorge. Verwendet wird nun die von Marek Walther vorgeschlagene Schaltung. Mit freundlichen Grüßen michael
Ach Sorry, ich glaube ich habe dich etwas missverstanden. (Wie ich diese Missverständnisse hasse!) Die Schaltung soll die Funktion einer veränderbaren Konstantspannungsquelle haben. Es sind also auch noch kleinere Widerstände möglich. Mit freundlichen Grüßen michael
Die Spannungen im System sind eine Sache, die Ströme eine andere. Willst Du z.B. eine Last von 30 Ohm anschließen, was bei 30V einem Strom von 1 Ampere entspricht (Dank an Herren Simon Ohm), so muss Dein Treibertransistor etwa 100 mA Dauerstrom liefern können. Schließt Du, bei einer Ausgangsspannung von 3 Volt, einen Widerstand von 3 Ohm an, so kommt Dein Treiber richtig ins Schwitzen. >=2,5 (Watt auch immer). Schau mal ins Datenblatt - oder auch nicht.
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Wie wäre es mit der Schaltungsvariate? Hier wird der OPV mit +-5 V betrieben und du kannst eine Eingangsspannung von mehr als 32 V nutzen.
Die Schaltungsvariante mit der schwebenden Versorgung gibt es auch. Allerdings hat die eine eher nicht so gute Stabilität, weil der Endstufen-Transistor in Emitterschaltung arbeitet, auch wenn es erst anders aussieht. Für den Anfang ist das dann eher etwas zu kompliziert. Solange zu Verstärkung hinter dem OP nur klein ist (also etwa 2 fach) und auch genügend schnell ist, stört sie noch nicht so sehr. Viel wird schon einfach durch den Teiler am Ausgang ausgeglichen. Das erfordert in der einfachen Form einfach eine Gegenkopplung am Transistor und dafür ggf. eine negative Versorgung für den OP. Noch etwas besser kann man es machen, wenn man die Spannung hinter der Stufe zur Spannungsverstärkung mit in die Rückkopplung am OP einfließen lässt. Ein OP für geringe Spannung und 2-3 Transistoren mit etwas Verstärkung ersetzen dann einen OP für Hohe Ausgangsspannung. Ganz trivial ist das allerdings auch nicht, weil auch die lokale Schleife instabil werden kann.
Ayk N. schrieb: > Wie wäre es mit der Schaltungsvariate? Über der Stromquelle T3/T4 liegt immer eine relativ konstante Spannung. Wozu dann eine Stromquelle nehmen? Ein Widerstand reicht! Gruß Jobst
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