Hallo, ich habe einen Aufbau, der via Referenzsspannung einen Strom über einen Shunt (R9) misst und nachregelt. Ab einem gewissen Punkt habe ich festgestellt, dass an den LM Messpins eine Differenz auftritt. Normaler weise sollte der LM358 (U8A) doch versuchen diese gegen 0 zu ziehen (Sprich in diesem Fall den MOSFET Q3 weiter anzusteuern und mehr Strom über den Shunt zu schicken). Die Versorgungsspannung liegt bei rund 15V single supply und die gemessene Differenz beträgt zwischen 5 und 12mV. Als Referenzsspannung liegen rund 95mV an. Der LM liefert hierbei lediglich 2V zum Gate des MOSFET, es wäre für ihn also kein Problem "einfach mehr Spannung" anzulegen und so mehr Strom fließen zu lassen. Ich habe nun schon gelesen, dass ich wahrscheinlich das Ausgangssignal mit einem Kondensator hätte koppeln müssen. Wenn ich das einbaue (tesweise 100nF) höre ich ein leises summen. Woher kommt das? Und wie bekomme ich das weg? Die Differenz verschwindet hierbei nahezu. Im Datenblatt des LM steht auch das ein Offset von bis zu max 7mV in der Serie normal sind. Hat mich hier das nicht Gegenkoppeln des Ausgangssignals und die Bauteilstreuung erwischt oder git es noch andere, für euch offensichtliche, Beginnerfehler? In Bereichen eines kleineren Stroms tritt diese Differenz übrigends nicht auf - scheint erst bei höheren Anforderungen zu schwingen.
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@ Primex (Gast) > Problemschaltung.png Es fehlt die Kompensation. Das KANN auch ohne funktionieren, muss aber nicht. >Ab einem gewissen Punkt habe ich festgestellt, dass an den LM Messpins >eine Differenz auftritt. Welche meinst du? + und- Eingang von U8A? >Normaler weise sollte der LM358 (U8A) doch >versuchen diese gegen 0 zu ziehen (Sprich in diesem Fall den MOSFET Q3 >weiter anzusteuern und mehr Strom über den Shunt zu schicken). Ja. >Die Versorgungsspannung liegt bei rund 15V single supply und die >gemessene Differenz beträgt zwischen 5 und 12mV. Die Offsetspannung liegt in diesem Bereich. >Ich habe nun schon gelesen, dass ich wahrscheinlich das Ausgangssignal >mit einem Kondensator hätte koppeln müssen. Nein. > Wenn ich das einbaue >(tesweise 100nF) höre ich ein leises summen. Woher kommt das? Da schwingt was. >Die Differenz verschwindet hierbei nahezu. Du miisst sie nicht mehr, sie ist aber noch da. Ich glaube da schwingt was. Miss mal mit einem Oszi am Ausgang des OPV. >offensichtliche, Beginnerfehler? Kompensation. http://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Konstantstromquelle_mit_Operationsverst.C3.A4rker_und_Transistor
Primex schrieb: > git es noch andere, für euch offensichtliche, Beginnerfehler? Das Übliche, die Schaltung schwingt. Nimm einen angepasst kleinen Mosfet (also einen, der den Strom und die Leistung mit etwas Sicherheit liefern kann, aber nicht sehr überdimensioniert ist) oder nimm einen ordentlichen OPV mit viel Phasenreserve, oder kombinieren beides oder beschalte den OPV so wie in dem mc.net-Artikel zu den OPV-Konstantstromquellen und experimentiere ewig mit den R/C-Werten.
Falk Brunner schrieb: > Welche meinst du? + und- Eingang von U8A? Ja + und - Pins von U8A Falk Brunner schrieb: >>Ich habe nun schon gelesen, dass ich wahrscheinlich das Ausgangssignal >>mit einem Kondensator hätte koppeln müssen. > > Nein. Das Ausgangssignal des LM doch nicht zurück an - führen? Ein Oszi habe ich leider nicht hier. In einem Beispiel im Forum fand ich eine Kompensation mit 100nF, im Tutorial mit 1nF. Wie berechnet/schätzt man den am besten ab?
Wichtig für die Kompensation ist das Produkt aus der Kapazität und dem Widerstand zum Shunt hin. Bei niedrigen Frequenzen geht die Rückkopplung über den MOSFET. Spätestens wenn das nicht mehr schnell genug ist (also mit deutlicher Phasenverschiebung), muss der Kondensator zur Kompensation übernehmen. Die Grenzfrequenz für den Teil um den MOSFET kann man aus der Kapazität und dem Gate Widerstand abschätzen. Ganz einfach ist das nicht (hängt z.B. von der Last ab) - als grobe Überschlagsrechnung halt Kapazität am Gate * Gate-Widerstand < Widerstand. Damit bekommt man eine Mindestgröße für den Kondensator. So kommt man etwa auf die Größenordnung 1 nF, je nach MOSFET. Die maximale Größe für den Kondensator ergibt sich aus der nötigen Frequenz mit der die Schaltung reagieren soll - man kann auch den meist einfacheren Weg gehen, und von der Seite anfange. Also die Schaltung so schnell wie nötig machen und dann hoffen, dass es passt. Meist hat man da ein recht großes Fenster an erlaubten Werten. Mit 10 K und 100 nF liegt die Zeitkonstante bei 1 ms, ist also immer noch schnell gegen den Filter in der Schaltung oben.
So richtig verstanden habe ich das soweit noch nicht. Im Datenblatt wird der gatewiderstand nur bei einer Frequenz von 1Mhz angegeben (1 Ohm). Ulrich schrieb: > als grobe > Überschlagsrechnung halt Kapazität am Gate * Gate-Widerstand < > Widerstand Verstehe ich nicht. Welche Widerstände meinst du? Verstehe ich das richtig, dass der zusätzliche Kondensator vom Gate zum inv- Eingang des OP zusammen mit dem neuen Widerstand vom OP zum gate ein RC Glied bildet, welches die Umladung der gatekapazität übernimmt. Nämlich dann wenn der OP das Umladen nicht mehr packt. Anbei das Datenblatt meines verwendeten MOSFETS. Vielleicht könnte mal jemand reinschauen und es exemplarischen zeigen? Dann machts hoffentlich endgültig *klick :) http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/345426/NXP/PSMN2R0-30PL.html Viel lernen er noch muss
Primex schrieb: > Anbei das Datenblatt meines verwendeten MOSFETS. ... http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/345426/NXP/PSMN2R0-30PL.html Wieso verlinkst du nicht das DB direkt? Immer diese ekelhaften Seiten, die nur auf sich selbst verlinken und einen in den Wahnsinn treiben. http://www.nxp.com/documents/data_sheet/PSMN2R0-30PL.pdf > Viel lernen er noch muss Ja genau, z.B. dass man für eine 1A-Stromquelle keinen 100A-Mosfet einsetzt und sich dann über eine schwingende Schaltung wundert.
Primex schrieb: > Die Differenz verschwindet hierbei nahezu. Ach. Warum befindet sich in jeder (richtigen) Schaltung dsieser Art
1 | -------------------+--o + |
2 | | |
3 | Last |
4 | | |
5 | ----|+\ | |
6 | | >--+--R2--|I PowerMOSFET |
7 | +--|-/ | |S auf KK |
8 | | Cx | |
9 | | | | |
10 | +--------+--Rx---+ |
11 | | |
12 | Shunt |
13 | | |
14 | ------------------+--o |
so ein wundersames Paar Rx Cx drin ? (und beim LM358 R2 da der OpAmp nicht stabil bei kapazitiven Lasten von ca. 1nF ist). > Ich habe nun schon gelesen, dass ich wahrscheinlich das Ausgangssignal > mit einem Kondensator hätte koppeln müssen. Wenn ich das einbaue > (tesweise 100nF) höre ich ein leises summen. Woher kommt das? Und wie > bekomme ich das weg? Es scheint, als ob du Rx "vergessen" hast und dafür Cx viel zu gross, aber ANTÜRLICH hast du nicht aufgezeichnet, wo dein Konsensator sitzt, das sollen wir erraten.
Hallo, basierend auf der zeichnung von MaWin wäre mein Cx, den ich kurz eingesetzt habe, genau an der position. R2 und Rx habe ich nciht vergessen, die sind wirklich nicht da. Noch nicht.
Primex schrieb: > wäre mein Cx Wie soll ein Cx wirken, wenn der Rx fehlt ? Da kann er 100F haben und nicht sinnvolles passiert. Ein RC Glied ohne R.
In der tat Humbuck, so ein RC ohne R. Aber sinnvoll zusammenpassen muss es ja auch. Wie schätzt man nunn die Bauteile R2 Cx und Rx ab?
Und noch eine Frage: Ich habe beim schwingenden Kreis beobachtet, dass der Strom der über den Shunt fließt mit der Zeit kleiner wird, wenn man nicht gegenregelt. Wird das Schwingen dabei größer oder welcher Effekt verbirgt sich hier?
@ Primex (Gast) >Aber sinnvoll zusammenpassen muss es ja auch. Wie schätzt man nunn die >Bauteile R2 Cx und Rx ab? Naja, Pi mal Daumen erstmal den Widerstand, da nimmt man was im Bereich 1-100k. Zu hochohmig sollte es nicht werden, dann dann kommt der Biasstrom vom OPV ins Spiel und erzeugt Offsetspannungen, die arg groß werden. Der im Beispiel verwendete LM358 hat ca, 50nA@25°C, macht bei 100k ~5mV Offsetspannung. Naja, nehmen wir lieber 10k. Den C wählt man dann passend aus. Als ersten Schuß kann man mal irgendwas zwischen 1-100nF nehmen. Dann muss man messen, wie die Regelung auf Sollwert bzw. Lastsprünge reagiert. Dementsprechend kann man den Wert verkleinern oder vergrößern.
Klingt gut, werde ich die tage mal mit dem Oszi beigehen und ein wenig experimentieren. Vielen Dank für die Antwort! Kann man Rx auch so groß abschätzen oder stehen die iwie im Verhältnis zueinander?
Primex schrieb: > Kann man Rx auch so groß abschätzen oder stehen die iwie im Verhältnis > zueinander? Wie wärs denn mal mit einer SPICE-Simulation der Schaltung im Foren-Wiki? Gibt die nicht auch etwas Aufschluß?
Ich nutze Multi Sim. leider gibts für meinen mosfet kein Modell. Wenn ich einen halbwegs ähnlichen Typ einsetze und die Schaltung bei lastsprüngen beobachte fällt mir folgendes auf: Ohne R2, Cx und Rx gibt es eine Sprungantwort mit extrem kleinen Schwingern. Kommen die Drei ins Spiel muss man schon eher aufpassen was man tut, da schwingt es ganz schnell im größeren mV Bereich. Das es ohne aber ganz sauber klappt bringt mich wieder dazu Simulationen, so schön sie auch sind, in Frage zu stellen.
@ Primex (Gast) >Das es ohne aber ganz sauber klappt bringt mich wieder dazu >Simulationen, so schön sie auch sind, in Frage zu stellen. Genau! Die schönste SImulation ist immer nur so gut wie die Modelle. Und letztendlich schert sich die Realität einen Dreck um die Simulation ;-) Also muss man letztendlich messen.
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