Strombegrenzung, die (x-1).te

[Tobias S. (x12z34)]

Hallo wieder mal,

ich bin zurück, eine dumme Frage zu stellen.

Im Grunde geht es mir darum, ob die Schaltung, die ich in LTSpice 
zusammengebastelt habe, den Test der Realität überstehen würde.

Es geht um einen Aufbau, der mir im Kurzschlussfall den Strom begrenzt. 
Ja, ich weiß, davon gibt's schon Schaltungen wie Sand am Meer und auch 
viele erprobte...
Bei den meisten Schaltungen mit Biplor-Transistor stört mich jedoch der 
0.7V Spannungsabfall am Basis-Emitter-Widerstand. Also lieber eine 
OpAmp-Schaltung...

Darüber hinaus hatte ich vor, die Strombegrenzung vom µC aus einstellbar 
zu gestalten, soll heißen, ich will einstellen können, wie viel Strom 
maximal durch den Lastwiderstand fließt...

Ich habe mich also mal hingesetzt und eine Schaltung entworfen (mit ein 
wenig Hilfe und Inspiration unter anderem von hier: 
Beitrag "Strombegrenzung" )

Herausgekommen ist das Ungetüm im Anhang.

Und jetzt die Preisfrage: Hält das Teil ind er Realität, was LTSpice 
verspricht? Ich habe leider keine Komponenten da, um es auszuprobieren, 
daher meine Frage an die Erfahrenen unter Euch. Wie weit ist Spice zu 
trauen?

Wie ihr (hoffentlich) sehen könnt, variiere ich den Radj-Widerstand im 
Bereich 30k-45k und es stellt sich auch ein unterschiedlicher maximaler 
Strom ein, der über den Lastwiderstand fließt.

Ich kann also theoretisch Radj durch ein 50k Digi-Poti ersetzen und 
damit den maximal fließenden Strom einstellen.

Und da ist im Normalfall (bei normalem Rload) einen maximalen Strom von 
etwa 40mA haben will, fallen über dem Shunt-Widerstand im Normalfall 
maximal etwa 200mV ab, deutlich besser als die 0.7V BE-Spannung beim 
Biplor-Transistor.

Von daher so weit so gut. Eine Transienten-Analyse zeigt mir, dass die 
Schaltung auch stabil arbeitet, ohne zu schwingen.

ZUMINDEST solange, wie ich den Gatewiderstand R8 im Bereich von 1k 
dimensioniere. Gehe ich nennenswert drunter (z.B. 250 Ohm), beginnt die 
Schaltung im Bereich kleinerer Ströme zu schwingen.

Und jetzt werde ich unruhig: Ist die Schaltung, die ich da 
zusammengenagelt habe, so instabil, dass ein falscher Wert reicht, sie 
zum Schwingen zu bringen? Reichen Bauteil-Wert-Unterschiede aus, die 
Schaltung instabil werden zu lassen?

Kann mir jemand von Euch sagen, ob ich da einen kapitalen Bock 
geschossen habe oder ob die Schaltung auch in "Realität" auf der Platine 
das tut, was sie tun soll?

[Klaus R. (klara)]

Tobias S. schrieb:
>
> Von daher so weit so gut. Eine Transienten-Analyse zeigt mir, dass die
> Schaltung auch stabil arbeitet, ohne zu schwingen.
>
Dann ist ja alles OK.

> ZUMINDEST solange, wie ich den Gatewiderstand R8 im Bereich von 1k
> dimensioniere. Gehe ich nennenswert drunter (z.B. 250 Ohm), beginnt die
> Schaltung im Bereich kleinerer Ströme zu schwingen.
>
Dann sollte man das untersuchen.

> Und jetzt werde ich unruhig: Ist die Schaltung, die ich da
> zusammengenagelt habe, so instabil, dass ein falscher Wert reicht, sie
> zum Schwingen zu bringen? Reichen Bauteil-Wert-Unterschiede aus, die
> Schaltung instabil werden zu lassen?

Was sagt denn LTSpice dazu? Phasenrand des Regelkreises?
mfg klaus

[ArnoR (Gast)]

Tobias S. schrieb:
> Herausgekommen ist das Ungetüm im Anhang.

Treffend.

> Und jetzt die Preisfrage: Hält das Teil ind er Realität, was LTSpice
> verspricht?

Du hast keine KStQ gebaut. R1 führt dazu, dass die Ausgangsspannung des 
OPV immer nur knapp über der Eingangsspannung am +-Eingang liegt. Die 
dazu parallele Rückkopplung über R8, M1, Rshunt ist wegen R2=100k fast 
wirkungslos. Die Schaltung koppelt also nicht den gemessenen Strom 
zurück.

[Dietrich L. (dietrichl)]

In MaWins Schaltung..
Beitrag "Re: Einstellbare Ksq"
..sind die Maßnahmen eingebaut, um den Regler stabil zu bekommen.
Ohne die kapazitive Gegenkopplung wird das auf Grund der 
Phasenverschiebung durch den FET schwierig...

Gruß Dietrich

[Daniel H. (Firma: keine) (commander)]

Hallo,

verkleinere R2 mal testweise auf 10k und ersetze R1 durch einen 
Kondensator mit ~100pF bis 1 nF.

Stichwort: Frequenzkompensation

Gruß
Daniel

[Tobias S. (x12z34)]

Dietrich L. schrieb:
> In MaWins Schaltung..
> Beitrag "Re: Einstellbare Ksq"
> ..sind die Maßnahmen eingebaut, um den Regler stabil zu bekommen.

Ah, danke Dir.
Ich habe zwar ein wenig hier im Forum gesucht, dieser Post (oder der 
ganze Thread) ist mir aber entgangen...

Dietrich L. schrieb:
> Ohne die kapazitive Gegenkopplung wird das auf Grund der
> Phasenverschiebung durch den FET schwierig...

Daniel H. schrieb:
> verkleinere R2 mal testweise auf 10k und ersetze R1 durch einen
> Kondensator mit ~100pF bis 1 nF.
>
> Stichwort: Frequenzkompensation

Ihr beide bzw. MaWin und Ihr schreibt in etwa dasselbe: ein kleiner 
Kondensator muss mit hinein.

Klaus Ra. schrieb:
>> Und jetzt werde ich unruhig: Ist die Schaltung, die ich da
>> zusammengenagelt habe, so instabil,[...]
>
> Was sagt denn LTSpice dazu? Phasenrand des Regelkreises?

Ähm ja, Phasenreserve, was war das wieder? Verd*mmt ich müsst's doch 
eigentlich noch wissen, das Studium ist noch nicht SOO lange her... ach 
ja, da war doch was...

Mithilfe des Tutorials hier: http://www.linear.com/solutions/4449 hab' 
ich das ganze dann mal in LTSpice umgesetzt (vgl. Bild im Anhang)

Phasenreserve so um die 44°, das ganze ist also stabil... Puh, Glück 
gehabt ;-)

Und ja, der Kondi hat die Phasenreserve fast 10° angehoben, nicht 
schlecht also...

Danke nochmals für Eure Kommentare und Hilfe.