Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Regelbare Stromqulle verstehen


von Christian S. (vivus)


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Hallo,

ich habe aus der PDF im Anhang die Schaltung im Anhang. Leider verstehe 
ich die einzelnen Teile der Schaltung noch nicht. Ich habe diese im Bild 
in drei Teile aufgeteilt. Der zweite Teil sollte ein inv. Verstärker 
sein mit einem 15k Widerstand als Vorwiderstand. An diesem fällt keine 
Spannung ab, da "kein" Strom fließt. Der 200m Widerstand bewirkt einen 
Spannungsabfall, der vom Verstärker verstärkt wird.

Was ist aber mit dem 1. Teil? Ich kann nicht so richtig mit dem OpAmp 
anfangen, da er zwei?! Rückkopplungen hat? Was genau macht dieser? Im 
Datenblatt kann ich nichts dazu finden. Es kommt mir auch so vor als ob 
es nicht der 10er sondern der 20er ist?!
Und dann noch die Frage, was Vin ist? Es gibt zwei mal den gleichen 
Eingang an Vin. Wo ist der Sinn?

Der 3. Teil sollte dann ein Treiber für den Mosfet sein.

Gruß

: Bearbeitet durch User
von g457 (Gast)


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> Was ist aber mit dem 1. Teil? [..] Wo ist der Sinn?

Kuckst Du Text:
1
To develop a layout module for a current source that results
2
in a module that can be used across a wide range of current
3
source applications, use the circuit in Figure 7 from <1 mA to
4
>1000 mA. Thus, depending on the current range required, the
5
same module can be used but only those components required
6
need to be placed in the PCB.

HTH

von Christian S. (vivus)


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Aber wie sieht die Beschaltung im jeweiligen Fall aus? Sagen wir mal, 
ich will eine Stromqulle von 0 - 4A regeln. Dann würde ich LK1 setzen.

Aber was ist dann mit den beiden Rückkopplungen? müsste ich da auch nen 
Jumper einbauen? In welcher Schaltung befindet sich der OpAmp?

: Bearbeitet durch User
von g457 (Gast)


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> Aber wie sieht die Beschaltung im jeweiligen Fall aus?

Kuckst Du Rest der AppNote.

> Sagen wir mal, ich will eine Stromqulle von 0 - 4A regeln.

Die AppNote deckt offiziell nur bis 1A ab. Was nicht heisst, dass man es 
nicht adäquat anpassen kann - wie steht im Rest der AppNote.

von Christian S. (vivus)


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0 - 4A regeln ist verständlich. Ich würde als Mosfet einen STP28NM60ND 
verwenden. Ist zwar etwas überdimensioniert, hab ich aber hier. Als Rs 
würde ich einen 10mOhm 2W Widerstand nutzen. Ist auch etwas hoch, aber 
Reserve ist nicht schlecht. Im Grunde sollte bei 10mOhm auch 1W reichen, 
wenn man mit 4A und 30V rechnet. Wie siehst du das? Lieber Backup oder 
würdest du 1W Widerstand oder was anders nehmen?

Allerdings ist mir die Teilschaltung 1 noch immer nicht klar. In dieser 
Beschaltung müsste es doch ein inv. Schmitt Trigger sein? (Anhang)

von F. F. (foldi)


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von Ulrich H. (lurchi)


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Der 10 M Widerstand als Positive Rückkopplung verwirrt vermutliche 
etwas. Den sollte man erst einmal weglassen bzw. ignorieren. Der 1. OP 
arbeitet als "Regler" für den Strom. Die Regelschleife für den Strom 
wird über den MOSFET - Shunt und den 2. OP als Verstärker am Shunt 
geschlossen.

Die eher kleine Mitkopplung über dem 10 M Widerstand soll für extra 
Verstärkung sorgen. Bei normaler Auslegung und Last ist die Mitkopplung 
nur relativ schwach, so dass immer noch die Gegenkopplung über den Strom 
überwiegt. Wenn man die Auslegung ändert, muss man aber ggf. auch den 10 
M Widerstand anpassen oder für den Anfang sicherheitshalber weglassen. 
Die Schaltung wird dadurch etwas langsamer, aber auch stabiler gegen 
Schwingung.

Der Shunt darf von der zulässigen Leistung schon größer sein. Etwas 
Reserve ist da sogar angebracht, wenn es genau werden soll, denn bei 
Nennleistung werden Widerstände schon recht heiß und sind dann nicht 
mehr so genau.

Die Schaltung ist so auch nur für kleine Spannungen (bis etwa 15-20 V) 
geeignet, weil der MOSFET nicht gegen Überspannung am Gate geschützt 
ist. Im Normalfall passt es, aber beim Einschalten oder schnellen 
Lastwechseln kann der MOSFET sonst zerstört werden. Bei höherer Spannung 
sollte ein Überspannungschutz (z.B. Zenerdiode am Gate) dazu.

von F. F. (foldi)


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Ulrich, in diesem Fall gut erklärt und für diesen Fall wird es dem TO 
helfen. Aber er muss erstmal genau verstehen wie Opamps arbeiten.
Das erklärt Dave Jones so schön, da hätte ich mir die Bücher sparen 
können, bzw. es wäre mir viel leichter gefallen diese Dinger zu 
verstehen.

von Christian L. (cyan)


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Was für eine schlecht gemachte Appnote. Für eine Endkontrolle war wohl 
keine Zeit mehr. Der IC ist falsch bezeichnet und die Zuordnung der 
Pinnummern und der Pinfunktionen ist für einen OPV über das gesamte 
Dokument falsch.

von Christian S. (vivus)


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Danke für die Hilfe Ulrich. Die 10Mohm Rückkopplung verstehe ich leider 
immer noch nicht. Warum koppelt der auf den positiven zurück? 
(Schmitttrigger) Ich werde die Schaltung gleich mal in Spice aufbauen.

F. Fo ich weiß nicht, was du mir genau mit dem eev Beitrag sagen willst. 
Aber vielleicht kannst du mir erklären, was Schaltung 1 genau ist. Eine 
Rückführung vom Ausgang des OP auf den nicht invertierenden Eingang ist 
im Normalfall ein Schmitttrigger. Im Übrigen ist das einzige was der Typ 
macht einem zu erklären das kein Strom in die Eingänge fließt und es 
keinen Spannungsabfall gibt zwischen p und n. Sowie ein paar 
Grundschaltungen. (Ist etwas her das ich den Beitrag gesehen hab, kann 
mich aber noch erinnern, dass ich damals enttäuscht vom 
Informationsgehalt war.)

Bisher ist noch keine auf den Schmitttrigger eingegangen. Deshalb hab 
ich diesen mal etwas öfter erwähnt :)

Im Grunde nur noch eine Frage, bei der ich nicht weiter komme. Könnte es 
sein, dass wie nun auch Christian L. aufgefallen ist, die App Note 
ziemlich unsauber ist und der OpAmp in Teilschaltung 1 p und n 
vertauscht sind?

Gruß

: Bearbeitet durch User
von F. F. (foldi)


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Christian S. schrieb:
> F. Fo ich weiß nicht, was du mir genau mit dem eev Beitrag sagen willst.
> Aber vielleicht kannst du mir erklären, was Schaltung 1 genau ist. Eine
> Rückführung vom Ausgang des OP auf den nicht invertierenden Eingang ist
> im Normalfall ein Schmitttrigger.

Vielleicht habe ich ja keine Ahnung und das was Ulrich hier schreibt:

Ulrich H. schrieb:
> Der 10 M Widerstand als Positive Rückkopplung verwirrt vermutliche
> etwas. Den sollte man erst einmal weglassen bzw. ignorieren. Der 1. OP
> arbeitet als "Regler" für den Strom. Die Regelschleife für den Strom
> wird über den MOSFET - Shunt und den 2. OP als Verstärker am Shunt
> geschlossen.
ist auch völlig unklar, aber für mich ist das kein Schmitt-Trigger, 
sondern ein normaler Verstärker (als Treiber/Regler) für den Fet und die 
Gegenkoppelung erhält er über den unteren OP.

von Christian S. (vivus)


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Hm ok, so kommen wir nicht weiter. Am Ende ist es wirklich die extrem 
unsaubere Arbeit von AD. Ich habe noch keine Verstärkerschaltung mit 
Rück/Mit/Gegenkopplung auf den positiven Eingang des OpAmps gesehen.

Könnte hier mal jemand was zu sagen?

von Christian S. (vivus)


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Ich habe das ganze nun mal simuliert. Es funktioniert sehr gut. Habe vor 
den mosfet noch eine Zener gesetzt mit 6V2. Diese würde ich aber wieder 
durch eine Stabilisierung mit Hilfe eines Bipolartransistors+Zener 
ersetzen.

von Ulrich H. (lurchi)


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Die Mittkopplung macht man relativ selten um die Verstärkung zu 
vergrößern. Effektiv vergrößert sich dadurch die Verstärkung des OPs. 
Die Schaltung wird auch ohne den 10 M Widerstand funktionieren, nur halt 
etwas langsamer und weniger genau (geringere Schleifenverstärkung). 
Dafür hat man mit dem Widerstand die Gefahr das es instabil wird und 
schwingt. Wenn die Mitkopplung zu stark ist, bekommt man wirklich so 
eine Art Schmidt-Trigger.

Die Schaltung ist so eine typische Beispielschaltung, die zeigt was man 
mit dem OP machen kann, obwohl der OP für die Schaltung eigentlich nicht 
die beste Wahl ist. Der Shunt ist eine alles andere als Hochohmige 
Quelle und braucht entsprechend keinen FET OP. Da tut es auch ein 
normaler Operationsverstärker, genügend schnell (je nach Anforderungen) 
und mit wenig Offset.

von F. F. (foldi)


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Die Mitkoppelung hat meines Erachtens den Sinn, dass der OP nicht so 
"rum zappelt". Dadurch wird die ganze Schaltung etwas ruhiger, wie aber 
auch schon Ulrich feststellte.

von F. F. (foldi)


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Christian S. schrieb:
> Ich habe das ganze nun mal simuliert. Es funktioniert sehr gut. Habe vor
> den mosfet noch eine Zener gesetzt mit 6V2. Diese würde ich aber wieder
> durch eine Stabilisierung mit Hilfe eines Bipolartransistors+Zener
> ersetzen.

Wie wird der OP versorgt?
Ich glaube nicht, dass eine Zenerdiode nötig ist.

: Bearbeitet durch User
von Joachim (Gast)


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M. E. ist der 10 MegaOhm-Widerstand eher eine gewisse 
Offsetkompensation, so dass bei 0V Input auch tatsächlich kein Strom 
fließt.

Gruß

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