Нужен совет по работе ОУ.

[Alex441]

-----Я создаю электронную нагрузку на операционном усилителе. Схема прилагается. Чтобы схема работала линейно (не создавала помехи в тестирующем источнике питания) я решил применить биполярный транзистор за основу. Чтобы можно было снять побольше мощности и при этом снизить себестоимость было принято решение выбрать корпус TO220. Чтобы ОУ по выходному току не загнулся решил взять транзисторы дарлингтона (с большим КУ) TIP122. Транзисторы предварительно отобраны с примерно одинаковым КУ.

-----На прямой вход ОУ через интегрирующую цепь поступают ШИМ-импульсы с МК, а через шунтирующий резистор R17 осуществляется обратная связь по току.

-----Схема работает не стабильно. Осциллографом на выходе видна синусоида. Чем выше устанавливаемый ток (сигнал на прямой вход ОУ), тем выше амплитуда этой синусоиды. Линейности не получилось. По всей видимости из-за большого кол-ва транзисторов ОУ не справляется и схема возбуждается. Отсюда несколько вопросов : Как можно заставить схему работать линейно ? Если это не реально, то как можно ее переделать ?

 

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[Eugene315]

1. Зачем на входе фильтр нч R42C1R43C2?

2.Что за странная ОС R26-R17?

3.Чтобы помехи на линии питания не было, надо чтобы источник питания был способен справляться с соответствующей динамической нагрузкой, которая к нему подключена. Не каждый блок питания способен адекватно реагировать на броски тока в десятки ампер синус с большим током.(какой частоты?)

Меня более смущает то, что абсолютно без понимания есть попытка построить схему. 

По указанным номиналам ОС ку = 15К, при том что еще транзисторы по схеме с ключевым режимом и рабочая точка как у ОУ, так и у транзисторов задана некорректно, плюс нет развязки по постоянной составляющей.

 

Так я и не понял, идея в том чтобы коммутировать источник питания или ток будет меняться синусоидально? На схеме какой-то гибрид.

Изменено 1 апреля, 2018 пользователем Eugene315

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[Alex441]

R26 можно удалить, он остался в схеме чтобы была возможность  с МК блокировать ОУ подав высокий потенциал на инверсный вход.

По п.3  : Нагрузка как раз и не должна создавать броски тока ! Иначе какой смысл ? Как узнать что неровность сигнала из-за некачественного блока питания, а не из-за нагрузки.

КУ ОУ тут вообще не при чем. ОУ работает "как-бы" в режиме компаратора сравнивая сигнал на прямом входе с сигналом с шунта R17. Таким образом поддерживается стабильность тока. Частоту синуса точно не помню, но выше 1 кГц точно. Как вариант она м.б. и во много раз больше(в зависимости от быстродействия ОУ), но осциллограф при большом ее значении м.б. определяет неверно.

 

[Реклама]

Организация питания на основе надежных литиевых аккумуляторов EVE и микросхем азиатского производства

Качественное и безопасное устройство, работающее от аккумулятора, должно учитывать его физические и химические свойства, профили заряда и разряда, их изменение во времени и под влиянием различных условий, таких как температура и ток нагрузки. Мы расскажем о литий-ионных аккумуляторных батареях EVE и нескольких решениях от различных китайских компаний, рекомендуемых для разработок приложений с использованием этих АКБ. Представленные в статье китайские аналоги помогут заменить продукцию западных брендов с оптимизацией цены без потери качества. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Eugene315]

ОУ в режиме компаратора не работает на частотах выше частоты корректирующего полюса, т.е. это порядка 100 гц. Нужен как раз КОМПАРАТОР. Если нужны броски, то ФНЧ можно выкинуть. ОС убрать. И вообще лучше погуглить готовые корректные схемы. А весь этот огород заменить на полевой транзистор.

[Реклама]

Сравнительное тестирование аккумуляторов EVE Energy и Samsung типоразмера 18650

Инженеры КОМПЭЛ провели сравнительное тестирование аккумуляторов EVE и Samsung популярного для бытовых и индустриальных применений типоразмера 18650. 

Для теста были выбраны аккумуляторы литий-никельмарганцевой системы: по два образца одного наименования каждого производителя – и протестированы на двух значениях тока разряда: 0,5 А и 2,5 А. Испытания проводились в нормальных условиях на электронной нагрузке EBD-USB от ZKEtech, а зарядка осуществлялась от лабораторного источника питания в режиме CC+CV в соответствии с рекомендациями в даташите на определенную модель. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Alex441]

Хмм, вы не поняли. Транзисторы не должны коммутироваться. Они должны работать в линейном режиме(выдавать стабильный ток). Меняя ШИМ с выхода МК(микроконтроллера) сигнал через фильтр(интегрирующую цепочку) становится постоянным уровнем(постоянное напряжение). Предположим, что это постоянное напряжение 0,1В, тогда чтобы  уравновесить его ОУ на выход будет подавать столько, чтобы на R17 было тоже 0,1В, а это 2А через все транзисторы суммарно.

Изменено 1 апреля, 2018 пользователем Alex441

[Реклама]

Литиевые аккумуляторы EVE Energy и решения для управления перезаряжаемыми источниками тока (материалы вебинара)

Опубликованы материалы вебинара Компэл, посвященного литиевым аккумуляторам EVE Energy и решениям для управления перезаряжаемыми источниками тока.

На вебинаре мы представили информацию не только по линейкам аккумуляторной продукции EVE, но и по решениям для управления ею, что поможет рассмотреть эти ХИТ в качестве дополнительной альтернативы для уже выпускающихся изделий. Также рассмотрели нюансы работы с производителем и сервисы, предоставляемые Компэл по данной продукции. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[avv_rem]

Все неправильно.
Нужно примерно так.

[Реклама]

Литиевые батарейки и аккумуляторы от мирового лидера  EVE в Компэл

Компания Компэл, официальный дистрибьютор EVE Energy, бренда №1 по производству химических источников тока (ХИТ) в мире, предлагает продукцию EVE как со склада, так и под заказ. Компания EVE широко известна в странах Европы, Америки и Юго-Восточной Азии уже более 20 лет. Недавно EVE была объявлена поставщиком новых аккумуляторных элементов круглого формата для электрических моделей «нового класса» компании BMW.

Продукция EVE предназначена для самого широкого спектра применений – от бытового до промышленного. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[J_Ohm]

Транзисторы и так составные...

Возбуждение устраняется емкостью или последовательной RC цепью между выходом и инверсным входом - требуется подбор на основе АФЧХ петли ООС. 

[avv_rem]

Нельзя в эту схему составные транзисторы ставить. Трудно будет токи выравнивать. Придется увеличивать сопротивление эмиттерных резисторов раза в три.

[J_Ohm]

Неужто в три?

Не драматизируйте. - На больших токах процентный разброс будет умеренным, на малых - ни на что не влияющим.

[Alex441]

avv_rem, почему вы считаете, что ваша схема (которая в принципе почти то же самое) сработает ? М.б. скините ссылку на что-нить чтобы можно было почитать описание и понять что к чему.

J_Ohm, вы имеете в виду добавить R42 C1 ? Если да, то есть какие-нить пожелания по их величинам ?

 

[oldmao]

Выравнивание токов при помощи резисторов в эмиттере работает тем лучше, чем меньше h21э транзисторов. Лень приводить математические выкладки, но с составными транзисторами совсем не радужно получается.
А пульсации - вероятнее всего плохое подавление ШИМ. Для проверки вместо ШИМ поставьте обычный переменный резистор.
Второй вероятны источник - пульсации источника питания. Ткнуть туда осциллографом тоже не помешает.

[Alex441]

oldmao, дело не в пульсации ШИМ, т.к. при уменьшении скважности амплитуда пульсаций возрастает. Источник питания ОУ тоже отпадает, там стоит МК, дисплей и ОУ и все питается от 7805 стабилизатора. Я уверен, что дело в неправильной(для такого кол-ва транзисторов с КУ=2000+) схеме. Управлять  транзисторами с малым h21 конечно проще, т.к. они не так резко реагируют на изменение тока, но сами требуют слишком много управляющего тока(непозволительно много) для управления напрямую, а если применить усиляющий транзистор, то получится в принципе то же самое : с малейшим изменением тока на усиляющий транзистор, выходные начнут так же резко открываться.

Не совсем понимаю, зачем тут выравнивание токов ? Я же писал выше, что транзисторы предварительно подобраны с примерно одинаковым КУ, т.е. через них течет примерно одинаковый ток (чтобы тепловой нагрев распределялся равномерно).

Математические выкладки мне не нужны, я в них сам не силен Но есть же литература там какая нить журналы радио, учебники, статьи... Может есть что подходящее под мой случай ?

PS: забыл кинуть перемычку на схеме. Вот так должно быть ?

Изменено 2 апреля, 2018 пользователем Alex441
поправил

[oldmao]

19 минут назад, Alex441 сказал:

а если применить усиляющий транзистор, то получится в принципе то же самое : с малейшим изменением тока на усиляющий транзистор, выходные начнут так же резко открываться.

Нет, получится принципиально другое: один источник напряжения для выходных транзисторов, но разброс тока уменьшится. На h21э первого транзистора в составном транзисторе. На самом деле лучше преобразовать напряжение в ток, поставив резистор в базу каждого транзистора. Что  @avv_rem  и показал на своей схеме.
Немного поясню математику: когда вы измеряете h21э составного транзистора, то вы учитываете произведение коэффициентов h21э обоих транзисторов. Но вот в схеме с уравнивающим резистором в эмиттере есть большая разница, будет ли h21э первого транзистора = 20, а второго 10, или наоборот. Произведение не изменится, а распределение токов - очень даже.

[puma]

Предлагает Пейтон, Волш "Аналоговая электроника на ОУ"...

[oldmao]

Рассматриваются обычные транзисторы, а не дарлингтоны. Обратите внимание - в оконечной ступени - обычные транзисторы, а перед ними - один, общий, играющий роль усилителя тока. И не важно, простой он, или составной, как на Рис. 4.15. Главное - на оконечные транзисторы подаётся одинаковое напряжение. Оно преобразовывается в выходной ток, именно благодаря эмиттерным резисторам. Тут, к сожалению, не даётся математика, определяющая зависимость тока коллектора от напряжения база-эмиттер. Там крутая квадратичная зависимость, и только ООС позволяет нивелировать разброс отдельных транзисторов. Причём, разброс таки есть, и он пропорционален h21э. Включение резисторов в базы выходных транзисторов превращает напряжение в ток, а поскольку транзистор по природе своей токовый элемент, то базовые токи уравниваются, уравниваются и коллекторные токи (при условии примерно одинаковых транзисторов). Ситуация меняется, если на выходе применить дарлингтоны. Я уже писал про распределение токов. так что, при общем одинаковом h21э ток коллектора составного транзистора может сильно отличаться. Именно из-за наличия местных ООС, влияющих на зависимость коллекторного тока от входного напряжения.

Изменено 2 апреля, 2018 пользователем oldmao

[J_Ohm]

2 часа назад, Alex441 сказал:

Вот так должно быть ?

Не совсем. - Конденсатор должен охватывать ОУ непосредственно, а не за резисторами. Так и емкость потребуется меньше и с устойчивостью будет получше.

И воспользуйтесь схемой avv_rem, в ней имеется выравнивание токов.

Изменено 2 апреля, 2018 пользователем J_Ohm

[J_Ohm]

3 часа назад, oldmao сказал:

Выравнивание токов при помощи резисторов в эмиттере работает тем лучше, чем меньше h21э транзисторов.

Составные транзисторы имеют больший разброс усиления по току по сравнению с обычными, что естественно. И имеют токовый порог для включения полного h21Э. Но это Ваше заявление про "лучшее выравнивание меньшим h21э" - ни в какие ворота.

1 час назад, oldmao сказал:

Там крутая квадратичная зависимость

Экспоненциальная.

Изменено 2 апреля, 2018 пользователем J_Ohm

[oldmao]

Цитата

"лучшее выравнивание меньшим h21э"

Читайте: "лучшее выравнивание при меньшем относительном разбросе h21э". Которое пропорционально h21э.
Вы просто посмотрите, что получается при нескольких параллельных транзисторах с резисторами в эмиттере, но при одинаковом напряжении на базе. Кажется, Микрокап умеет учитывать разброс параметров по методу Монте-Карло. Я то на эти грабли наступил ещё в 1991-м году, компьютерных симуляторов (доступных простым смертным) ещё не было.

PS Кажется, я понял, вы не поняли мою фразу 

2 часа назад, oldmao сказал:

есть большая разница, будет ли h21э первого транзистора = 20, а второго 10, или наоборот.

Подумайте над ней.

[J_Ohm]

@oldmao  я микрокап не знаю, да и с другими знаком не на "отлично". По моим понятиям коэффициент h21Э в деле выравнивания токов вообще существенной роли не играет. Базовые токи будут действительно отличаться, но совершенно нет никакого смысла позволять им создавать разные падения на индивидуальных базовых резисторах.

[Alex441]

J_Ohm, а почему конденсатор не на месте ? Вроде как раз там он и должен быть, чтобы сгладить(RC цепочкой R42C1) управляющие скачки ОУ. Если его перенести в последней схеме одним концом к инверсному входу, а другим на землю, то на выходе с ОУ будет продолжаться скачки(чтобы уравновесить оба входа ОУ), но сигнал с шунта проходя через RC цепь будет "тормозиться" и ОУ не сможет уравновеситься.

 

Ладно, спасибо за предоставленную информацию. В выходные попробую сначала вариант с конденсатором и резистором как самый простой. Если не поможет, то буду собирать схему avv_rem. Подходящих транзисторов нет и схему придется переделывать на новой плате, так что этот вариант может затянуться (