Линейный регулятор тока до 100А (имп.) на Mosfet с обратной связью

[doro]

Добрый день всем! извините если глупый вопрос, не могу разобраться почему при формировании импульса заданного значения тока появляется горб в начале регулировки.Причем на малых токах (10-20А) этого не заметно сильно. Измерял и с шунта после усилителя и с пояса Роговского. Фронт нарастания 2мкс. Есть предположение о возбуждении схемы обратной связи, но и хотелось бы фронт импульса не затягивать для измерение тока набрать точек более точных. В чем может быть причина?

Схема и импульс тока в приложении, к выходному ключу подключена нагрузка через провода длиной 30см, нагрузка зашунтирована обратным диодом и питается от источника тока

[Реклама]

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

[Falconist]

ПМСМ фронты затягивают ОУ. Они же "виноваты" и за выброс.

[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

[doro]

 Falconist, предлагаете ОУ побыстрее поставить что бы исправить этот горб? этот ОУ на 120мГц, фронты по крутости в принципе устраивают, возможно на выходе другой ключ будет, более мощнее, его гейт потяжелее заряжать будет и нарастание фронта все равно будет больше.

[Реклама]

Выбираем схему BMS для заряда литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ очень важен контроль процесса заряда и разряда для избегания воздействия внешнего зарядного напряжения после достижения 100% заряда. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список таких решений от разных производителей. Подробнее>>

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

[Falconist]

На какую бы частоту ОУ ни был, он все равно вносит задержку в петлю ОС. Тем более, что по входу у него стоят диоды, обладающие собственной емкостью переходов. Я как-то ваял стабилизатор тока для фонарика на двух ОУ, так мою схему раскритиковали как раз из-за переусиления двух ОУ (по ссылке - в обсуждении). И с чем я, в принципе, согласен. Но у меня-то вообще режим был по ПТ! 

Почему Вы не хотите вообще исключить нижний ОУ из ООС? Оставьте его только как усилитель для АЦП.

[doro]

Теперь понял! спасибо.

3 минуты назад, Falconist сказал:

Оставьте его только как усилитель для АЦП

Как идея кстати. И просто с шунта подать в усилитель в верхний. Вопрос тогда только как потом свести сигнал с МК и сигнал с шунта, там же придется сильно поделить напряжение, возможно шума добавится, хотя..надо опробывать) ссылку почитаю, спасибо

[getshket]

И еще ко всему уменьшить номинал R9 R11 раз в 10.

И, как верно подметил @Falconist , R7 я бы тоже удалил. И наличие D9 D10 в реальной конструкции вызывает сомнения.

В некоем устройстве, не суть в каком, напряжение с токового шунта снимается все так же как и у вас, но нет диодов, и через резисторы на UA741, далее идет на АЦП. Токи до 50 Ампер. Устройство растиражировано миллионами, наверное. 

Изменено 24 мая, 2019 пользователем getshket

[doro]

1 час назад, getshket сказал:

наличие D9 D10 в реальной конструкции вызывает сомнения

у меня не вызывает, был один раз пробой шунта, унесло диоды и оу, но в ацп не прилетело, 140В в ацп зарядить не кисло будет. Копеечные низкоемкостные супрессоры тоже неплохо помогают в не изолированных цепях от повышенного напряжения и статики, спасают часто. Тут еще важно что бы в нагрузку не вылетела вся энергия с источника тока в нештатных ситуациях.  Посмотрю конечно отличие характеристик фронтов с диодами и без, там уже решу. 

1 час назад, getshket сказал:

уменьшить номинал R9 R11

я понимаю что они дают RC цепь, временной сдвиг. но в тот же момент ограничивают ток как затвора, так ОУ и транзистороной сборки. Есть там эффекты ускоренной деградации затворов от большого тока управления. Но на досуге их пересчитаю, схема просто досталась как есть, и надобно привести ее в нормальное состояние.

Помоделировал схему без ОУ нижнего, впринципе неплохо все, надо на макете еще поиграться

Хотелось бы конечно еще услышать мнение @Starichok, дельные рецепты у него.

Спасибо всем)

[Starichok]

затяжка фронтов из-за огромного номинала R11, такое сопротивление напрочь убивает установку мощного драйвера затвора. очень медленно заряжается и разряжается затвор.

R11 полностью убирать нельзя, он устраняет звон в затворе. а его номинал должен быть в соответствии с даташитом на ключевой транзистор.

R9 можно село убирать. ОУ не даст много тока в затворы, ни о какой деградации затворов не может быть и речи.

да и сам драйвер на irf7343 - нарисована полная фигня. по даташиту на затворы нужно подавать не менее 3 Вольт.

при питании ОУ от +5В на затвор придет еще меньше, а на затвор ключа через истоковый повторитель придут совсем крохи.

вообще выбросить этот неграмотный драйвер, а выход ОУ через R11 подключить прямо к затвору ключа.

[getshket]

@Starichok Зачем выбрасывать драйвер? У тяжелых полевиков емкость затвора около 5000 пФ, плюс минус. Другое дело, что его реализовать по другому надо.

[doro]

48 минут назад, Starichok сказал:

при питании ОУ от +5В

оу питается от -5 и +15В, поэтому драйвер нормально дергается

[Starichok]

на схеме не разглядеть. мне увиделось +5.

не надо надписи накладывать друг на друга и другие элементы изображения.

хорошо, согласен, что от +15 и до -5 должно быть нормально.

но в твоей схеме через R11 пользы от драйвера ровно НОЛЬ.

снижай сопротивление R11, как я написал выше, тогда драйвер будет давать большой ток в затвор.

[Vslz]

Эмиттерный повторитель на комплементарных pnp+npn вполне справится. И не внесет больших (>0,8В) потерь амплитуды сигнала на затворе. Зачем изобретать велосипед, у 7343 емкость затвора не малая, да еще 1к резистор ток ограничивает? Резистор R9 - не нужен, входное сопротивление эмиттерного повторителя большое. А R11 надо сделать адекватным требуемой скорости перезарядки затвора. 1,2кОм - это несерьезно, когда на порядок ниже можно 

Изменено 24 мая, 2019 пользователем Vslz

[doro]

21 минуту назад, Starichok сказал:

снижай сопротивление R11

я не отрицал сия действа, просто отложил на почитать/посчитать. судя по даташиту надо 2,5 Ом, но сборка irf не может 6А выдать, получается надо 5 Ом. польза от обратного диода параллельно R11 будет? что бы быстрее затвор разряжать. ОУ не может более 32mA выдать, поэтому без сборки irf никак. Схему не я чертил, но в планах исправить все это безобразие, извиняюсь что так грязно на схеме

Цитата

Эмиттерный повторитель

а току у ОУ хватит открыть эту сборку  биполярников? скорее всего сборку полевиков поставили из-за малого тока ОУ, полевики же напряжением управляются. Меня тоже удивили номиналы резисторов, собирался этим заняться.

Изменено 24 мая, 2019 пользователем doro
обьединение

[Vslz]

40 минут назад, doro сказал:

а току у ОУ хватит открыть эту сборку  биполярников?

скорее всего сборку полевиков поставили из-за малого тока ОУ, полевики же напряжением управляются. 

Еще бы. В режиме повторителя, нагрузка биполярников - только затворы. Сам по себе повторитель ничего не потребляет. Вход повторителя потребляет ток (грубо) = ток затвора/бета транзистора. Если надо получить ток перезарядки затвора 0,2А (в ключевом режиме обычно до неск. ампер) с 2N2222A (бета при 0,2А - 80) ток ОУ будет 0,2А/80=2,5 мА всего навсего. Хватит Вам такого запаса ?  

Полевики-то управляются напряжением, но на перезарядку нужен ток. Как повторители полевики будут работать плохо - мертвая зона -3В...+3В, да еще емкость. Что толку от их высокого входного сопротивления ?

Изменено 24 мая, 2019 пользователем Vslz

[doro]

15 минут назад, Vslz сказал:

Вход повторителя потребляет ток (грубо) = ток затвора

собственно из этого получаем, для того же 2N2222A, максимальный ток что мы можем нагрузить ОУ это 23мА, получиться на затворе 1,8А. Не спорю про более лучшую передаточную характеристику, попробую и вариант с комплементарной парой биполярников.

Следует заметить, что при повышении нагрузки (и соотвественно тока) бета падает, если даташит смотреть

Изменено 24 мая, 2019 пользователем doro
дополнено

[Vslz]

Надо смотреть, какое усиление будет при таком токе. Скорее всего оно сильно упадет (3-5 вместо 80), и на ОУ придется бОльшая нагрузка. То есть, 1,8А с 2N2222A + ОУ не вытяните.

[doro]

4 минуты назад, Vslz сказал:

не вытяните

в том то и дело, хотелось бы конечно что б идеально все было, но так не бывает суть вообще этого девайся выдавать точные импульсы с регулировкой тока, частоты и тд, частоты конечно не сильно высокие (до 1кГц), длительностью около 5мкс до 1мс, притом фронты должны желательно как можно круче должны быть. Мне вот еще интересно как точно считать мощность транзистора, если например длительность фронтов не регламентирована собственно. Для обычных меандровских форм нормально вычисляется из частоты, длительности, тока и напряжения. А как быть с регулируемыми фронтами - пока не понятно. Толи пятница уже сказывается

[Vslz]

Вы сгущаете краски. 1,8Ампер в затвор ??? Это чистый ключевой режим с фронтами по 100-200 наносекунд, разве так управляют генератором тока? Экспериментируйте. Или моделируйте.

[Starichok]

1 час назад, Vslz сказал:

1,2кОм - это несерьезно, когда на порядок ниже можно

на 2 с половиной порядка (примерно в 300 раз).

1 час назад, doro сказал:

ОУ не может более 32mA выдать

а через 1,2 кОм будет не более 10 мА, а то в начале заряда.

1 час назад, doro сказал:

а току у ОУ хватит открыть эту сборку  биполярников?

если ОУ даст в базу 30 мА, а усиление по току у биполярника будет 50, то ток с эмиттера будет 1,5 А.

но как выше было сказано, усиление на большом токе может оказаться недостаточным.

тогда можно сделать составные повторители - из двух транзисторов, и тогда умножатся усиления каждого в паре.

[doro]

19 минут назад, Starichok сказал:

составные повторители

у дарлингтона тоже есть свои недостатки, но можно покопаться.

31 минуту назад, Vslz сказал:

Это чистый ключевой режим

это и есть особенность, еще и в придачу индуктивный источник в процессе этого импульса может подкачивать, за счет ПИД с частотой оцифровки ацп 500кгц. коэффициенты сейчас подрегулировал, более стабилен стал, а то любил иногда перекачивать на переходных процессах и при прерываниях более высокого прироритета. мк под полную катушку загружен, перериферии не хватает, надо пожирнее. что то я не том, в общем этим добром ЦАП управляет читая точки через DMA. Сама суть конструкции - по возможности сделать задание произвольной формы импульса, понятно что с какими то ограничениями

Изменено 24 мая, 2019 пользователем doro

[Vslz]

И все это - через несчастный IRF3415 в ТО-220 ? . Его в ключевом режиме и то непросто раскачать будет, а Вы хотите источник тока. 

Изменено 24 мая, 2019 пользователем Vslz

[doro]

А то он Кст обеспечивал крутизну фронта 1-2мкс до 150А, правда недолго. сейчас вместо него 3815 стоит, уже на 500вт, самое то, но крутизна свалилась до 10мкс. Хочу током вытянуть фронт покруче

[doro]

Поправил схему, но выброс все равно остался. Нагрузка сборка резисторов 0,1 Ом, напряжение 31В. Причем этот выброс начинает сглаживаться если ток поднимать (или опускать). Сейчас (~10в х 8)  около 80А. Если фронт затягивать, например на 30 мкс, то выброс этот пропорционально срезается (см.рисунок). Так же снял осцилограмму с затвора выходного ключа. Таки с чем все таки это связано?

Завтра еще попробую на комплементарной паре биполярников

 

Изменено 27 мая, 2019 пользователем doro

[doro]

В общем добился я чего хотел, фронт нарастания 1мкс, всплеск вначале исчез, снизилась чувствительность к индуктивности линии до нагрузки, исключились лишние детали, на затворе теперь не висит уровень напряжения, ОУ более стабильно себя ведет, управляется все отлично. Покритикуйте, если что не так

 

Изменено 30 мая, 2019 пользователем doro

[Falconist]

А что ж теперь критиковать, если достигнуто желаемое.

И Вы правильно сделали, что отписались о результате.