Стабилизация Тока

[Denis B.]

Добрый день!

Экспериментировал я тут с одним устройством, фрагмент схемы на первой картинке. Транзистор VT1 работает в ключевом режиме и через него течёт ток 500мА (настраивается R1). Но вот не нравилось мне что ток заметно меняется когда схема (я полагаю в основном транзистор) разогревается. Хотелось бы его как-то стабилизировать, чтоб изменения были в пределах 1%, а не 4 как на первой схеме. Схемка была доработана, сначала добавил транзистор, потом попробовал операционник (точнее мне попался компаратор lm311), но положительного результата я не достиг. Как и в простейшей схеме ток после включения и разогрева схемы вырастает на 3-4%. Да, R1 хоть и остался в схеме, но был выкручен так, чтоб ток сначала оказался примерно 700мА, а потом делалась подстройка с помощью R3. Что я упускаю, подскажите пожалуйста?

Изменено 9 февраля, 2009 пользователем Denis B.

[Реклама]

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

[131959G]

Почитайте "Искуство схемотехники" П.Хоровиц, У.Хилл.

В этой книге достаточно много информации именно по источникам тока.

[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

[Denis B.]

Начал читать, спасибо.

Попутно понял, что 3-ья схема неправильно отражает, что было собрано на самом деле. LM311 это немного больше чем обычный ОУ.

Поправил схему. Однако понимания почему оно не работает пока нет. Похоже я загоняю усилитель в какой-то нерабочий режим. Может дело в малом отрицательном напряжении питания?

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы 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, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

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

[mao-sin]

И минусового питания маловато, да и почему бы не сделать классический генератор тока из вышеупомянутой книжки? Схема не сильно отличается от вашей (это я к тому, что если печатка уже сделана - переделывать не придётся).

[Denis B.]

Я вот только что ещё раз пошерстил datasheet на LM311. У меня напряжение на входах получается в допустимых рамках.

Переделать схему не проблема - она на макетной плате.

Что считать классическим генератором тока? В книжке приводится много разных схем, можете ткнуть в конкретную.

Например, во многих схемах из книжки выход ОУ заводится прямо на базу транзистора. Можно пойти по этому пути (эмитерный выход LM311 легко выдаст требуемый управляющий ток), но хочется сперва понять почему не работает собранная схема.

[131959G]

Что считать классическим генератором тока?

Классической можно считать такую схему у которой присутствует отрицательная обратная связь по постоянному току. По простому это например ОУ который управляет источником напряжения который непосредственно питает током цепь в которой требуется стабилизировать ТОК.

На один вход ОУ задаем ОПОРНОЕ напряжение, а на другой вход подаем напряжение с РЕЗИСТОРА включенного ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО в той самой цепи в которой нужен стабильный ток.

Дальше схема будет работать так:

Мало току в цепи -> мало напряжения на РЕЗИСТОРЕ -> ОУ ДОБАВЛЯЕТ напряжение в цепь.

Много току в цепи -> много напряжения на РЕЗИСТОРЕ -> ОУ УМЕНЬШАЕТ напряжение в цепь.

Вот в принципе и все. Схема САМА АВТОМАТИЧЕСКИ будет удерживать ток в цепи и величина этого тока при определенном диапазоне общего сопротивления цепи (при бесконечно большом сопротивлении может напряжения у схемы не хватить чтобы ток нужный обеспечивать) будет зависеть от (или можно сказать ОПРЕДЕЛЯТЬСЯ) ОПОРНОГО напряжения.

Это только мое мнение.

Изменено 10 февраля, 2009 пользователем 131959G

[Denis B.]

Классической можно считать такую схему у которой присутствует отрицательная обратная связь по постоянному току. ...

<skip>

Собственно это я и пытался реализовать в схеме с ОУ.

на одном входе задаётся опорное напряжение, на второй подаётся напряжение с резистора в цепи где течёт ток.

Но как-то не совсем работает. То есть регулировка опорного напряжения на ОУ позволяет настроить ток, это работает, но ток подрастает, когда схема прогревается.

Есть пара предположений. Во-первых возможно причина в том, что уплывает само опорное напряжение. Всё же стабилизатор 7805 не супер стабильная штука. А ещё возможно ОУ действительно работает где-то на границе нормального режима, надо проверить, но по-моему напряжение на входах оказывалось разным. Правда если это действительно так, то непонятно почему же он работает не нормально.

[131959G]

Возьмите в качестве опоры Д818 и постройте для него источник тока.

Можно найти схему которая именно опорное напряжение делает.

Можно вообще все это засунуть в термостат и так делают именно для стабильности.

Тут нет предела совершенству и главное определиться с достаточностью стабильности.

ОУ лучше чтобы работал в середине диапазона питающих напряжений.

Короче классика она во всем классикой и будет. Естественно чем больше будет величина резистора на котором собственно и будет происходить измерение тока, тем стабильнее все будет работать но при этом больше напряжения придется отобрать от нагрузки. Типа дельта У от дельта И будет больше.

[span]

...но хочется сперва понять почему не работает собранная схема.

Во-первых, не вижу большой необходимости в 2-х регуляторах. Так, наверное, проще:

Во-вторых, великовато сопротивление R1 (в приведенной мною схеме): при токе эмиттера 0,5А и коэффициенте усиления КТ805Б не менее 15, ток его базы должен быть не менее 500 мА/15 = 33 мА, а, значит, сопротивление R1 должно быть не больше R1=<(5В-0,7В)/33 мА = 0,130 кОм = 130 Ом.

В-третьих, фактически задаете Вы ток эмиттера, а используете ток коллектора, который меньше тока эмиттера в h21e/(1+h21e) раз (при h21e = 20 эта разница составляет порядка 5%). Нужно еще иметь в ввиду, что h21e зависит и от температуры транзистора и от напряжения эмиттер коллектор. Координально данный источник нестабильности можно существенно снизить применением в качестве силового полевого транзистора (MOSFET).

Успехов!

[131959G]

Автору:

А в чем смысл применения КОМПАРАТОРА?

P.S.

Наверно не внимательно читал тему

[Denis B.]

Автору:

А в чем смысл применения КОМПАРАТОРА?

Смысл в том, что компаратор lm311 у меня был под рукой, а операционника не было. Я вообще не очень хорошо понимаю в чём разница между компаратором и операционником и буду рад если мне эту разницу объяснят. Подозреваю, что она есть и в некоторых случаях может быть весьма критична. Кроме того в моей схеме к операционнику всёравно пришлось бы довешивать транзистор, чтобы позволить управлять требуемым током.

Изменено 11 февраля, 2009 пользователем Denis B.

[131959G]

Разница между компаратором и операционным усилителем понятна из имен.

Вы разницу ощущаете между "КОМПАРАТОР" и "УСИЛИТЕЛЬ".

Компаратор (аналоговых сигналов) — электронная схема, принимающая на свои входы два аналоговых сигнала и выдающая логический «0» или «1», в зависимости от того, какой из сигналов больше.

Простейший компаратор представляет собой дифференциальный усилитель. Компаратор отличается от линейного операционного усилителя (ОУ) устройством и входного, и выходного каскадов:

Смысл в том, что компаратор lm311 у меня был под рукой...

Понятно.

Кроме того в моей схеме к операционнику всёравно пришлось бы довешивать транзистор, чтобы позволить управлять требуемым током.

Не догоняю ? На Вашей схеме с компаратором транзистор все равно присутствует.

Изменено 11 февраля, 2009 пользователем 131959G

[Denis B.]

Разница между компаратором и операционным усилителем понятна из имен.

Вы разницу ощущаете между "КОМПАРАТОР" и "УСИЛИТЕЛЬ".

Мой опыт использования как компараторов так и операционных услилителей практически равен нулю.

ОУ тоже ведь принимает на вход два сигнала, причём если нет обратной связи то на выходе в виду большого коэффициента усиления фактически будет либо +Uпит, либо -Uпит.

В общем понимаю так, что компаратор не обязан иметь линейную характеристику, и ещё он не устойчив при равенстве входных сигналов, это действительно важно.

Однако вот в datasheet на компаратор lm193 присутствует следующая схема стандартного включения.

в общем разница компаратора и операционного усилителя (как микросхем имеющихся в продаже) остаётся мне не до конца ясной.

Не догоняю ? На Вашей схеме с компаратором транзистор все равно присутствует.

Транзистор T1 это часть компаратора lm311, а не отдельный транзистор в схеме. Я так изобразил его чтобы было понятнее как компаратор работает в моей схеме.

В общем сейчас схема была переделана на несколько более классический лад.

В таком виде она работает, и ток в нагрузке стал заметно стабильнее, с прогревом схемы напряжение на сопротивлении нагрузки падает всего на 2мВ

Остаётся несколько "НО" - разница напряжений на входах компаратора достаточно велика, 500мВ на нагрузке при примерно 200мВ опорного. Это приводит меня в замешательство - совершенно нет уверенности в том, что схема будет работать стабильно.

Изменено 11 февраля, 2009 пользователем Denis B.

[mao-sin]

Да нормально это работать будет, хотя применение компаратора здесь и не оптимально: он загнан в линейный режим (как обычный ОУ), а это - не свойственное ему применение. Но раз ток нормально держит (всего 2 мВ дрейфа - это очень хороший показатель), то можно не беспокоиться, другие "грабли" вряд-ли вылезут.

[Denis B.]

Да нормально это работать будет, хотя применение компаратора здесь и не оптимально: он загнан в линейный режим (как обычный ОУ), а это - не свойственное ему применение. Но раз ток нормально держит (всего 2 мВ дрейфа - это очень хороший показатель), то можно не беспокоиться, другие "грабли" вряд-ли вылезут.

Чёрт знает, предыдущий вариант где компаратор не гнал ток в ключевой транзистор, а наоборот уменьшал его, почему-то не работал, никаких логичных объяснений этому я не нашёл. Была та же самая ситуация - разница напряжений на входах компаратора велика, а результата не видно.

И ещё есть один момент который меня серьёзно смущает. В схеме устройства есть ещё один такой же компаратор, но там он используется "честно" - управляет реле. Так вот когда я подключаю второй компаратор для регулировки тока почему-то первый компаратор выходит из ключевого режима - вдруг на коллекторном выходе оказывается не потенциал близкий к земле, а 1-2 В, буду пробовать добавить конденсаторы на питание и правильно подключить balance выводы компараторов, а то сейчас в воздухе висят.

[131959G]

Автору:

Есть прекрасная книга "Интегральные микросхемы" автор Т.М.Агаханян.

Очень рекомендую ее к изучению.

Места где можно скачать эту книжку в сети не нашел.

[span]

...в общем разница компаратора и операционного усилителя (как микросхем имеющихся в продаже) остаётся мне не до конца ясной.

В принципе, (аналоговый) компаратор - это специально спроектированный операционный усилитель (ОУ), на выходе которого установлен ключ для формирования сигналов с заданными логическими уровнями. Специальность же применяемого в компараторах ОУ состоит, прежде всего, в том, что даже при больших значениях разностного напряжения между его входами для обеспечения быстродействия транзисторы в ОУ не входят в режим насыщения.

Остаётся несколько "НО" - разница напряжений на входах компаратора достаточно велика, 500мВ на нагрузке при примерно 200мВ опорного...

А чем измеряете? Какое входное сопротивление имеет вольтметр?

Успехов!

[Denis B.]

А чем измеряете? Какое входное сопротивление имеет вольтметр?

Точно не скажу, но вольтметр нормальный - APPA 105N

[Denis B.]

Попробовал ещё раз разобраться что же не так. Похоже всё дело в том, что возникает осцилляция. Точно проверить не могу, осциллографа нет, но если плавно поднимать напряжение на опорном входе компараторва, то в какой-то момент схема срывается в описанный режим. Частота примерно 1-1.5 МгЦ.

[131959G]

Компаратор, это в принципе людями видоизмененный операционный усилитель, для того чтобы работать без отрицательной обратной связи и уважаемый span абсолютно правильно все отметил про насыщение. Когда строят компаратор на основе операционного усилителя то как правило заходят часто в "колапс" именно из за насыщения . Схема как бы замирает при крайнем состоянии и ее оттуда не вывести быстро входным сигналом.

Когда начинаешь прилеплять к компаратору отрицательную обратную связь (а именно это и делается в обсуждаемой схеме) появляются обратные "вилы". Компаратору ОТРИЦАТЕЛЬНАЯ обратная связь НЕ В ТЕМУ (он специально сделан чтобы работать без отрицательной обратной связи).

Вот цитата из приведенной выше книги:

"Так как ИКН (интегральный компаратор напряжения) можно представить как нелинейный усилитель-формирователь, то он прежде всего характеризуется параметрами, свойственными усилителям: коэффициентом усиления по напряжению при работе в активной области, входным и выходным сопротивлениями. Причем поскольку речь идет о нелинейном усилителе, то его параметры меняются в широких пределах. Так, например, при работе в активной области, границы которой определяются напряжениями переключения ИКН, коэффициент усиления по напряжению несколько тысяч, тогда как в состоянии логической 1 или 0 ИКН практически не реагирует на изменения входного сигнала и тем самым перестает его усиливать."

Все что выше натоптано - это только мое мнение, а охватывать схему с компаратором в своем составе ООС или нет, пусть каждый решает сам.

P.S.

Да, совсем забыл. Тут на глаза вот такая штуковина попалась.

http://sub.chipdoc.ru/html.cgi/txt/ic/Anal...8810.htm?fid=11

Интересно, ее уже кто нить попробовал в качестве УИТ.

Изменено 13 февраля, 2009 пользователем 131959G

[Denis B.]

Все что выше натоптано - это только мое мнение, а охватывать схему с компаратором в своем составе ООС или нет, пусть каждый решает сам.

Да я уже решил, что следующим шагом будет замена компаратора на операционник, только вот надо для этого до магазина добраться.

[131959G]

А по поводу вот этой "зверюги"

что думаете?

[Denis B.]

А по поводу вот этой "зверюги" что думаете?

Её цена (8-10евро) и доступность (в плане наличия в магазинах) совершенно не соответствует моему устройству.

Хотя для кого-то она может оказаться весьма полезной.

[span]

...Похоже всё дело в том, что возникает осцилляция...

Да, это вполне возможно. Попробуйте подключать вольтметр не непосредственно ко входу компаратора, а через резистор 10-100 кОм (между щупом и входом компаратора, т.е., уменьшить вносимую при измерении емкость).

Кстати, применив в данной схеме (честный) операционный усилитель ОУ, Вы не застрахованы от того, что она (схема) не (само)возбудится - возможно и в случае ОУ потребуется вводить цепи частотной коррекции.

P.S. А задача-то какая? Может с ней "справится" LM317 (142ЕН12), включенная по схеме стабилизатора тока (есть в датащите)?

Успехов!

[Denis B.]

P.S. А задача-то какая? Может с ней "справится" LM317 (142ЕН12), включенная по схеме стабилизатора тока (есть в датащите)?

Нет LM317 не справится, на коллекторе слишком низкое напряжение (1-1.5В). Это я решил доработать устр-во для разрядки аккумуляторов http://forum.cxem.net/index.php?showtopic=41761&hl=. Хочется уменьшить влияние температуры, чтоб измерения поточнее были и чтоб потом ещё при желании проводить эксперименты в морозильнике.

Изменено 15 февраля, 2009 пользователем Denis B.