แม่นยำวงจร CC CV หรือแหล่งจ่ายไฟ


9

ฉันต้องการออกแบบวงจร CC / CV (แรงดันคงที่ในปัจจุบัน / คงที่) ที่ฉันสามารถตั้งค่าขีด จำกัด แรงดันไฟฟ้าหรือขีด จำกัด กระแสไฟฟ้าด้วยช่วง 0 ถึง 5V ของ DAC ฉันรู้วิธีการออกแบบวงจร CC แปรผันและ CV:

แผนผัง

จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab

นี่คือปัญหาของฉันฉันจำเป็นต้องออกแบบแรงดันคงที่ที่สามารถตั้งโปรแกรมได้อย่างแม่นยำและวงจรกระแสคงที่ (เอาต์พุตต้องมี 0.1% และภายใน 100uV ของอินพุต DAC) ส่วนกระแสคงที่ยังต้องการความแม่นยำที่คล้ายกันและแหล่งที่มา 200mA ที่ 0V ถึง 7V

ฉันยังต้องมีอุณหภูมิและเสียงรบกวนดังนั้นฉันจะสร้างสิ่งนี้ด้วยแอมป์ tempco ต่ำแอมป์เสียงต่ำ ตอนนี้ฉันไม่กังวลเลย ตอนนี้ฉันกำลังพยายามหาโครงสร้างวงจรที่ดีซึ่งในวรรณคดีทั้งหมดที่ฉันมีวงจรประเภทนี้ไม่ครอบคลุม ฉันไม่ต้องการใช้ DC เป็น DC เพราะระลอกคลื่น

โครงสร้างวงจรที่ฉันสามารถใช้เพื่อสร้างวงจร CC / CV ที่แม่นยำคืออะไร

(ฉันสามารถใช้ LDO ที่แม่นยำถ้าจำเป็น) คะแนนโบนัสถ้ามันสามารถแหล่งและกระแสในปัจจุบันฉันสามารถสร้างรางรอบวงจร


ไม่สามารถออกแบบโดยไม่มีรายละเอียดทั้งหมดของข้อกำหนด env 0.1% เทียบกับ Trange? ยังโหลดการตอบสนองขั้นตอนถ้ามีข้อผิดพลาดในการควบคุมการโหลดถ้ามีเสียงรบกวน RMS พร้อมการเปลี่ยนแปลงโหลดเทียบกับ f และข้อกำหนดอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้อง วนรอบเวลาตอบสนองภายใน 0.1% โปรดแก้ไขรายละเอียดในรูปแบบที่รัดกุมในคำถาม
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

1
@ Tony ฉันสามารถออกแบบได้โดยไม่มีข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม ฉันมักจะวงจรควบคุมอุณหภูมิด้วยฮีทซิงค์ที่คงที่ 30C
แรงดันไฟฟ้าเข็ม

หนึ่งยังสามารถเลือกระหว่าง TC Vref และ Vref ในเตาอบ จุดคือกรุณาเพิ่มรายละเอียดเพิ่มเติมมิฉะนั้นจะเสียเวลา -50 + 70C?
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

–55 ° C / 210 ° C (เป็นไปได้เช่นกัน) เวลาในการตอบสนองการโหลดขั้นตอน? ปัจจัยข้อผิดพลาดจะต้องมีความไวต่อ Solder Heat Shift เมื่อ 0.1% เป็นข้อมูลจำเพาะโดยรวม
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

1
ฉันจะไปถึงที่นั่นเมื่อฉันไปถึงที่นั่นตอนนี้ฉันอยากได้โทโพโลยี
Voltage Spike

คำตอบ:


7

หากคุณต้องการความแม่นยำแหล่งที่มา CC ของคุณจะไม่ตัดสิ่งที่มีทรานซิสเตอร์อัลฟาและทั้งหมด

วิธีคลาสสิกในการทำเช่นนี้คือมีสองลูป

แผนผัง

จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab

ทั้งแรงดันไฟฟ้าและกระแสตอบรับจะถูกปรับขนาดและส่งต่อไปยังพื้นดินและเปรียบเทียบกับ DAC ของคุณและการเปรียบเทียบหรือเปรียบเทียบกับการควบคุมเอาต์พุตขอแนะนำดาร์ลิงตันเพื่อความสะดวก แล้วแต่จำนวนใดจะ 'เกิน' ดึงลงสะสมและควบคุมการส่งออก

โปรดทราบว่าจำเป็นต้องรักษาเสถียรภาพไว้เช่นได้รับการออกแบบเพื่อการเปรียบเทียบจึงทำได้โดยมีอัตรากำไรต่ำ หากต้องการอัตราสูงเพื่อความแม่นยำให้เพิ่มตัวรวมในลูป ฉันเดาว่าจะต้องมาหลังจากการควบคุมหรือมิฉะนั้นผู้รวบรวมที่ไม่ได้ใช้งานจะอิ่มตัวและใช้เวลานานในการกู้คืนเมื่อจำเป็นต้องใช้เวลามากกว่า

ด้วยแรงดันไฟฟ้าต่ำและความต้องการกระแสของคุณแหล่งจ่ายเชิงเส้นจึงเป็นสิ่งที่จำเป็น


ฉันรู้ว่าฉันสามารถทดแทน LDO หรือ mosfet แทน BJT ได้ แต่นั่นจะเปลี่ยนบางแง่มุมของการออกแบบ หากคุณใช้ BJT สำหรับแหล่งข้อมูลปัจจุบันแอมป์สหกรณ์จะไม่ชดเชยสิ่งที่ BJT กำลังทำอยู่หรือไม่
Spike แรงดัน

คุณหมายถึงวงจรของฉันหรือวงจรของคุณฉันไม่เข้าใจคำถาม?
Neil_UK

ฉันหมายถึงสิ่งนี้: "ถ้าคุณต้องการความแม่นยำแหล่งที่มา CC ของคุณจะไม่ตัดสิ่งที่มีทรานซิสเตอร์อัลฟาและทั้งหมด"
Spike ของแรงดัน

1
@ laptop2d ฉันค่อนข้างแน่ใจว่าเขาหมายถึงกระแสฐานของ BJT ในแหล่งจ่ายกระแสคงที่ที่คุณเสนอข้ามตัวต้านทานการตรวจจับปัจจุบัน กระแสพิเศษจะไหลจาก opamp ไปจนถึงโหลดสัดส่วนที่แปรผกผันกับปัจจัยการขยายตัวของทรานซิสเตอร์ (อัลฟา) และ opamp ไม่มีวิธีชดเชยมัน
jms

ฉันเห็นแล้วตอนนี้ขอบคุณสำหรับสิ่งนั้น ฉันคิดว่าคุณสามารถใส่ความรู้สึกปัจจุบันหลังจาก BJT และทำการตรวจจับกระแสไฟฟ้าที่แตกต่างกันเช่นโพสต์นี้แนะนำ
แรงดันไฟฟ้าเข็ม

3

ตกลงดังนั้นสิ่งที่ฉันแนะนำคืออันที่จริงแล้วสองลูป: ลูปปัจจุบันผ่านลูปแรงดัน หมายความว่าคุณมีคำสั่งปัจจุบัน (ซึ่งจะเป็นข้อ จำกัด ) จากนั้นคำสั่งแรงดันไฟฟ้า เอาต์พุตไปยัง DAC คือ max (คำสั่งแรงดันไฟฟ้า / เอาต์พุตลูปปัจจุบัน) ดังนั้นตราบใดที่ไม่ถึงขีด จำกัด ปัจจุบันลูปปัจจุบันจะอิ่มตัวและไม่รบกวน สิ่งเดียวที่คุณต้องทำคือการวัดแรงดันและกระแสซึ่งเป็นสิ่งพื้นฐานที่สวย

ตามวงจรคุณไม่ได้พูดอะไรเกี่ยวกับข้อกำหนดของแรงดัน / กระแส ดังนั้นวิธีที่ง่ายที่สุดจริง ๆ อาจเป็นผู้ติดตามตัวส่งกำลังสำหรับการขยายกำลังของ DAC และตัวต้านทานแบบรับรู้กระแสขนาดเล็กมากสำหรับการวัดปัจจุบัน

ขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชันของคุณและส่วนประกอบดิจิทัลที่มีให้ฉันอาจแนะนำ ADC sigma-delta เพื่อวัดกระแส บางตัวมี PGA ที่ดีและแม่นยำมากดังนั้นคุณจะสามารถปรับระบบได้อย่างดีมาก

ดังนั้นแผนผังจึงอยู่ด้านล่าง U3 เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ของคุณ ในความหมายระบบทั้งหมดจะคล้ายกับคำตอบอื่น แต่ลูปปัจจุบันควรปรับได้ง่ายขึ้น แต่จะมีแบนด์วิดท์ต่ำกว่า

ขออภัย INST- instrumental amp; ยังลืมตัวต้านทานบนฐาน แต่คุณจะได้รับ

แผนผัง

จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab

อีกหลายคำเกี่ยวกับพฤติกรรมของระบบ หากทุกอย่างทำอย่างถูกต้องห่วงปัจจุบันจะเริ่มจากศูนย์และจะเพิ่มแรงดันไฟฟ้าช้าลงจนถึงคำสั่งแรงดันไฟฟ้า แต่ถ้าระบบทำงานปกติในโหมด CC มีบางกรณีพิเศษ หากตัดการเชื่อมต่อโหลดทันทีจากนั้นเชื่อมต่อใหม่บางครั้งอาจอยู่ภายใต้กระแสสูงกว่าขีด จำกัด ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องตรวจจับโหลดที่ถูกตัดการเชื่อมต่อและรีเซ็ต PID ลูปปัจจุบัน


ฉันพูดอะไรบางอย่างเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้าและข้อกำหนดปัจจุบัน คุณคิดว่าคุณสามารถวาดวงจรตัวอย่างด้วยเครื่องมือได้หรือไม่?
เข็มแรงดัน

ใช่ฉันไม่ได้รับหมายเลข ตกลงทำงานบนวงจร
Gregory Kornblum

ทำ! 123456789
Gregory Kornblum

แล็ปท็อปคุณรู้วิธีจัดเรียงลูปปัจจุบันในไมโครคอนโทรลเลอร์หรือไม่
Gregory Kornblum

ใช่ปัญหาหนึ่งคือวิศวกรซอฟต์แวร์ที่ฉันทำงานด้วยไม่เก่งในเรื่องของเวลาจริงดังนั้นฉันไม่รู้ว่าฉันต้องการใช้ 'เฟิร์มแวร์ในวง' หรือไม่
แรงดันไฟฟ้าเข็ม

2

- ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของระบบมิฉะนั้นฉันจะไม่ใช้ DAC แต่จะเป็น 10 บิต PWM (1024)

- ฉันจะเลือก <= 0.1% Vref และเลือก CC และ CV เชิงเส้นสูงเชิงเส้น

แผนผัง

CC loop inverted โดยวงจรเร่งด่วน (ขออภัย)

เลือก k = 0 ถึง 1 สำหรับ CC = x ถึงสูงสุด


โทนี่คุณช่วยอธิบายวงจรได้ไหม
Gregory Kornblum

มันเป็นการออกแบบคลาสสิก LDO อ่านเอกสารข้อมูลใด ๆ OA1 เป็น Isense amp จากการดรอป 100mV และ OA3 เป็น Vreg ในขณะที่ OA2 คือ Imax reg ด้วยการควบคุมลงเท่านั้น กุญแจสำคัญคืออย่าใช้ DAC ที่มีราคาแพงหรือแม่นยำน้อยกว่า
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

ประณามคุณฉลาด! คุณวาดทั้งหมดนี้ด้วยตัวเองและไม่มีแผนผัง?
Keno

หลังจาก 40 ปีฉันสามารถทำได้ในหัวของฉัน .. ตอนนี้ที่นี่
โทนี่สจ๊วต Sunnyskyguy EE75

แล้วทำไมคุณต้องวาดมัน?
Gregory Kornblum

1

หลังจากทำการค้นหามากขึ้นฉันพบวงจรอีกหนึ่งรายการจาก eevblogที่ฉันคิดว่าฉันต้องการเพิ่มในรายการเพราะมันน่าสนใจ แทนที่จะใช้ไดโอดในรูปแบบ 'max' มันจะใช้ mosfet และ diode เพื่อเปลี่ยนจาก CV เป็น CC

แผนผัง

จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab


อยากรู้อยากเห็นเกือบจะเหมือนกับเหมืองที่มีไดโอดครอสโอเวอร์และ IA config แต่ฉันสงสัยว่ามีความแม่นยำ 0.1%
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

ไม่ค่อนข้างคุณไม่ได้ใช้ mosfet และไดโอดเพื่อเลือกระหว่างแรงดันไฟฟ้าที่ใช้แอมป์สหกรณ์ซึ่งจะมีการชดเชย อันนี้จะให้เส้นทางข้อเสนอแนะโดยตรงมากขึ้นโดยไม่มีการชดเชยความคิดเห็นแรงดันไฟฟ้าเมื่อคุณไม่อยู่ในโหมด CC นอกจากนี้อันนี้ใช้ BJT ไม่ใช่ mosfet สำหรับตัว จำกัด กระแสหลัก
Spike ของแรงดัน

ใช่มันมี Q พิเศษ (FET) แทนที่จะเป็นไดโอดที่มีกำไรสูงทำให้เกิดปัญหาความมั่นคงที่อาจเกิดขึ้น
โทนี่สจ๊วต Sunnyskyguy EE75

ฉันคิดว่าฉันจะโยนมันลงในรายการ
แรงดันสไปค์

1
แผนผังมีข้อผิดพลาดอย่างน้อยสองข้อ: OA1 กลับด้าน (แรงดันและกระแสตอบรับควรเป็นลบ) และ M1 ควรเป็นโหมดส่วนปรับปรุง P-channel (ควรดำเนินการเมื่อเอาต์พุตของ OA3 ต่ำและควรบล็อก เมื่อสูง) ปัจจุบัน M1 เป็นโหมดการปรับปรุง N-channel MOSFET
jms
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.