Circuito CV de precisão ou fonte de alimentação


9

Quero projetar um circuito CC / CV (corrente constante / tensão constante) no qual eu possa definir o limite de tensão ou limite de corrente com a faixa de 0 a 5V do DAC. Eu sei como projetar circuitos variáveis ​​de CC e CV:

esquemático

simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab

Aqui está o meu problema, eu preciso projetar uma tensão constante programável e um circuito de corrente constante razoavelmente preciso (a saída precisa ser de 0,1% e dentro de 100uV da entrada DAC) a porção de corrente constante também precisa de uma precisão semelhante e ser capaz de fornecer 200mA em 0V a 7V.

Eu também tenho req de temperatura e req de ruído, então estarei construindo isso com opamps de baixa temperatura e op amp de baixo ruído. Eu não estou tão preocupado com isso agora. No momento, estou tentando encontrar uma boa topologia de circuito, que em toda a literatura que possuo esse tipo de circuito não é abordada. Eu não quero usar um DC para DC por causa da ondulação.

O que é uma topologia de circuito que eu posso usar para criar um circuito CC / CV de precisão?

(Eu também poderia usar um LDO de precisão, se necessário). Pontos de bônus, se ele puder fornecer e consumir corrente, eu posso construir os trilhos ao redor do circuito.


Não é possível projetar sem todas as especificações de env de todas as especificações. 0,1% vs Trange? carregue também a resposta da etapa, se houver, erro de regulação da carga, se houver, ruído do RMS com alterações de carga vs f e outras especificações relevantes. Tempo de resposta de loop dentro de 0,1% Pls especificações rever em um formato conciso em questão
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

11
@ Tony Eu posso projetar sem especificações ambientais. I geralmente circuitos de controlo de temperatura, com um dissipador de calor a 30 ° C constante
Tensão Pico

Pode-se também escolher entre TC Vref e Vref forno. ponto é pls adicionar mais especificações, caso contrário, pode ser uma perda de tempo -50 + 70C?
você precisa saber é o seguinte

–55 ° C / 210 ° C (também é possível) latência da etapa de carga? Factores de erro deve incluir sensibilidade ao deslocamento da solda de calor quando 0,1% é especificação geral
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

11
Vou chegar lá quando eu chegar lá, agora eu quero uma topologia
Tensão de Spike

Respostas:


7

Se você quer precisão, sua fonte CC não é suficiente, com o transistor alfa e tudo.

A maneira clássica de fazer isso é com dois loops

esquemático

simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab

Tanto a voltagem quanto o feedback da corrente são dimensionados e referenciados ao terra, e comparados com os seus DACs e as comparações OR'd no controle de saída, sugerem um darlington por conveniência. Qualquer que seja o loop 'over', puxa o coletor para baixo e regula a saída.

Observe que a estabilidade precisa ser mantida, ou seja, projetada para, portanto, a comparação é feita com baixo ganho. Se for necessário alto ganho para precisão, adicione um integrador no loop. Eu acho que isso teria que vir após o controle OU, caso contrário o integrador inativo ficaria saturado e levaria muito tempo para se recuperar quando necessário para assumir o controle.

Com seus requisitos de baixa tensão e corrente, basta uma fonte linear.


Sei que poderia substituir um LDO ou mosfet pelo BJT, mas isso mudará alguns aspectos do design. Se você usar um BJT para a fonte atual, o amplificador operacional não compensa o que o BJT está fazendo?
Voltage Spike

você está se referindo ao meu circuito, ou ao seu circuito, eu não entendo a pergunta?
Neil_UK

Eu estava me referindo a isso: "Se você quer precisão, sua fonte CC não é suficiente, com o transistor alfa e tudo".
Tensão de Spike

11
@ laptop2d Tenho certeza de que ele quer dizer que a corrente base do BJT na corrente constante que você propôs ignora o resistor de detecção de corrente. Uma corrente extra fluirá do opamp para a carga, inversamente proporcional em magnitude ao fator de amplificação do transistor (alfa), e o opamp não tem como compensá-lo.
JMS

Eu vejo agora, obrigado por isso. Eu suponho que você poderia colocar o sentido atual após o BJT e fazer detecção de corrente diferencial como este post sugere
Tensão Pico

3

OK, então o que eu sugiro é realmente dois loops: loop de corrente sobre loop de tensão. Isso significa que você possui um comando de corrente (que será um limite) e, em seguida, um comando de tensão. A saída para o DAC é máxima (comando de tensão / saída de loop de corrente). Portanto, desde que o limite de corrente não seja atingido, o loop de corrente fica saturado e não interfere. A única coisa que você precisa fazer é medir a tensão e a corrente, o que é bastante básico.

De acordo com o circuito, você não disse uma palavra sobre os requisitos de tensão / corrente. Então, talvez a maneira mais simples seja um seguidor de emissor para amplificação de potência do DAC e um resistor sensor de corrente muito pequeno para a medição de corrente.

Dependendo da sua aplicação e dos componentes digitais disponíveis, posso sugerir ADCs sigma-delta para medir a corrente. Alguns têm um PGA embutido muito bonito e preciso, para que você possa ajustar o sistema muito bem.

Tão esquemático está abaixo. U3 é o seu microcontrolador. Em certo sentido, o sistema inteiro é semelhante a um da outra resposta, mas o loop atual deve ser mais fácil de ajustar, mas terá menor largura de banda.

Desculpe, o amp instrumental INST; também esqueceu um resistor na base, mas você entendeu.

esquemático

simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab

Várias outras palavras sobre o comportamento do sistema. Se tudo for feito corretamente, o loop de corrente começará do zero e aumentará a tensão lentamente até o comando de tensão. Mas se o sistema estiver funcionando normalmente no modo CC, há alguns casos especiais. Se a carga for desconectada repentinamente e reconectada, por algum tempo ela pode estar abaixo da corrente acima do limite. Portanto, pode ser importante detectar a carga desconectada e redefinir o loopm atual do PID


Eu meio que disse algumas coisas sobre requisitos de tensão e corrente. Você acha que poderia desenhar um circuito de exemplo com a ferramenta?
Voltage Spike

Sim, eu perdi os números. OK, trabalhando no circuito.
precisa saber é o seguinte

Feito! 123456789
Gregory Kornblum 12/04

Laptop, você sabe como organizar o loop atual no microcontrolador?
Gregory Kornblum 12/04

Sim, um dos problemas é os engenheiros de software que eu trabalho com não são bons com coisas em tempo real, então eu não sei se eu iria querer usar 'firmware no loop'
Tensão de Spike

2

- dependendo das especificações do sistema, caso contrário, eu NÃO usaria DAC, mas PWM de 10 bits (1024)

- eu escolheria <= 0.1% Vref e escolheria o lado alto linear CC e CV

esquemático

Loop CC invertido por esquemático precipitado (desculpe)

escolha k = 0 a 1 para CC = x ao máximo


Tony, poderia explicar o circuito?
precisa saber é o seguinte

É um design clássico do LDO, que lê todas as folhas de dados. OA1 é um amplificador Isense com queda de 100mV e OA3 é Vreg enquanto OA2 é Imax reg. somente com controle descendente. A chave é não usar um DAC caro ou menos preciso.
você precisa saber é o seguinte

Droga, você é inteligente! Você desenhou tudo isso sozinho e sem esquemas?
Keno

depois de 40 anos eu posso fazer isso na minha cabeça .. agora mesmo aqui
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75 12/04/17

Então, por que você desenharia?
precisa saber é o seguinte

1

Depois de pesquisar muito, encontrei mais um circuito no eevblog que achei que gostaria de adicionar à lista porque é interessante. Em vez de usar diodos em uma configuração do tipo 'max', ele usa um mosfet e um diodo para alternar de CV para CC.

esquemático

simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab


curiosamente quase idêntico ao meu com cruzamento de diodo e IA de configuração, mas não tenho dúvidas com precisão de 0,1%
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

Não é bem assim, o seu não usa um mosfet e um diodo para selecionar entre as tensões que usa um amplificador operacional que teria um deslocamento. Este daria a você um caminho de feedback mais direto, sem compensações para feedback de tensão quando você não estiver no modo CC. Além disso, este usa um BJT e não um mosfet para o principal limitador de corrente.
Voltage Spike

sim ele tem um Q extra (FET) em vez de diodo com alto ganho causando possíveis problemas de estabilidade,
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

Eu pensei que eu ia jogá-lo para a lista
Tensão Pico

11
Existem pelo menos dois erros no esquema: OA1 é invertido (o retorno de tensão e corrente deve ser negativo) e M1 deve ser uma parte do modo de aprimoramento do canal P (deve ser conduzido quando a saída do OA3 estiver baixa e deve bloquear quando estiver alto). Atualmente, o M1 é um MOSFET de modo de aprimoramento de canal N.
JMS
Ao utilizar nosso site, você reconhece que leu e compreendeu nossa Política de Cookies e nossa Política de Privacidade.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.