Прецизионная CC CV цепь или источник питания


9

Я хочу разработать схему CC / CV (постоянный ток / постоянное напряжение), в которой я могу установить предел напряжения или тока в диапазоне от 0 до 5 В ЦАП. Я знаю, как проектировать переменные схемы CC и CV:

схематический

смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab

Вот моя проблема, мне нужно спроектировать довольно точную программируемую цепь постоянного напряжения и постоянного тока (выход должен составлять 0,1% и в пределах 100 мкВ от входа ЦАП), часть постоянного тока также нуждается в аналогичной точности и иметь возможность источника 200 мА при 0 В до 7 В.

У меня также есть температурные требования и шумовые требования, поэтому я буду строить их с операционными усилителями с низким темпом и операционными усилителями с низким уровнем шума. Я не так беспокоюсь об этом сейчас. Прямо сейчас я пытаюсь найти хорошую топологию схемы, которая во всей литературе, которая у меня есть, не описывает этот тип схемы. Я не хочу использовать постоянный ток из-за пульсации.

Какую топологию схемы я могу использовать для построения прецизионной схемы CC / CV?

(Я мог бы также использовать прецизионный LDO, если это необходимо). Бонусные баллы, если он может создавать и поглощать ток, я могу построить рельсы вокруг схемы.


Не может проектировать без ВСЕХ СПЕЦИЙ env specs. 0,1% против Trange? также загрузите пошаговый отклик, если он есть, ошибку регулирования нагрузки, если есть, среднеквадратичный шум при изменении нагрузки против f и любые другие соответствующие характеристики. Время отклика петли в пределах 0,1% Просьба пересмотреть спецификации в
— кратком

1
@ Тони я могу проектировать без экологических спецификаций. Я обычно контроль температуры схемы с теплоотводом при постоянном 30С
— Напряжение Шип

Можно также выбрать между TC Vref и вареным Vref. Дело в том, пожалуйста, добавьте больше спецификаций, иначе это может быть пустой тратой времени -50 + 70C?
— Тони Стюарт Sunnyskyguy EE75

–55 ° C / 210 ° C (тоже возможно) задержка шага нагрузки? К факторам ошибок должны относиться чувствительность к тепловому сдвигу припоя, когда общая спецификация составляет 0,1%
— Тони Стюарт Sunnyskyguy EE75

1
Я доберусь туда, когда доберусь туда, прямо сейчас я хочу топологию
— Напряжение Spike

Ответы:


7

Если вам нужна точность, то ваш источник CC не обрезает ее, как с транзистором альфа и все.

Классический способ сделать это с помощью двух петель

схематический

смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab

Как обратная связь по напряжению, так и по току масштабируются и соотносятся с землей, и сравниваются с вашими ЦАП, и сравнения ИЛИ с управлением выходом предлагают для удобства Дарлингтона. Какая бы петля не была закончена, коллектор опускается и регулирует выход.

Обратите внимание, что стабильность должна поддерживаться, т. Е. Рассчитана, поэтому сравнение выполняется с низким коэффициентом усиления. Если для точности требуется высокий коэффициент усиления, добавьте интегратор в цикл. Я полагаю, что такое должно произойти после ИЛИ управления, иначе неактивный интегратор будет насыщаться и потребуется много времени, чтобы восстановиться, когда это потребуется.

С вашими требованиями к низкому напряжению и току, все, что вам нужно, это линейный источник питания.


Я понимаю, что могу заменить BJT LDO или mosfet, но это изменит некоторые аспекты дизайна. Если вы используете BJT для источника тока, не будет ли операционный усилитель компенсировать то, что делает BJT?
— напряжения

Вы имеете в виду мою схему или вашу схему, я не понимаю вопроса?
— Neil_UK

Я имел в виду следующее: «Если вам нужна точность, то ваш источник CC не обрежет ее, а транзистор альфа и все».
— напряжения

1
@ laptop2d Я почти уверен, что он имеет в виду, что базовый ток BJT в предложенном вами источнике постоянного тока пропускает чувствительный резистор тока. Дополнительный ток будет течь от операционного усилителя к нагрузке, обратно пропорциональной по величине коэффициенту усиления транзистора (альфа), и операционный усилитель не сможет компенсировать это.
— Jms

Я вижу это сейчас, спасибо за это. Я полагаю, что вы могли бы определить текущее значение после BJT и выполнить дифференциальное измерение тока, как
— Voltage Spike

3

Хорошо, так что я предлагаю на самом деле две петли: петля тока над петлей напряжения. Это означает, что у вас есть текущая команда (которая будет пределом), а затем команда напряжения. Выход на ЦАП - макс. (Команда напряжения / выход токовой петли). Таким образом, до тех пор, пока предел тока не достигнут, токовая петля насыщена и не создает помех. Единственное, что вам нужно сделать, это измерить напряжение и ток, что довольно просто.

Что касается схемы - ну, вы не сказали ни слова о требованиях к напряжению / току. Так что, возможно, на самом деле самый простой способ - это повторитель излучателя для усиления мощности ЦАП и очень маленький токовый резистор для измерения тока.

В зависимости от вашего приложения и доступных цифровых компонентов, я могу предложить сигма-дельта АЦП для измерения тока. У некоторых есть очень хорошая, очень точная встроенная PGA, так что вы сможете очень хорошо настроить систему.

Итак, схема ниже. U3 - твой микроконтроллер. В некотором смысле вся система похожа на ответ из другого ответа, но токовая петля должна быть легче настраиваемой, но будет иметь меньшую пропускную способность.

Извините, ИНСТ-инструментальный усилитель; также забыл резистор на базе, но вы его получите.

схематический

смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab

Еще несколько слов о поведении системы. Если все сделано правильно, токовая петля начнется с нуля и будет медленно увеличивать напряжение до команды напряжения. Но если система нормально работает в режиме CC, есть несколько особых случаев. Если нагрузка внезапно отключается, а затем снова подключается, в течение некоторого времени она может находиться под током, превышающим предел. Поэтому может быть важно обнаружить отключенную нагрузку и сбросить текущую ПИД-регулятор.


Я как бы сказал несколько вещей о требованиях к напряжению и току. Как вы думаете, вы могли бы нарисовать пример схемы с помощью инструмента?
— напряжения

Да, я пропустил номера. Хорошо, работает на схеме.
— Григорий Корнблюм

Выполнено! 123456789
— Григорий Корнблюм

Ноутбук, вы знаете, как устроить токовую петлю в микроконтроллере?
— Грегори Корнблюм

Да, одна проблема заключается в том, что разработчики программного обеспечения, с которыми я работаю, плохо справляются с вещами в реальном времени, поэтому я не знаю, захочу ли я использовать «прошивку в цикле»
— Voltage Spike

2

- в зависимости от технических характеристик системы, в противном случае я бы не использовал ЦАП, а 10-битный ШИМ (1024)

- Я бы выбрал <= 0,1% Vref и выбрал бы линейную верхнюю сторону CC и CV

схематический

Цикл CC инвертирован поспешной схемой (извините)

выберите k = 0 до 1 для CC = x до max


Тони, не могли бы вы объяснить схему?
— Грегори Корнблюм

Это классический дизайн LDO читать любые таблицы. OA1 - это Isense amp с падением 100 мВ, а OA3 - Vreg, а OA2 - Imax reg. только с управлением вниз Ключ не использовать дорогой ЦАП или менее точный.
— Тони Стюарт Sunnyskyguy EE75

Блин ты умный! Вы нарисовали все это самостоятельно и без схем ??
— Кено

после 40 лет я могу сделать это в своей голове .. только сейчас здесь
— Тони Стюарт Sunnyskyguy EE75

Так зачем ты это рисуешь?
— Григорий Корнблюм

1

После долгих поисков я нашел еще одну схему из eevblog, которую, как мне показалось, я хотел бы добавить в список, потому что это интересно. Вместо использования диодов в «макс» -конфигурации он использует mosfet и диод для переключения с CV на CC.

схематический

смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab


Любопытно, что он почти идентичен моему с диодным кроссовером и
— конфигом

Не совсем, ваш не использует Mosfet и диод для выбора между напряжениями, он использует операционный усилитель, который будет иметь смещение. Это даст вам более прямой путь обратной связи без смещений обратной связи по напряжению, когда вы не в режиме CC. Плюс этот использует BJT, а не mosfet для основного ограничителя тока.
— напряжения

да, у него есть дополнительный Q (FET) вместо диода с высоким коэффициентом усиления, который может вызвать проблемы со стабильностью,
— Тони Стюарт Sunnyskyguy EE75

Я думал, что я добавлю это к списку
— Напряжение Спайк

1
На схеме есть как минимум две ошибки: OA1 инвертирован (обратная связь по напряжению и току должна быть отрицательной), а M1 должен быть частью режима улучшения P-канала (он должен работать, когда выходной сигнал OA3 низкий, и должен блокировать когда это высоко). В настоящее время M1 является N-канальным улучшением режима MOSFET.
— Jms
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.