Fehlverhalten des Operationsverstärkers im Schaltkreis der Konstantstromquelle

Ich plane, einen Stromregler für ein Netzteil zu bauen, und prototypiere eine Reihe verschiedener Reglerschaltungen. Zuerst die unten gezeigte Operationsverstärker- und Transistorschaltung.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich hatte das Gefühl, das Prinzip gut genug verstanden zu haben: negative Rückkopplung, die dazu führt, dass der Operationsverstärker den Transistor regelt, um seine Eingänge an eine bestimmte Referenzspannung anzugleichen. Also zog ich alle Kleinigkeiten heraus, die ich in der Schachtel hatte, und baute die Schaltung zusammen. Ich strebte eine Strombegrenzung von etwa 100 mA an und wollte den Spannungsabfall über Rsense niedrig halten. Ich hatte einige niederohmige Widerstände aus einem anderen Projekt, also habe ich einen 0,010-Ohm-Widerstand als Sinn verwendet. Die Berechnung der Referenzspannung zum Erreichen von 100 mA ergab 1 mV (100 mA x 0,01 R). Der links im Schema unten gezeigte Spannungsteiler erzeugt 1 mV am nicht invertierenden Pin. So weit, so gut ... aber dann ... viele, viele Stunden später und viel Nachdenken und Verwirrung verstehe ich es immer noch nicht.

Wie Sie dem Schema unten entnehmen können, handelt es sich bei den Notizen um die tatsächlichen Messungen, die mit einem DVM durchgeführt wurden.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die Opamp-Eingänge weigern sich auszugleichen. Darüber hinaus scheint der Operationsverstärker den Transistor stark in die Sättigung zu treiben, wobei der Strom fast vollständig auf den Lastwiderstand von 22 Ohm (7 W) zurückzuführen ist. Es ist fast so, als würde der Opamp eher positives Feedback als negatives Feedback verwenden. Aber warum so? Der invertierende Stift liest eindeutig 3 mV. Ich bin ratlos! Jede Hilfe sehr geschätzt.

Antworten (2)

Das erste, was mir aus dem Datenblatt auffällt, ist, dass der Operationsverstärker eine Eingangsoffsetspannung von 3 mV hat, was Ihre Schaltung eindeutig vorspannt.

Versuchen Sie, größere Signale zu verwenden, da Sie genügend Headroom für die Ausgangsspannung haben. (100 mA * 22 Ω = 2,2 V). Ich würde damit beginnen, etwas in der Größenordnung von 0,1 V als Eingangssignal zu verwenden, und es dann vielleicht reduzieren, bis Sie aufgrund des Offsets zu viele Fehler erhalten.

Gutes Zeug, Offset-Spannung, nicht wahr? Hier denke ich, Operationsverstärker seien unkompliziert! Aber was Sie sagen, macht Sinn, da ich zu dem Schluss kam (nachdem ich andere Möglichkeiten ausgeschlossen hatte), dass die niedrigen Eingangsspannungen die Probleme des Operationsverstärkers verursachten. Tatsächlich habe ich die 22-Ohm-Last eingelegt, nachdem mein 5-k-Pot zu brennen begann. Die Last wird schließlich die Schaltung sein, für die ein Prototyp erstellt wird (Widerstand unbekannt). Ich hatte gehofft, so viel Spannung wie möglich zu halten, aber ein bisschen mehr zu verlieren ist keine große Sache.
@ user50500 Ich bin mir nicht sicher, warum genau der 5k-Topf aufgeheizt wurde und wie das mit der Last zusammenhängt. Ich würde erwarten, dass sich der Transistor erwärmt, wenn er den größten Teil der 5 V abfallen muss, während er 100 mA (500 mW) zieht.
Eigentlich könntest du Recht haben und ich dachte heute Morgen dasselbe. Da sich der Operationsverstärker nicht wie erwartet verhielt (und selbst wenn es so war), als ich die Last mit dem Topf kurzschloss, gab ich ihm so viel Strom, wie er schrie, weil der Operationsverstärker stark auf den Basisstift drückte. Selbst wenn es aufgrund eines verschwindenden Rl aus der Sättigung käme, hätte es immer noch einen sehr hohen Ic - also der Rauch! Das Schlimmste ist, dass ich diesen Transistor wieder auf den Haufen geworfen habe! Geh besser suchen.
Danke Clabacchio, das Erhöhen der Spannung an den Eingängen hat wunderbar funktioniert (komme gerade dazu, es noch einmal zu testen). Ich verwende im Moment einen 1-Ohm-Sense, aber ich werde in Kürze einen 0,1-Ohm-Sense und einen dieser Typen ausprobieren: TLC2272CP-Operationsverstärker, der anscheinend ein niedrigeres Vio hat.

Angenommen, Ihr Schaltplan ist wirklich so, wie Sie ihn angeschlossen haben, würde ich vermuten, dass alle Ihre Probleme (außer dem Abbrennen des Topfes) durch die Tatsache verursacht werden, dass Sie Strom und Masse vertauscht haben. +5 geht an Pin 8 und Masse an Pin 4, nicht umgekehrt.

Sobald Sie dies behoben haben, kann die Frage der Offsets relevant werden oder auch nicht, aber das Ersetzen von Rsense durch einen 0,1-Ohm-Widerstand ist eine gute Idee. So wie es aussieht, wird Ihre Schaltung mit dem 0,01 mindestens die Hälfte der Zeit in der Lage sein, Offsets zu kompensieren, wenn Sie ein paar Änderungen vornehmen. Ihr 10-Ohm-Widerstand ist zu klein. Angenommen, Sie möchten die 0,01 Ohm beibehalten, würde ich empfehlen, einen 50-Ohm-Widerstand parallel zum Poti zu schalten und dann den Wischer für den Operationsverstärker ohne die 10-Ohm-Einheit dort zu betreiben. Auf diese Weise können Sie positive Offsets anpassen.

Ich würde auch vorschlagen, den + Eingang mit einer Obergrenze von 0,1 uF zu versehen, nur aus allgemeinen Grundsätzen.

Der brennende Topf ist eine große rote Fahne. Du machst etwas sehr, sehr falsch.

Cheers Biest, eigentlich habe ich diese Komponente in TinyCAD erstellt und ich muss die Pins verwechselt haben. Es wurde richtig auf dem Steckbrett verdrahtet.
Ups, aus Versehen Return gedrückt. Wenn ich also den 10R entferne und Vref vom Scheibenwischer nehme, kann ich einen Vref von 0 - 480 mV erhalten (wenn ich meine Summen richtig habe). Ich bin mir nicht sicher, ob ich den 50R parallel verstehe, abgesehen davon, dass ich den Strom teile. Warum sollte ich das tun?
Übrigens hast du Recht mit der roten Fahne. Ich muss den BC337 durch einen Leistungstransistor oder einen FET ersetzen, um die Leistung unter Kurzschlussbedingungen zu bewältigen (was in erster Linie der Zweck dieser Schaltung ist).
Ein 50-Ohm-Widerstand in Reihe mit einem 47-kΩ-Widerstand und einer Spannung von 5 Volt ergibt eine Spannung von etwa 5 mV. Wenn Sie einen 5k-Pot über diesen 50-Ohm-Widerstand legen, ändert sich die Spannung (ungefähr) nicht. Jetzt kann also die Spannung am Wischer des Potis von 0 bis 5 mV variiert werden, und im Gegensatz zu Ihrem derzeitigen Aufbau wird die Variation linear sein. Der Bereich von 5 mV sollte ausreichen, um alle positiven Offsets des Operationsverstärkers zu überwinden.
Danke für deine Kommentare, Biest. Ich habe Ihre Vref-Spannungsteileranordnung implementiert und sie hat sehr gut funktioniert. Leider musste ich Clabacchios Antwort akzeptieren, weil er zuerst da war und es ziemlich genau richtig war.
Der Pot hat sich möglicherweise aufgrund von Substratlatchups an den Eingangstransistoren erwärmt ...
Fehlverhalten des Operationsverstärkers im Schaltkreis der Konstantstromquelle
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v