Flyback-Diode verhält sich komisch

Ich habe folgendes Schema:

Schema

Vcc kann zwischen 12 und 15 Volt variieren, daher sollte das Relais über einen MOSFET eingeschaltet werden, wenn die Eingangsspannung über 13,4 Volt liegt. Der eigentliche Zener, den ich verwendet habe, hat eine Zenerspannung von 6,9 Volt, daher sollte der Komparatorausgang bei 13,8 V einschalten. Allerdings passieren zwei Dinge, die ich nicht erklären kann:

  1. Es gibt eine gewisse Hysterese in der Schaltung. Das Relais schaltet bei 13,8 V ein und bei 13,4 aus. Ich habe mit einem DMM am Komparatorausgang überprüft: Unter 13,4 V ist es fast 0, wenn es zwischen 13,4 und 13,8 auf ~ 7 Volt wechselt, steigt es dann an, wenn ich die Eingangsspannung erhöhe. Wie kann ich diese Hysterese erklären und wie kann ich sie kontrollieren?

  2. Einmal habe ich vergessen, die Flyback-Diode D2 einzusetzen. Das Schema funktionierte gut, aber die Hysterese verengte sich von 13,7 auf 13,8 V auf 0,1 V. Dann entschied ich mich, eine LED anstelle einer normalen Diode zu verwenden, also ersetzte ich D2 durch eine LED (1,8 V Vorwärtsabfall). Bei der LED ist die Hysterese also wieder bei 13,4 - 13,8 Volt, und die LED leuchtet in diesem Intervall, wechselt von schwach zu hell und wird dann über 13,8 dunkel. Wenn ich die Stromversorgung ausschalte, blinkt die LED, während das Relais klickt.

Ich denke, diese beiden Tatsachen hängen irgendwie zusammen. Bitte helfen Sie mir zu erklären, wie und warum?

BEARBEITEN:

Das vorgeschlagene Schema ist also wie folgt?

Zweiter Schaltplan

Ich sollte die Eingänge tauschen, den offenen Emitter mit GND verbinden und einen Pull-up-Widerstand zwischen Vcc und offenem Kollektor / MOSFET-Gate verwenden?

Meine zweite Frage ist immer noch vorhanden - wie kann man diesem Schema eine Hysterese hinzufügen und steuern?

Zusätzlich zu dem Hauptproblem mit dem Open-Collector-Ausgang scheint es auch, dass Sie die Pins 5 und 6 miteinander verbunden haben, aber ohne sie an Vcc (entweder direkt oder über ein Widerstandsnetzwerk) zu binden, wie im Datenblatt empfohlen . Ich bin mir nicht sicher, aber dies könnte dazu führen, dass die Open-Loop-Verstärkung des Komparators erheblich reduziert wird.
@Dave Tweed Ich lese hier ein Datenblatt: ti.com/lit/ds/symlink/lm311.pdf . Seite 15 sagt: Wenn kein Offset-Ausgleich verwendet wird, müssen die Pins BALANCE und BAL/STRB unbeschaltet sein. Es ist auch akzeptabel, Stifte kurz zusammenzuschließen.
@Zhenek Welchen Simulator verwendest du? Altium? Oder nur zeichnen?
@atomant Ich benutze keinen Simulator. Ich habe mein ursprüngliches Design auf einem Steckbrett zusammengebaut und verwende ein Labornetzteil als Eingang. Die Schaltpläne werden in DipTrace gezeichnet
@Zhenek Gibt es einen bestimmten Grund, warum Sie diese Software verwenden?
Im Datenblatt werden einige Möglichkeiten zur Steuerung der Hysterese erläutert. (Kleingedrucktes). Versorgungsrauschen von Störschwingungen und Induktionsspulen führen dazu, dass Ihre Schaltung nicht nur oszilliert, möglicherweise durch Streubrummen, sondern auch durch positive Rückkopplung aufgrund eines Spannungsabfalls aufgrund des eingeschalteten Induktorstroms. Mit der in+ Rauschkappe können Sie die Schwingungen und die Hysterese der positiven Rückkopplung reduzieren. Aber es kann andere Layout-Isses geben, die Sie uns mit diesem alten Operationsverstärker nicht gezeigt haben.
@atomant Ich glaube nicht, dass das Reden über die Software irgendetwas helfen wird. Es spielt keine Rolle, welche Software die Leute zum Zeichnen von Schaltplänen verwenden, solange sie gut genug gezeichnet ist, damit wir sie lesen können.
@MCG Sicher, ich wollte nur wissen, ob er Gelegenheit hatte, sein Design zu simulieren.
@atomant Mehrere Gründe. Es ist kostenlos für Bastler (was ich wirklich bin), und ich brauchte nur 40 Minuten, um meinen ersten Schaltplan zu zeichnen und ihn in PCB zu konvertieren, während ich dies mit KiCad nicht schaffte. Und ich ziehe es vor, Live-Tests anstelle von Simulationen zu verwenden, also habe ich von Anfang an ein Steckbrett verwendet.
Was ist der Zweck von XP2 in Ihrem vorgeschlagenen Schema? Das Schließen schließt VCC auf GND kurz, das kann nicht stimmen.
@Mast ignoriere meinen vorherigen Kommentar, er war falsch. XP2 ist eine Schraubklemme, an der die Batterie angeschlossen wird. Es sollte eine Möglichkeit geben, Vcc- und GND-Markierungen zu entfernen, aber ich weiß noch nicht, wie das geht. Ich bin noch nicht so gut in DipTrace.
Ach, das macht Sinn.
Möchten Sie dort keine Hysterese, um Oszillationen zu vermeiden, falls durch Schließen des Schalters zum Einschalten der Last die Versorgung unter Ihre Schwellenspannung fällt?
@HenningMakholm ja!! Genau das will ich.

Antworten (1)

Der LM311 hat einen Open-Collector-Ausgang. Sie müssen den offenen Emitter mit Masse verbinden, nicht mit VCC, und einen Pullup-Widerstand am offenen Kollektorausgang bereitstellen.

Versuchen Sie nicht, eine LED als Flyback-Diode zu verwenden. Verwenden Sie eine Diode mit hoher Nennstromstärke.

Aber wie kann ich in diesem Fall weiterhin N-Kanal-MOSFET verwenden?
@Zhenek Nachdem Sie sich dagegen gewehrt haben, den LM311 hochzuziehen oder gegen etwas anderes auszutauschen, ja.
Erstens funktioniert der FET gut mit einem Pullup und ohne Pulldown - der Komparator fungiert als Pulldown, um das Gate bei Bedarf auf Null zu treiben. Zweitens sind LEDs normalerweise nicht für Sperrspannungen von mehr als etwa 5 Volt ausgelegt, daher müssen Sie sie auf jeden Fall durch eine geeignete Diode (mit höherem Strom) ersetzen.
Korrekturen können einfach oder sogar offensichtlich sein, aber versuchen Sie, das Verhalten des Dimmens der LED und der Hysterese zu erklären, damit er versteht, dass er eine PWM-Schaltung mit Hysterese erstellt hat. Das war seine eigentliche Frage. Ich denke, die Punkte sind nur Hinweise von Neulingen, um zu sagen, ich wusste das oder ich wusste das nicht.
@TonyStewartolderthandirt Das OP hat erst gefragt, wie man Hysterese hinzufügt, nachdem ich geantwortet habe. Die ursprüngliche Frage lautete, wie die Hysterese kontrolliert werden kann, und da die Frage nicht darauf hinwies, dass Hysterese wünschenswert sei, nahm ich an, dass das Ziel darin bestand, die Hysterese insgesamt zu eliminieren.
Ja, Ihre Vorschläge sind gut, aber er erklärte eine interessante lineare Verstärkung der Helligkeit bei falscher Verwendung der LED, aber es zeigt, dass sie mit Schwingungen wie PWM an einem Komparator, der dazu neigt, und möglicherweise einer hohen ESR-Versorgung instabil war, die die Spannung mit dem Spulenstrom absenkt, der etwas erzeugt Komparator Hysterese. Das Relais hatte auch eine Hysterese von 50 %, sodass das PWM-Schwellenrauschen die LED dimmen würde, was die durchschnittliche Ausgangsspannung anzeigt. Auch sein ursprüngliches Q. war „Verhalten erklären“
@TonyStewartolderthandirt danke! Wie kann man hier also Hysterese hinzufügen? Ich weiß es nicht, denn im klassischen Op-Amp gibt es einen einzigen Ausgang und hier nicht.
Alle Operationsverstärker haben einen Differenzeingang. Das Datenblatt im Kleingedruckten enthält Beispiele, ungefähr für 1 % verwenden Sie 100x Rin (Äquiv.) zum Invertieren des Drain-Feedbacks. Verwenden Sie Vin(-) für das Gate-Feedback. Verwenden Sie Vin(+).
Flyback-Diode verhält sich komisch
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