Hochstromproblem

Ich habe diese Schaltung:

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Ich wurde gebeten, den Einschaltstrom für diesen Schaltungsabschnitt zu messen.

Ein schwebender Ausgang geht tatsächlich an einen Mikrocontroller-Eingang und der andere an einen Operationsverstärker-Eingangsanschluss. Während des Einschaltstromtests habe ich die Verbindung zum Mikrocontroller und zum Operationsverstärker getrennt.

Ich verwende eine elektronische Last, um die 5 mA an der Kathodenseite der Diode zu senken. Elektronische Last

Das habe ich beobachtet:

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Der maximale Strom durch die Diode beträgt 6,80 A für eine Zeitdauer von etwa 10 us.

Ich kann nicht verstehen, wie ein so großer Strom durch die Diode D0001 fließen kann, obwohl er nur von kurzer Dauer ist. Bitte überprüfen Sie auch die Anstiegszeit der Eingangsspannung.

Was ist der Grund für einen so hohen Strom durch die Diode D0001?

Wahrscheinlich C0012/C0013 lädt. Eine schnelle LTSpice-Simulation mit KEMET X5R-Kondensatoren und einer Anstiegszeit von 100 ns zeigt eine Spitze von 7,2 A (theoretisch).
Können Sie mir bitte erklären, warum dies geschieht?
ICH = C D v D T
Aber ich bekomme wie I = 23,5 nF * (32 V / 3 us) = 250 mA.
Vergrößern Sie den Eingangsspannungsschritt. Wir können es dem aktuellen Bild nicht entnehmen, aber es steigt wahrscheinlich viel schneller.
Die Oszilloskopmessung besagt, dass die Anstiegszeit der Eingangsspannung 3 us beträgt.
Der große Strom ist also im Grunde nur auf die Formel I = C (dv / dt) zurückzuführen? Das ist alles?
Vielleicht hat die elektronische Last eine Eingangskapazität, die zu Ihrer Schaltungskapazität von 23,5 nF beiträgt? Versuchen Sie, die elektronische Last unabhängig von Ihrer tatsächlichen Schaltung zu testen. Versuchen Sie dann, Ihre Schaltung mit getrennter Last zu testen.
Danke natürlich für den Vorschlag

Antworten (2)

Q = ich . T

6,8 A während 10 µs ergibt Q = 68 µC ; Da der Impuls Anstiegs- und Abfallzeiten ungleich Null hat, ist er wahrscheinlich geringer, sagen wir, es sind 30-60 µC Ladung zirkuliert.

Q = C v

Die Gesamteingangskapazität beträgt 47 nF, was 1,5 µC zum Aufladen auf 32 V erfordert.

Wo sind die zusätzlichen µC dann geblieben? Die Zielfernrohraufnahme gibt einige Hinweise. Ich habe es gezoomt, es wäre besser, wenn Sie es mit einem schnelleren horizontalen Sweep messen würden, aber das reicht.

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Beachten Sie, dass die Eingangsspannung sehr schnell ansteigt, was bedeutet, dass sich das erste Kondensatorpaar vor der Diode sehr schnell auflädt. Dann hält die Einschaltstromspitze lange danach an.

Eine Hypothese könnte lauten: Die elektronische Last hat eine Eingangsobergrenze. Der Stromimpuls hat einen wirklich schönen exponentiellen Abfall, der eine Kappe innerhalb der Ladung sein könnte, mit einem Stromabfall aufgrund seines ESR, aber ... das fühlt sich falsch an, weil die Form der Kurven nicht zu diesem Szenario passt.

Was meiner Meinung nach passiert, ist, dass Ihre elektronische Last wahrscheinlich einen Operationsverstärker hat, der einen FET mit einem Source-Widerstand antreibt, der wie folgt als Stromsenke fungiert:

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Und bevor die Stromversorgung angeschlossen wird, versucht die Last, die eingestellten 5 mA zu ziehen, kann dies jedoch nicht, sodass der Operationsverstärker abgeschnitten wird. Wenn die Stromversorgung angelegt wird, braucht der Operationsverstärker eine Weile, um aufzuwachen, aus dem Clipping herauszukommen, in die Anstiegsgeschwindigkeitsbegrenzung zu gelangen usw., und während dieser Zeit ist der FET immer noch vollständig eingeschaltet, was bedeutet, dass die elektronische Last wie ein niedriger Wert wirkt Widerstand, der eine enorme Stromspitze ermöglicht. Dann konvergiert der Ausgang des Operationsverstärkers schließlich auf die richtige Spannung am MOSFET-Gate, um den gewünschten Strom zu erhalten. Dies würde den Zielfernrohrschuss gut erklären, einschließlich des exponentiellen Abfalls.

Ich denke also, Sie testen das Einschwingverhalten Ihrer elektronischen Last.

Diese Hypothese kann leicht getestet werden, indem man nur den Einschaltstrom der elektronischen Last misst und Ihre Schaltung aus dem Bild lässt. Ich wette, Sie werden genau die gleiche Spitze finden.

Wenn Sie schon dabei sind, können Sie auch das Einschwingverhalten der Stromversorgung testen, indem Sie mit einem MOSFET schnell eine ohmsche Last schalten, um zu sehen, ob die Ausgangsspannung abfällt oder nicht.

Danke für die Antwort. Können Sie mir bitte sagen, welchem ​​Zweck ein Operationsverstärker in einer elektronischen Last dient? Ich frage nur zum Verständnis.
Dies ist nur eine Vermutung, aber normalerweise werden diese Lasten als gesteuerte Stromquelle implementiert, die wie im obigen Schema aufgebaut ist. Es gäbe natürlich andere Schaltungen, einen Mikrocontroller, einen DAC zum Einstellen des Stroms usw. Die Verwendung eines Operationsverstärkers bietet einen geringen Offset und eine geringe Genauigkeit.

Theoretisch ist der Einschaltstrom unendlich, wenn die 32-V-Quelle keinen Widerstand hat. Dies gilt sowohl für C8 als auch für C9 (und auch für C12 und C13, wenn der Widerstand der Diode 0 ist). Wenn Sie den Quellenwiderstand R der 32 V kennen, beträgt der anfängliche Einschaltstrom 32 / R. Sie können von Ihrem Diagramm aus rückwärts arbeiten und R aus der aktuellen Spitze bestimmen. R = E / I = 32 / 6,8 = 4,7 Ohm. Das ist die einfache Theorie. In Wirklichkeit gibt es zahlreiche nicht gezogene Elemente wie die Induktivität der Drähte, die eine endliche Anstiegszeit und eine glatte Kurve ergeben.

Wenn die 32-V-Quelle keinen Widerstand und eine unendliche Anstiegsgeschwindigkeit hat ; vergiss das nicht.
Aber in meinem Fall hängt der Einschaltstrom nur von den Kondensatoren ab, oder? Angenommen, ich verwende ein Laborbank-Netzteil für die Eingangsspannung. elektroautomatik.com/shop/en/products/… - Dies ist das Tischnetzteil, das ich verwendet habe.