Leistungsverstärker der Klasse B, der nur Nch-FETs verwendet

Ich baue einen kombinierten Linearregler / elektronische Last. Wenn der Ausgang niedriger als die Versorgung ist, wirkt Q3 als Linearregler und wenn die Last versucht, die Leistung in die andere Richtung zurückzupumpen, wirkt Q6 wie eine elektronische Last. Es ist im Grunde die Ausgangsstufe eines Operationsverstärkers. Ich möchte weiterhin nur Nch-Mosfets für Q3 und Q6 verwenden und nicht die Pch / Nch-Kombinationen, die ich sonst fast überall sehe. Die MOSFETs sind mehr oder weniger in einer Klasse-B-Verstärkeranordnung aufgebaut.

Die aktuelle Anordnung funktioniert, aber ich würde gerne wissen, ob es einen besseren Weg gibt, den Ausgang des Operationsverstärkers zu nehmen und die Fets anzusteuern. Derzeit brauche ich einen großen Ausgangshub vom Operationsverstärker, um Q3 anzusteuern, aber nur einen winzigen Hub, um Q6 anzutreiben (aufgrund von Q7). Ich möchte die Antriebselektronik symmetrischer machen. (Es gibt eine isolierte 15-V-Vorspannungsversorgung zum Ansteuern von Q3, zusammen mit +15 V und +/- 5 V für die Operationsverstärker, falls dies hilft). Idealerweise etwas, das nicht auf den Emitterwiderstand von Q7 angewiesen ist, um sicherzustellen, dass beide Mosfets nicht gleichzeitig eingeschaltet werden (eine kleine positive Spannung vom Operationsverstärker schaltet Q3 - über Q7 - aus, bevor Q6 eingeschaltet wird, na ja, theoretisch sowieso ).

Dies ist für ein Netzteil, ich verwende alle Nch-Fets, da ich keine Pch-Fets gefunden habe, die in Bezug auf Preis und Belastbarkeit gut zusammenpassen würden. Die von mir verwendeten A & O AOT430-Fets können die volle Versorgung bewältigen Spannung und Versorgungsstrom auf unbestimmte Zeit (nicht viele erschwingliche Mosfets haben eine SOA bei DC von> 200 W, sodass sie nicht explodieren, wenn jemand den Ausgang bei voller Spannung kurzschließt). Ich habe einmal einen ausgewachsenen Verstärker gesehen, der nur aus Nch-Fets gebaut wurde, aber er war ein bisschen komplexer, als ich gehofft hatte (viele Kompensationsnetzwerke und so).

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

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Dies ist ein Simulationsergebnis, das den Ausgang des Operationsverstärkers im Vergleich zur Ausgangslastspannung zeigt. Der Ausgang des Operationsverstärkers ist etwas asymmetrisch. Ich würde das gerne beheben, aber mir fällt keine einfache Möglichkeit ein, dies zu tun.

1) Ich verstehe nicht, warum Sie Q1, Q2, Q4 und Q5 benötigen, da die NFETs eine hohe Gate-Impedanz haben, die vier Bipolare im Grunde genommen dort sitzen und fast nichts tun. 2) Sie haben keine (Strom-) Rückkopplung, wenn Q6 als Last fungiert. Ich gehe davon aus, dass diese Schaltung in der Praxis instabil ist, da Sie aufgrund von Q6 eine sehr hohe Verstärkung haben, wenn Sie sie als gemeinsame Quelle verwenden. Sicher, das funktioniert in einem Simulator, aber nicht, wenn Sie es bauen !!! 3) Der Pfad durch Q7 ergibt ebenfalls eine hohe Verstärkung und kann auch oszillieren.
4) Der Punkt, an dem Q3 aufhören sollte zu leiten und Q6 übernehmen sollte, ist schlecht definiert. Beide können gleichzeitig leiten und somit die Versorgung kurzschließen. Ich schlage vor, dass Sie sich andere Designs von Reglern, elektronischen Lasten, Operationsverstärkern und möglicherweise Audioverstärkern ansehen (nur für NMOS- oder NPN-Ausgangsstufen). Ihr aktuelles Design funktioniert im Simulator, ist aber aufgrund von Komponentenvariationen usw. nicht robust genug, um in der realen Welt zu funktionieren.
Die Bipolaren sind da, wenn ich den Ausgang schnell ändern möchte, die Fets haben gerade genug Gate-Kapazität, die ich gerne verstärken möchte, um ihre Reaktionszeiten sehr niedrig zu halten. Die Strom- und Spannungsregelung erfolgt außerhalb dieses Teils der Schaltung, da ich nur daran interessiert bin, den Ausgang des Hauptoperationsverstärkers in etwas zu übersetzen, das die Fets ansteuern kann, habe ich diesen Teil der Schaltung weggelassen. Ich würde Q7 gerne ganz loswerden, aber ich muss noch einen anständigen einfachen Weg finden, das zu tun. Ich interessiere mich für bessere Möglichkeiten, die beiden Fets anzutreiben, der Regelkreis ist extern.
Geben Sie dann jedem NFET einen eigenen Operationsverstärker. Verwenden Sie schnellere Operationsverstärker mit mehr Antrieb, sodass Sie Q1, Q2, Q4 und Q5 nicht benötigen. Sie haben hier eine Spannungsregelung, es gibt eine Rückkopplungsleitung zum - Eingang von OA1. Wenn es auch eine Strombegrenzung gibt, zeigen Sie es! Zu sagen, dass es "anderswo" ist, gibt mir Gänsehaut, da es ein wesentlicher Bestandteil des Designs ist.
Es gibt eine Reihe von Operationsverstärkern, die den Laststrom und die Lastspannung überwachen, die eingreifen und den Antrieb zu OA1 lenken, wenn er außerhalb der Grenzen liegt. Ich bin glücklich genug, jedem Fet seinen eigenen Operationsverstärker zu geben, aber es ist der Teil, die Steuersignale so aufzuteilen, dass die beiden Nfets korrekt angesteuert werden, mit dem ich Probleme habe. Wenn es einige Pch-Fets gegeben hätte, die gute Arbeit geleistet hätten, dann hätte ich einfach so etwas wie die in cds.linear.com/docs/en/datasheet/1970fe.pdf auf Seite 26 beschriebene Schaltung aufgebaut , das wäre waren perfekt, außer dass die maximale Spannung zu niedrig ist und es keinen guten Pch gab
Ich versuche effektiv, einen Rail-to-Rail-Leistungsverstärker mit zwei Quadranten zu bauen, ohne Pch-Fets zu verwenden. Der Schaltplan ist etwas vereinfacht, ja, da ich der Meinung war, dass der Rest nicht direkt mit der Frage zusammenhängt, die ich gestellt habe. Ich versuche hier nicht, meinen Regelkreis zu optimieren (dafür bräuchte ich ein größeres Schaltplanblatt). Ich suche nach einer besseren Möglichkeit, mein Leitsteuersignal (Ausgang von OA1) zu nehmen und es mit einer ganzen Nch-Leistung zu betreiben Stufe (Q3 & Q6), sind die Teile zwischen diesen beiden Abschnitten alles, womit ich mich im Moment befasse. Ich habe nicht viel gesehen, um online weiterzumachen. Viele kostenlose Verstärker.

Antworten (1)

Ich habe auf Tubecad eine Schaltung gefunden, die anscheinend das tut, was ich will, vorausgesetzt, die Operationsverstärker haben ihre eigenen unabhängigen Versorgungsschienen (damit die MOSFETs - oder Transistoren in ihrer Version - auch bei sehr niedrigen Versorgungsspannungen noch voll eingeschaltet sein können). Sie haben einen Audioverstärker entworfen, aber die Schaltung wird die gleiche sein, wenn sie als lineares 2-Quadranten-Netzteil umfunktioniert würde (dh sie wird Strom liefern und senken , während sie versucht, ihre eingestellte Ausgangsspannung aufrechtzuerhalten).

http://www.tubecad.com/2005/January/blog0034.htm

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Notiz. Dies ist nur die Leistungsstufe, sie enthält keinen äußeren Regelkreis

Leistungsverstärker der Klasse B, der nur Nch-FETs verwendet
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