Was bewirkt, dass der Operationsverstärker in diesem Ladegerät warm wird? [Frage aktualisiert]

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Mir ist gerade aufgefallen, dass ich die schlechte Version meiner Schaltung gepostet habe. Ich habe jetzt den + und - Eingang von IC5A mit einem Gebrauchsmesser und einem kurzen Draht auf meiner Platine vertauscht, nachdem ich festgestellt hatte, dass ich den Referenzeingang indirekt mit + anstelle von - verbunden hatte. Aber das Erwärmungsproblem besteht nach den Änderungen.

ENDE DER UPDATE

Hier ist meine Schaltung.

Schaltkreis

Ich habe versucht, ein Ladegerät für zwei 3,6-V-NiCD-Akkus herzustellen. In meiner Schaltung sind alle Dioden 1N4007 und die Operationsverstärker stammen aus dem LM358-Paket. Jeder Widerstandswert ist in Ohm. Alle Elektrolytkondensatoren sind 22uF 25V. Der Kondensator, der dem 4,7-kΩ-Widerstand am nächsten liegt, beträgt 2,2 nF, und P8 I könnte diesen Wert ebenfalls festlegen, um die Welligkeit bei hoher Geschwindigkeit weiter herauszufiltern.

Ich habe dieses Ladegerät mit einer 6-VDC-Wandversorgung mit und ohne angeschlossenen Batterien ausprobiert (an den Jumpern neben dem 3,9-K-Widerstand). Folgendes finde ich überraschend:

Der Operationsverstärker Lm358 fühlt sich lauwarm an. Als ich alle Netzteile vom Stromkreis trennte, kehrte der Operationsverstärker zu einer kühlen Temperatur zurück (gleiche Temperatur wie die übrigen Komponenten).

Die NiCd-Akkus sind nie explodiert, noch schienen sie zu versagen.

Das Voltmeter meldete genau, dass die Batteriespannung etwa 7,2 beträgt, aber als ich die Spannung des Wandadapters direkt maß, meldete das Voltmeter zwischen 8,5 und 9, obwohl es 6 hätte melden sollen.

Noch interessanter ist, dass die Ausgabe (ganz rechts) beim Testen ein sehr genaues Ergebnis zeigte. Das Voltmeter zeigte 5,08 Volt an.

Das Feld ganz rechts ist der Spannungsregler 7805, da ich möchte, dass diese Lade- / Batterieeinheit konstante 5 V liefert, wenn sie entweder angeschlossen ist oder die Batterie gut geladen ist.

Der Grund, warum ich Operationsverstärker verwende, ist, dass ich möchte, dass das Ladegerät so viel wie möglich abschaltet, wenn die Batterien voll aufgeladen sind. Irgendwann werde ich 12 VDC als meinen Adapter anstelle von 6 VDC verwenden.

Ich hatte einige Ideen, um mein Problem zu lösen, aber ich kenne nicht die beste Lösung.

Ich kann entweder:

  1. Erhöhen/verringern Sie den 10-Ohm-Widerstand

  2. Ändern Sie die Diode, die die NPN-Basis speist, in einen Widerstand. Die Frage ist, wie hoch/niedrig?

  3. Fügen Sie dem -ve-Eingang des Komparators einen Widerstand hinzu (aber das bedeutet, dass ich meine Platine neu machen muss, was ich nicht tun möchte)

  4. Ändern Sie die Spannungsteilerwiderstände entweder für den Operationsverstärker oder den Regler (aber ich würde nicht verstehen, warum).

Was soll ich tun und warum?

Womit sind die Power-Pins des Operationsverstärkers verbunden?
IC5A scheint mit positiver Rückkopplung verbunden zu sein, und IC5B hat überhaupt keine nützliche Funktion. Wo haben Sie dieses Design gefunden?
Haben Sie die Spannung des Wandadapters im Stromkreis oder im unbelasteten Zustand gemessen?
Wo sind Ihre Design-Spezifikationen und Loop-Stability-Design-Checks? Es schwankt wahrscheinlich wild. Sie sollten zuerst das Design anhand der Spezifikationen überdenken. Bei MPT, CC, CV oder Cutoff sieht hier nichts stabil oder gut geregelt aus.
Ich habe es halb erfunden. Ich habe die Idee, IC5A auf diese Weise zu verdrahten, von Playground.arduino.cc/Main/DIYRFIDReader übernommen und alles im Schaltkreis gemessen, und Pin 4 des Operationsverstärkers ist mit gemeinsamer Masse verbunden, und der VCC des Operationsverstärkers ist mit der Adapterspannung verbunden. Ich bin mir nicht sicher, wie IC5B positives Feedback liefert. Ich versuche, es als Spannungskomparator zu verwenden, und habe irgendwo gelesen, dass es besser ist, einen Puffer (IC5A) zwischen dem Spannungsteilernetzwerk und dem Operationsverstärkereingang zu verwenden, als den Teiler direkt anzuschließen.
Oh, und da der LM358 zwei Operationsverstärker hat, hatte ich das Bedürfnis, beide in meiner Schaltung zu verwenden, da nicht verbundene Pins eine Einladung für Schwingungen und/oder EMI sein können. (genau wie nicht verbundene Eingänge zu Logikgattern)
@Mike, Sie können dieses Problem vermeiden, indem Sie einen Ersatz-Operationsverstärker als Follower anschließen (vorausgesetzt, es handelt sich um einen stabilen Operationsverstärker mit Einheitsverstärkung) und den Ausgang an nichts anschließen.
Zur positiven Rückkopplung: Ein steigender Eingang am - Eingang bewirkt, dass der Ausgang abfällt. Dadurch wird der BJT abgeschaltet und der ADJ-Stift des Reglers steigt an. Dadurch steigt der Reglerausgang an ... der mit dem - Eingang des Operationsverstärkers verbunden ist.
Beim Photon habe ich gerade festgestellt, dass nach dem Erstellen der obigen Schaltung auf der Leiterplatte die - und + Eingänge von IC5A vertauscht werden sollten, und ich habe dies mit einem Universalmesser getan, um Leiterbahnen und Drähte zu schneiden, um die richtigen Verbindungen herzustellen.

Antworten (1)

Wenn IC5A als Komparator verwendet wird, gibt es Ihr Problem. Sein Ausgang treibt eine Diode und den Basis-Emitter-Übergang eines BJT an, ohne dass eine Strombegrenzung vorgesehen ist. Wenn es jemals versucht, seinen Ausgang hoch zu treiben, ist die einzige Begrenzung des Stromausgangs seine eigene Stromausgangsfähigkeit, die mit etwa 40 mA spezifiziert ist.

Diese 40 mA erzeugen im Operationsverstärker Wärme, was 40 mA mal dem Abfall von seinem positiven Stromversorgungsanschluss (im Schema nicht gezeigt) auf etwa 1,4 V (zwei Diodenabfälle über Masse) entspricht.

Eine einfache Lösung (für dieses Problem, nicht unbedingt alle Probleme in Ihrer Schaltung) besteht darin, die Diode zwischen dem Operationsverstärkerausgang und der BJT-Basis durch einen Widerstand zu ersetzen. Der geeignete Wert ist so hoch wie möglich, aber niedrig genug, um sicherzustellen, dass der BJT in die Sättigung getrieben wird, wenn der Ausgang des Operationsverstärkers hoch ist. Welchen Wert das hat, hängt von Designdetails ab, die Sie nicht geteilt haben.

Der Grund, warum ich Operationsverstärker verwende, besteht darin, die Batteriespannung mit der Ladespannung zu vergleichen, und wenn die Batterie geladen ist, schaltet sich der LM317 aus. Ich möchte auch EMI reduzieren. Ich werde vorerst nur mit der Widerstandsidee weitermachen, da ich Heizkomponenten ohne Grund hasse.
Okay. Möglicherweise haben Sie immer noch ein Stabilitätsproblem, das eine neue Ursache für die Überhitzung des Operationsverstärkers sein könnte.
Eigentlich ist Ihre Widerstandsidee gut. Ich habe die Diode, die mit der Basis des NPN verbunden ist, durch einen 3,3-K-Widerstand ersetzt. Ich habe die Schaltung selbst sowohl mit einem 6-VDC-Adapter als auch mit einem 12-VDC-Adapter getestet, und wie erwartet erwärmte sich der LM317 bei 12 VDC etwas, da ich einen Ausgang von ungefähr 7,2 V zum Laden der Batterien haben wollte. Ich traue mich allerdings nicht, die Batterien mit 12VDC auszuprobieren, da das Voltmeter wieder falsche Messwerte anzeigt. Ich beginne mich zu fragen, ob die billigen Voltmeter-Modelle Müll sind. Meins ist ähnlich wie das erste, das unter futurlec.com/Multimeters.shtml gezeigt wird , aber es enthält keine Rechteckwellenfunktion
Was bewirkt, dass der Operationsverstärker in diesem Ladegerät warm wird? [Frage aktualisiert]
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