Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Sklep HeluKabel
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

źródło prądowe na wzmacniaczu operacyjnym

tomasz249 11 Cze 2016 20:53 3156 53
  • #1 11 Cze 2016 20:53
    tomasz249
    Poziom 13  

    Witam
    Wykonałem źródło prądowe wg tego schematu:
    źródło prądowe na wzmacniaczu operacyjnym
    Jednak prąd jest inny niż miało by to wynikać z podanego na obrazku wzoru.
    Dając w emiter tranzystora PNP rezystor 33Ω przy U+ = 15,7V i Uin=12,7V, mógłbym się spodziewać prądu I=3/33≈91mA a po podłączeniu coraz mniejszego obciążenia i zwarciu prąd maksymalny to 230mA...
    Użyłem wzmacniacza LM4558 i tranzystora BD140.
    Wie ktoś czym to może być spowodowane/jak to naprawić?

    Pozdrawiam

    0 29
  • Sklep HeluKabel
  • #2 11 Cze 2016 21:22
    rb401
    Poziom 33  

    tomasz249 napisał:
    Użyłem wzmacniacza LM4558


    Zobacz do datasheet. Ten wzmacniacz ma zakres napięć wspólnych ( V ICR Common-Mode Input Voltage range) gdzieś do 12V (min) przy zasilaniu 15V.
    Zakres napięć wyjściowych też nie wygląda dobrze (10V).

    Możesz jeszcze na próbę zwiększyć opornik i zadać jakieś niższe napięcie na wejściu np. 6V. Sprawdzając napięcia na wejściach wzmacniacza (powinny być identyczne z dokładnością do pojedynczych mV) i stabilizację prądu zobaczysz czy nie masz jeszcze jakieś innej usterki.
    Jeśli planujesz prace na tym poziomie napięć jak piszesz to musisz dobrać inny wzmacniacz.

    0
  • Sklep HeluKabel
  • #3 11 Cze 2016 21:57
    tomasz249
    Poziom 13  

    Do ilu zwiększyć opornik? Zasilanie główne może być 12,7V?

    0
  • #4 11 Cze 2016 22:14
    rb401
    Poziom 33  

    tomasz249 napisał:
    Do ilu zwiększyć opornik? Zasilanie główne może być 12,7V?


    Na tyle aby ze wzoru jaki masz, wynikał prąd jaki chcesz stabilizować, przy napięciu Vin (ze względu na ograniczenie dotyczące tego typu kości) mniejszym o, powiedzmy co najmniej 4V niż zasilanie (by mieć margines na parametry tej konkretnej kości i rozrzut parametrów, wpływ np. temperatury itp. ). Ograniczy to niestety maksymalne napięcie na obciążeniu w zakresie stabilizowania wartości prądu. Ale nie wiem czy to Ci nie będzie z czymś kolidowało.

    Zresztą nie znam żadnych bliższych założeń Twojego projektu. Bo na przykład lepiej by było dać obciążenie od strony plusa i NPN. Dla takich wzmacniaczy jak akurat stosujesz daje to dużo lepsze warunki pracy. Po prostu są projektowane na napięcia wejściowe będące bliżej minusa.

    0
  • #5 11 Cze 2016 22:44
    tomasz249
    Poziom 13  

    Takie źródło chciałbym użyć do sterowania bazy tranzystora NPN więc ta wersja wydawała się lepsza: kolektor dałbym do bazy tranzystora NPN.
    Może się mylę i da się to lepiej zrobić.

    0
  • #6 11 Cze 2016 23:00
    rb401
    Poziom 33  

    Jeśli tak (jak rozumiem prąd Twojego źródła prądowego idzie na bazę NPN a jego emiter na masę) to spokojnie możesz przesunąć poziomy napięć na operacyjnym niżej (by nie wychodzić poza jego specyfikację). To w końcu napięcie rzędu wolta.

    Inna sprawa że jeśli chcesz utrzymać precyzyjną wartość prądu to musisz zadać precyzyjne napięcie (Vin) względem plusa zasilania, ale pewnie masz już tą kwestię rozwiązaną.

    0
  • #7 11 Cze 2016 23:15
    tomasz249
    Poziom 13  

    Czyli wersja z PNP się nada lepiej/gorzej do tego zastosowania?

    rb401 napisał:
    Inna sprawa że jeśli chcesz utrzymać precyzyjną wartość prądu to musisz zadać precyzyjne napięcie (Vin) względem plusa zasilania, ale pewnie masz już tą kwestię rozwiązaną.

    No nie mam. Najpierw chciałem zbudować prototyp i sprawdzić czy działa. Co proponujesz, jakieś napięcie odniesienia typu TL431?

    0
  • #8 11 Cze 2016 23:57
    rb401
    Poziom 33  

    tomasz249 napisał:
    Czyli wersja z PNP się nada lepiej/gorzej do tego zastosowania?


    Wybrałeś jak najbardziej klasyczne rozwiązanie źródła prądowego (choć po prawdzie nie jest takie idealne, np. wzór na prąd jest przybliżeniem) i można je użyć, albo dla odbiorników jedną stroną połączonych do masy, i wtedy tranzystor jest PNP, albo dla odbiorników od strony plusa, wtedy NPN (i oczywiście zmieniony schemat).

    Jeśli dobrze rozumiem chcesz mieć odbiornik od strony masy (masz tam żarówkę narysowaną) czyli schemat jest ok.

    tomasz249 napisał:
    Co proponujesz, jakieś napięcie odniesienia typu TL431?


    TL byłby jak najbardziej ok. Tylko musisz policzyć trzy oporniki, pamiętając szczególnie też o koniecznym prądzie, który musi płynąć przez TL431 (minimum 1mA) i tym że TL będzie u Ciebie między plusem zasilania a Vin.

    A tak z ciekawości, jaką konkretnie wartość prądu będziesz stabilizował i czy to będzie jedna stała wartość czy będziesz ją zmieniał?

    0
  • #9 12 Cze 2016 00:21
    tomasz249
    Poziom 13  

    rb401 napisał:
    Jeśli dobrze rozumiem chcesz mieć odbiornik od strony masy (masz tam żarówkę narysowaną) czyli schemat jest ok.

    Odbiornikiem będzie złącze B-E tranzystora.
    rb401 napisał:
    A tak z ciekawości, jaką konkretnie wartość prądu będziesz stabilizował i czy to będzie jedna stała wartość czy będziesz ją zmieniał?

    Wartość prądu to kilka/kilkanaście mA, ustawione na stałą wartość.
    Rozwijając tą kwestię chciałbym żeby to źródło było dość stabilne.
    Układ chcę użyć by mierzyć napięcie na B-E które będzie się zmieniać (przy I=const ) przy zmianie temperatury złącza (zmiana 2,2mV/oC).

    0
  • #10 12 Cze 2016 01:06
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    Wg http://www.htckorea.co.kr/Datasheet/Signal%20Conditioning/LM4558.pdf Uwe musi być niższe od Uzas o 3V, a Uwy będzie o 5V niższe (wartości gwarantowane) chociaż typowy egz. ma te wartości lepsze (Uwy niższe od Uzas o ok. 0,5V - patrz Fig.7, 8, Uwe - niższe od Uzas o 1V - patrz tabela str. 2).
    Wynika z tego, że trafił Ci się kiepski egzemplarz, bo typowy powinien pracować poprawnie.
    Kilka sposobów:
    1.
    Zastosować WO typu R2R np. coś z tych: http://www.tme.eu/pl/katalog/#id_category=112...2C375%2C2526%2C370&used_params=804%3A43876%3B i zasilając go z +5V, co nie powinno przeszkadzać, bo pozostawi na kolektorze tranzystora zakres napięcia użytecznego ok. 3-4V (opornik emiterowy taki aby był na nim spadek napięcia 1V przy min. prądzie) - aż nadto dla zasilanie Ube.
    2.
    Zostawić jak jest ale sam WO zasilić osobnym napięciem min. 16V (wyższym o co najmniej 4V niż napięcie zasilania tranzystora, opornik w emiterze dobrać tak aby na nim był spadek napięcia min. 4V przy najmniejszym przewidzianym prądzie.
    3.
    Zwiększyć opornik emiterowy tak aby na nim był spadek napięcia min. 4V przy najmniejszym przewidzianym prądzie.
    4. Na wyjściu WO zrobić przesuwnik napięcia (np. z wy WO dać diodę Zenera 4,3V przez opornik do +12V, baza tranzystora z połączenia tej diody i opornika. To spowoduje że Uwy WO będzie niższe o ok. 4,3V i będzie leżeć w zakresie jego użytecznych Uwy.
    Jeśli problem dotyczy wejścia to można zbudować na drugim WO układ komplementarnego źródła prądowego sterowanego napięciem rzędu 5V wzgl. masy (WO+npn, w kolektorze i emiterze po oporniku o wartościach aby dawały spadki napięcia ok.5V, z kolektora wejście Twojego źródła prądowego). Taki układ spowoduje, że Usterujace będzie mieć wartość 5V wzgl. masy (a nie wzgl. +5V) i da na oporniku kolektorowym proporcjonalne napięcie 5V ale wzgl. +12V co umożliwi sterowanie drugiego (Twojego) źródła, bo to napięcie będzie leżeć w zakresie użytecznych Uwe dla LM4558.
    Wcześniej należałoby obadać gdzie jest problem - z Uwe czy z Uwy - bo może wystarczy przesuwać te napiecia tylko w jednym z tych miejsc.

    0
  • #11 12 Cze 2016 02:02
    rb401
    Poziom 33  

    trymer01 napisał:
    Zwiększyć opornik emiterowy tak aby na nim był spadek napięcia min. 4V przy najmniejszym przewidzianym prądzie.


    Też jestem tego zdania. Tym bardziej że przy skonkretyzowaniu wymagań co do obciążenia (spadek napięcia rzędu wolta), wartości napięć na WO spokojnie można mocno obniżyć pozbywając się kłopotów. Nie ma w ogóle żadnej przesłanki by operować w tym zakresie napięć wejściowych i wyjściowych.




    tomasz249 napisał:
    Rozwijając tą kwestię chciałbym żeby to źródło było dość stabilne.



    Stabilność tego źródła to w pierwszym rzędzie stabilność napięcia (a ściślej stabilność wyrażenia V+ - Vin we wzorze, który masz na schemacie) i stabilność opornika u góry. Jak dajesz TL431 to napięcie masz jak drut. Dryft offsetu wzmacniacza można spokojnie olać.

    Jedyna znacząca kwestia w tym akurat rozwiązaniu że wzór nie bierze pod uwagę prądu bazy tego BD wpływającego do wyjścia wzmacniacza (o wartości Iwy/β). Sam fakt przepływu tego dodatkowego prądu można by pominąć korygując np. napięcie Vin czy opornikiem w emiterze, ale ten prąd nie jest niezmienny (powodem jest zależność β od temperatury).
    Trudno mi oszacować teraz czy tak naprawdę, względem Twoich wymagań, ta niedokładność układu jest czynnikiem wartym uwagi.

    W praktyce by zbliżyć te źródło prądowe do "ideału" stosuje się np. dodatkowy tranzystor w połączeniu Darlingtona lub zamiast bipolarnego daje się mosfet załatwiający radykalnie problem swoim znikomym prądem bramki.
    Tak że masz w zapasie jeszcze pewne polepszające modyfikacje, choć praktycznie może nie będą potrzebne.


    tomasz249 napisał:

    Układ chcę użyć by mierzyć napięcie na B-E które będzie się zmieniać (przy I=const ) przy zmianie temperatury złącza (zmiana 2,2mV/oC).


    Gdyby to był ktoś inny, to podpowiedziałbym że to niezbyt fortunny pomysł użycia tranzystora jako termometru przepuszczając przez niego kilkanaście miliamperów (i grzejąc go tym prądem). Ale widząc Twoje wcześniejsze dociekania w wątku o tematyce oporności cieplnej itd. mam jakieś nieodparte przeczucie że właśnie o to chodzi i wykluwa się tu ciekawy temacik :wink: .

    0
  • #12 12 Cze 2016 13:03
    tomasz249
    Poziom 13  

    Grzać go zamierzam jakimś wyższym prądem płynącym przez C-E lub D-S. A co jakiś czas na krótko tamten obwód sterowania bazy będzie odłączany a podłączane źródło prądowe

    rb401 napisał:
    W praktyce by zbliżyć te źródło prądowe do "ideału" stosuje się np. dodatkowy tranzystor w połączeniu Darlingtona lub zamiast bipolarnego daje się mosfet załatwiający radykalnie problem swoim znikomym prądem bramki.

    Czyli ten BD140 zamienić na jakiś MOSFET typu "P"?
    trymer01 napisał:
    Zostawić jak jest ale sam WO zasilić osobnym napięciem min. 16V (wyższym o co najmniej 4V niż napięcie zasilania tranzystora, opornik w emiterze dobrać tak aby na nim był spadek napięcia min. 4V przy najmniejszym przewidzianym prądzie.

    Co to da gdy będzie osobne zasilanie?
    trymer01 napisał:
    Zwiększyć opornik emiterowy tak aby na nim był spadek napięcia min. 4V przy najmniejszym przewidzianym prądzie.

    Mam nadzieję, że tutaj już zasilanie nie musi być osobne

    0
  • #13 12 Cze 2016 16:30
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    tomasz249 napisał:
    Czyli ten BD140 zamienić na jakiś MOSFET typu "P"?

    Tak, dodatkową zaletą tego będzie brak ograniczenia Uwy - gdyż MOSFET ma z reguły wysokie Vgsth (i taki tu trzeba zastosować o Vgsth=2-4V) - sporo wyższe niż Ube bipolarnego i uwy WO może być o te 4V niższe od Uzas.
    tomasz249 napisał:
    Co to da gdy będzie osobne zasilanie?

    Nie tyle osobne co wyższe - dlatego osobne.
    Opisałem to, na wykłady tu nie ma miejsca, jeśli nie rozumiesz to doczytaj o wzm. operacyjnych i relacjach Uwy w zależności od Uzas.

    0
  • #14 12 Cze 2016 18:08
    tomasz249
    Poziom 13  

    Na jakieś inne parametry trzeba zwracać uwagę przy doborze MOSFETa?
    Z MOSFET-em też trzeba by zastosować wyższe napiecie do zasilania WO?
    Jeśli tak to chyba zdecydowałbym się na wzmacniacz R2R- będzie łatwiej.

    0
  • #15 12 Cze 2016 18:36
    rb401
    Poziom 33  

    [quote="tomasz249"]Jeśli tak to chyba zdecydowałbym się na wzmacniacz R2R- będzie łatwiej.

    Nie musi być R2R. Ale decydując się na LM4558 (czyli de facto kultowy 741) troszkę utrudniłeś sobie sprawy.
    Choć w zasadzie, nie widzę jakiś dużych przeszkód i powinno dać radę zrobić na tej kości.

    Naszkicowałem dla ułatwienia dyskusji koncepcję, jak się domyślam, wybraną przez Ciebie (ale nic nie chcę narzucać):


    źródło prądowe na wzmacniaczu operacyjnym



    Edytuj

    Zakładając zasilanie 15V i prąd źródła 20mA.

    I tak po kolei.
    Napięcie na oporniku R4 wybierasz np. 4V (rezultat przyjęcia mniejszej wartości już znasz). Czyli Ub = 11V.
    Wtedy by wysterować mosfeta wzmacniacz musi dać na bramkę napięcie niższe od napięcia drenu o wartość wynikającą z parametrów danego mosfeta (dla określonego prądu kanału, tu 20mA ). Dla pospolitego BS250 to gdzieś ok. 4,5V. Czyli Uc = 6,5V
    Ten wzmacniacz powinien bez kłopotu to napięcie (lub nawet niższe) osiągnąć, tym bardziej że pracuje bez obciążenia (choć niestety nie ma dokładnych danych tej kości przy pracy z jednym napięciem).
    Tak że myślę że jest pewien zapas, a jeśli użyć innego mosfeta to warto tylko rzucić okiem do DS czy napięcie bramka-źródło przy 20mA nie jest jakieś ekstremalnie duże.

    0
  • #16 12 Cze 2016 18:55
    tomasz249
    Poziom 13  

    Koncepcja się zgadza.
    Można by tu użyć 12V zamiast 15?
    To jest tani WO, jeśli miało by lepiej działać to moge go zmienić. LM324 byłby lepszy? (Mam taki)

    0
  • #17 12 Cze 2016 19:31
    rb401
    Poziom 33  

    tomasz249 napisał:
    Można by tu użyć 12V zamiast 15?


    W takim przypadku szacunkowe napięcie na wyjściu wzmacniacza będzie gdzieś z 3,5V i w zasadzie ten LM4558 powinien dać radę i mieć jeszcze jakiś margines, choć tak do końca nie wiadomo dokładnie ile tego marginesu jest. Po prostu był projektowany do podwójnego zasilania i producent za bardzo nie wnika w dokumentacji jak się zachowa
    przy innym wykorzystaniu.

    tomasz249 napisał:
    LM324 byłby lepszy? (Mam taki)



    LM324 może nie tyle byłby lepszy w tym konkretnym zastosowaniu jako wzmacniacz, ale lepiej udokumentowane jest jego zachowanie w pobliżu ujemnego zasilania, co daje pewien komfort (mniejsza niepewność) przy oszacowaniach. Nieobciążony potrafi zejść prawie do zera, co w Twoim projekcie np. zwiększa margines projektowy na napięcie "robocze" bramka-źródło mosfeta, czyniąc dobór mosfeta mniej krytycznym.

    0
  • #18 12 Cze 2016 19:59
    tomasz249
    Poziom 13  

    no to może pokusić się o zasilanie symetryczne? I zrobić je np. na MC34063
    Opłaca sie kombinować?
    Tak jak piszesz powinien działać. Jak to przetestuje to dam znać jak działa ale osobiście wole pewne rozwiązania niż poleganie na WO za 50gr

    Posługując sie tym schematem mam dobrać wartości rezystorów dla TL431?
    Rozumiem że przydała by sie tolerancja 1%
    źródło prądowe na wzmacniaczu operacyjnym

    0
  • #19 12 Cze 2016 20:21
    rb401
    Poziom 33  

    tomasz249 napisał:
    Opłaca sie kombinować?


    Nie polecam. Niepotrzebna komplikacja (i źródło następnych dylematów).

    Moja propozycja.
    Zostawić ten wzmacniacz co jest. Uruchomić z mosfetem i przetestować zgodność z Twoim wymaganiem.
    Jeśli źródło działa ok to zmierzyć napięcie w p. C, co da pojęcie ile wymaga wysterowanie mosfeta.
    Następnie obniżyć prowizorycznie (np. przykładając opornik do TL431) napięcie w p. A o powiedzmy 1,5V i zmierzyć czy w p. B jest dalej dokładnie tyle co w p. A. Równość tych dwóch napięć da nam pewność że układ nadal pracuje poprawnie.
    Jeśli ten test pójdzie ok, to będziesz miał pewność że masz co najmniej 1,5V marginesu na napięciu wyjściowym wzmacniacza na wszelkie odchyłki parametrów (temperatura, zasilanie itp. ).

    tomasz249 napisał:
    Posługując sie tym schematem mam dobrać wartości rezystorów dla TL431?
    Rozumiem że przydała by sie tolerancja 1%


    Według mnie to utrudnianie sobie życia. Tym bardziej że same TL431 mają rozrzut. Po prostu liczysz prowizorycznie wartości dla takich oporników które masz pod ręką. A ostatecznie regulujesz źródło prądowe jako całość, doregulowując (masz trzy opory w układzie decydujące o prądzie) przez dokładanie dodatkowych oporników równolegle do istniejących.
    Lub zastąpienie któregoś z oporników układem szeregowym opornika i potencjometru montażowego.

    0
  • #20 12 Cze 2016 20:50
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    rb401 napisał:
    LM4558 powinien dać radę i mieć jeszcze jakiś margines, choć tak do końca nie wiadomo dokładnie ile tego marginesu jest. Po prostu był projektowany do podwójnego zasilania i producent za bardzo nie wnika w dokumentacji jak się zachowa

    To jest dokładnie opisane w datasheet, pisałem o tym w poście nr 10.
    Jeżeli zastosować MOSFET o odpowiednio wysokim Vgsth, to znika problem Uwy WO i nawet nie trzeba zwiększać napięcia na R4.
    To załatwiłoby problem z Uwy WO, ale nadal jest problem z Uwe WO, przy czym komplikuje się to gdyż musimy przewidzieć regulację tego napięcia Uwe (prądu źródła).

    0
  • #21 12 Cze 2016 23:47
    tomasz249
    Poziom 13  

    rb401 napisał:
    Po prostu liczysz prowizorycznie wartości dla takich oporników które masz pod ręką.

    Co do wzoru: skąd mam wziąć Uref?
    trymer01 napisał:
    Jeżeli zastosować MOSFET o odpowiednio wysokim Vgsth, to znika problem Uwy WO i nawet nie trzeba zwiększać napięcia na R4.

    Polecasz jakiś MOSFET do tego celu?

    0
  • #23 13 Cze 2016 02:53
    rb401
    Poziom 33  

    tomasz249 napisał:
    Co do wzoru: skąd mam wziąć Uref?


    Jak zawsze. Stąd skąd się bierze takie rzeczy, czyli z datasheet. Jakby co to 2,5V.


    tomasz249 napisał:
    trymer01 napisał:
    Jeżeli zastosować MOSFET o odpowiednio wysokim Vgsth, to znika problem Uwy WO i nawet nie trzeba zwiększać napięcia na R4.

    Polecasz jakiś MOSFET do tego celu?


    Wtrącę tu tylko że wymóg wysokiego Ugs(th) jest już raczej nieaktualny w świetle przyjęcia koncepcji "dużego" napięcia na oporniku. Wręcz może przeszkadzać.
    Tak że dobór tego mosfeta nie jest jakiś krytyczny, a bardziej jest kwestią który typ jest wygodniej dostępny. Z takich dostępnych w "sklepiku za rogiem" to mogę dać przykład np. BS250 czy BSS92 ale wobec tego że wymagane parametry są w tym zastosowaniu bardzo łagodne (Umax 12V, Imax 20mA, Rkan <350Ω, Pmax >160mW itd. ), podejdzie pewno mnóstwo innych typów.

    0
  • #24 13 Cze 2016 17:08
    Fredy
    Poziom 27  

    A nie lepiej użyć LM317 z jednym rezystorem?
    Prosto, tanio i działa bezbłednie.

    0
  • #25 13 Cze 2016 17:35
    rb401
    Poziom 33  

    Fredy napisał:
    A nie lepiej użyć LM317 z jednym rezystorem?



    Z LM317 nie zrobi się źródła kilkumiliamperowego (z powodu "Minimum load current to maintain regulation" mającego górną wartość 10mA).
    A autor wątku, przynajmniej odnoszę takie wrażenie, jeszcze się nie zdecydował konkretnie jaki prąd chce.
    Te 20mA przewijające się wyżej to tylko przyjęta prowizorycznie wartość maksymalna.

    0
  • #26 13 Cze 2016 19:19
    tomasz249
    Poziom 13  

    Więcej nie planuję, myślę,że nawet 1mA wystarczy. Wydaje mi się ,że do mojego celu obojętny jest prąd (byle nie rzędu amperów) a ważna jest precyzja.

    0
  • #27 14 Cze 2016 23:28
    tomasz249
    Poziom 13  

    Zmontowałem na stykówce układ uwzględniając potrzebne zmiany.
    Na razie stosowałem TL431 lecz 7805 jako napięcie odniesienia, wykorzystałem powtórnie BD140 ale dałem większy rezystor.
    Napięcie podane na tranzystor to 12,7V; napięcie odniesienia do wejścia "+" 5,08V a napięcie zasilania scalaka 16,8V.
    Gdy dałem rezystor 470Ω (wyliczony prąd 16mA) to przy mniejszym obciążeniu napięcia na wejściach odwracającym i nieodwracającym nie były równe.
    Dla prądu około 1mA dałem rezystor 8,2kΩ i wtedy maksymalny prąd jaki mógł popłynąć to 938µA. Od 750µA napięcie na kolektorze zaczyna spadać ( max ma 5,07V) i przy 900µA ma 5,03V. Przy większym obciążeniu prąd pozostaje 938µA a napięcie spada.
    To jest jakiś błąd WO ,że poniżej prądu "znamionowego" od pewnego momentu napięcie zaczyna powoli maleć? Da się to jakoś ustabilizować?
    Oraz czy jako napięcie odniesienia mogę dać mniej niż 5v? Uwzględniając to,że na emiter i zasilanie trzeba dać wyższe napięcia chciałbym układ zasilać z 12V (+ ew. stabilizatory)

    0
  • #28 15 Cze 2016 08:03
    rb401
    Poziom 33  

    tomasz249 napisał:
    To jest jakiś błąd WO ,że poniżej prądu "znamionowego" od pewnego momentu napięcie zaczyna powoli maleć? Da się to jakoś ustabilizować?



    Aby nie wprowadzać Cię nieświadomie w błąd doradzając tak na odległość, przebadałem tak jak Ty na stykówce ten układ, znalazłem jakiś 4558 (ma prawie 30 lat) i BD136. Przetestowałem też wariant z mosfetem (BSS92, nawet ma tą samą kolejność nóg co BD).

    Zasilanie 12V (kość i rezystor źródła), napięcie wejściowe 5V (względem masy, minusa). Testowałem dwa zakresy prądowe dla opornika 8,25kΩ, i 330Ω.

    Obserwacje:

    Układ stabilny "jak skała" (brak mierzalnych zmian prądu) w zakresie napięć na obciążeniu od 0V do prawie 5V. Z mosfetem prąd jest stabilny do 4,9V z z BD do 4,7V.

    Stabilizowany na obciążeniu prąd w wersji BD jest ok. 1/80 mniejszy niż w wersji mosfet (która posiada całkowitą zgodność ze wzorem), przy niezmienionych innych warunkach. Jest to zupełnie zgodne z zasadą pracy takiego źródła z tranzystorem bipolarnym. Po prostu do prądu płynącego przez opornik wyznaczający prąd, dochodzi dodatkowo prąd bazy, którego praktycznie brak przy mosfecie. Ale ta cecha wersji BD nie miała wpływu na jakość stabilizacji prądu (ale nie badałem czynników mogących mieć wpływ na sam prąd bazy np. temperatura BD).

    Układ na stykówce przy tak dokładnych pomiarach, trochę z początku "świrował" i działał chwilami niestabilnie. Dopiero poruszanie i "docieranie" elementów do styków zlikwidowało te niedogodność. Choć z początku odniosłem wrażenie że rzeczywiście coś nie tak na poziomie projektu.

    Napięcia na wejściach operacyjnego w całym zakresie kiedy działała stabilizacja (czyli do prawie 5V na obciążeniu) praktycznie dokładnie jednakowe. Różnica wynosiła tylko koło 3mV, czyli w granicach offsetu podanego w DS.

    Napięcie bramka źródło mosfeta (BSS92) wynosiło 1,25V dla mniejszego prądu, a 1,92V dla większego, czyli ładnie, lepiej niż wyszło mi z szacunków.

    Rozdzielanie zasilań na dwie wartości osobno do zasilania kości i źródła jako takiego raczej zbędne. Zasilając z 12V wszystko nie stwierdziłem by to coś pogarszało. Margines i tak był duży bo 7V. Ale nie testowałem innych kombinacji napięć.

    I chyba tyle wrażeń.

    Tak że po tych moich testach, proponowałbym powalczyć dalej z tym co masz, bo układ jest ok.

    Tylko mam dwie sugestie.

    Przypomnę że wartość prądu zależy od napięcia wejściowego, ale branego względem plusa zasilania ( V+ - Vin we wzorze). To że stabilizujesz na 7805 i nawet jeśli on trzyma napięcie dobrze, to jeśli pływa Ci zasilanie (a konkretnie ten punkt gdzie jest opornik od góry) to dokładność stabilizacji się rozjedzie.

    Przypomnę o blokowaniu zasilania wzmacniacza jak najbliżej kości np. 100nF. Jakieś oscylacje czy zakłócenia chodzące po zasilaniu mogą spowodować że układ będzie działał dziwnie.

    0
  • #29 15 Cze 2016 12:45
    tomasz249
    Poziom 13  

    rb401 napisał:
    Przypomnę że wartość prądu zależy od napięcia wejściowego, ale branego względem plusa zasilania ( V+ - Vin we wzorze). To że stabilizujesz na 7805 i nawet jeśli on trzyma napięcie dobrze, to jeśli pływa Ci zasilanie (a konkretnie ten punkt gdzie jest opornik od góry) to dokładność stabilizacji się rozjedzie.

    Przypomnę o blokowaniu zasilania wzmacniacza jak najbliżej kości np. 100nF. Jakieś oscylacje czy zakłócenia chodzące po zasilaniu mogą spowodować że układ będzie działał dziwnie.

    Więc podstawiając we wzorze: (12,8-5,08) gdzie U+ = 12,8V; Uin=5,08V względem masy, robię dobrze?
    Zasilanie nie powinno pływać bo zasilam to z zasilacza laboratoryjnego.
    Co do polaryzacji WO to coś jeszcze, czy tylko ten 1 kondensator przy scalaku? (przy scalaku nie dałem, tylko na szynie zasilania były 100n+100u)

    Co do schematu wrzuconego przez Ciebie: zasilanie TL431- R3 służy zapewne do wspomnianego przepływu prądu 1mA. Wystarczy go dobrać z prawa Ohma: czyli 12kΩ?
    Będę chciał zamienić BD140 na mosfeta, tam gdzie emiter mam podłączyć źródło?

    0
  • #30 15 Cze 2016 15:55
    rb401
    Poziom 33  

    tomasz249 napisał:
    Więc podstawiając we wzorze: (12,8-5,08) gdzie U+ = 12,8V; Uin=5,08V względem masy, robię dobrze?


    Dobrze. Właśnie te 7,72V jest właśnie tym napięciem, które decyduje o stabilizowanym prądzie. Ja też do prób użyłem dwóch stabilnych zasilań względem masy, minusa (12V, 5V), bo mi było to wygodne.

    Ale jeśli chodzi o utworzenie tylko jednego elementu odpowiedzialnego za to napięcie (jak ten TL431) to chodzi tu głównie o stronę praktyczną. Łatwiej zadbać o stabilność jednego źródła napięcia odniesienia, niż dwóch naraz. Po prostu lepsze, pewniejsze rozwiązanie pod względem zapewnienia precyzji.

    Ta wartość ~7V wydaje mi się nawet lepsza od 4V przyjętego prowizorycznie tu gdzieś wyżej. Pod zasilanie złącza PN układ ma dostatecznie duży margines. Do prób łączyłem szeregowo dwie diody jako obciążenie i mierzyłem ewentualne zmiany prądu, zwierając te diody (czyli skokowo zmieniając oporność obciążenia). I nic. Zupełnie. Prąd ani drgnął.


    tomasz249 napisał:
    Co do polaryzacji WO to coś jeszcze, czy tylko ten 1 kondensator przy scalaku? (przy scalaku nie dałem, tylko na szynie zasilania były 100n+100u)


    Blokowanie zasilania kondensatorem w zasadzie stosuje się prewencyjnie, a nie tylko w razie kłopotów. Sprawdzałem ten układ bez blokowania i z blokowaniem jednym 100nF, nie było akurat jakieś różnicy. Ale podatność na oscylacje z powodu braku blokowania, zależy od wielu czynników (długość i ułożenie przewodów, szumy na zasilaniu itd. ), które nie tak prosto jest w praktyce określić. Czyli lepiej dać, nawet jeśli w danym momencie się nic złego nie dzieje.

    tomasz249 napisał:
    Co do schematu wrzuconego przez Ciebie: zasilanie TL431- R3 służy zapewne do wspomnianego przepływu prądu 1mA. Wystarczy go dobrać z prawa Ohma: czyli 12kΩ?


    Tak. Ale jeszcze ważna uwaga. Przez ten R3 płynie prąd nie tylko samego TL431 ale i też oporników R1, R2. Tak że po policzeniu oporników dzielnika przy TL431, liczymy R3 na sumę prądów tych oporników i tego prąd potrzebnego TL431. Oczywiście dla zachowania marginesu i wygody dobrania opornika, można przyjąć dla TL431 większą wartość od katalogowego minimum np. 2mA (górna granica to 100mA). Dla działania bez różnicy.

    tomasz249 napisał:
    Będę chciał zamienić BD140 na mosfeta, tam gdzie emiter mam podłączyć źródło?


    Tak.

    0