Precisión CC CV circuito o fuente de alimentación

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Quiero diseñar un circuito CC / CV (corriente constante / voltaje constante) en el que pueda establecer el límite de voltaje o límite de corriente con el rango DAC de 0 a 5V. Sé cómo diseñar circuitos CC variables y CV:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Aquí está mi problema, necesito diseñar un voltaje constante programable bastante preciso y un circuito de corriente constante (la salida debe ser 0.1% y dentro de los 100uV de la entrada DAC) la porción de corriente constante también necesita una precisión similar y poder generar 200mA a 0V a 7V.

También tengo requisitos de temperatura y requisitos de ruido, así que construiré esto con amplificadores operacionales de bajo ruido tempco opamps. No estoy tan preocupado por eso ahora. En este momento estoy tratando de encontrar una buena topología de circuito, que en toda la literatura que tengo este tipo de circuito no está cubierta. No quiero usar un DC a DC debido a la ondulación.

¿Qué es una topología de circuito que puedo usar para construir un circuito CC / CV de precisión?

(También podría usar un LDO de precisión si fuera necesario) Puntos de bonificación si puede generar y hundir corriente, puedo construir los rieles alrededor del circuito.

Pico de voltaje
fuente
No se puede diseñar sin TODAS LAS ESPECIFICACIONES . 0.1% vs Trange? también respuesta de paso de carga si la hay, error de regulación de carga si la hay, ruido RMS con cambios de carga vs f, y cualquier otra especificación relevante. Tiempo de respuesta del bucle dentro de 0.1% Pls revisa las especificaciones en un formato conciso en cuestión
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
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@ Tony puedo diseñar sin especificaciones ambientales. Por lo general, los circuitos de control de temperatura, con un disipador de calor a
Voltaje pico
También se puede elegir entre TC Vref y Vref al horno. El punto es que los pls agregan más especificaciones, de lo contrario, puede ser una pérdida de tiempo -50 + 70C
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
–55 ° C / 210 ° C (también es posible) ¿Latencia de paso de carga? Los factores de error deben incluir la sensibilidad al cambio de calor de soldadura cuando el 0.1% es la especificación general
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
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Llegaré allí cuando llegue allí, en este momento quiero una topología
Voltaje pico

Respuestas:

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Si desea precisión, entonces su fuente CC no la corta, con el transistor alfa y todo.

La forma clásica de hacerlo es con dos bucles.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Tanto el voltaje como la retroalimentación actual se escalan y se refieren a tierra, y se comparan con sus DAC, y las comparaciones OR en el control de salida, sugieren un Darlington por conveniencia. Cualquiera que sea el bucle 'terminado', tira hacia abajo el colector y regula la salida.

Tenga en cuenta que la estabilidad debe mantenerse, es decir, diseñada para, por lo que la comparación se realiza con ganancia baja. Si se necesita una alta ganancia para la precisión, agregue un integrador en el bucle. Supongo que eso tendría que venir después del control O, de lo contrario el integrador inactivo se saturaría y tardaría mucho tiempo en recuperarse cuando sea necesario para hacerse cargo.

Con su bajo voltaje y requisito de corriente, todo lo que necesita es un suministro lineal.

Neil_UK
fuente
Me doy cuenta de que podría sustituir un LDO o mosfet por el BJT, pero eso cambiará algunos aspectos del diseño. Si está utilizando un BJT para la fuente actual, ¿el amplificador operacional no compensará lo que esté haciendo el BJT?
Voltaje pico
¿Te refieres a mi circuito, o tu circuito, no entiendo la pregunta?
Neil_UK
Me refería a esto: "Si quieres precisión, entonces tu fuente CC no la corta, con el transistor alfa y todo".
Voltaje pico
1
@ laptop2d Estoy bastante seguro de que quiere decir que la corriente base del BJT en el suministro de corriente constante que propuso omite la resistencia de detección de corriente. Una corriente extra fluirá desde el opamp a la carga, inversamente proporcional en magnitud al factor de amplificación del transistor (alfa), y el opamp no tiene forma de compensarlo.
jms
Lo veo ahora, gracias por eso. Supongo que podría poner el sentido de la corriente después del BJT y hacer una detección de corriente diferencial como lo sugiere esta publicación
Voltaje pico el
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Bien, entonces lo que sugiero es en realidad dos bucles: bucle de corriente sobre bucle de voltaje. Eso significa que tiene un comando actual (que será un límite), luego un comando de voltaje. La salida al DAC es máxima (comando de voltaje / salida del circuito de corriente). Entonces, siempre que no se alcance el límite de corriente, el circuito de corriente está saturado y no interfiere. Lo único que tienes que hacer es medir el voltaje y la corriente, que es algo bastante básico.

Según el circuito, bueno, no dijo una palabra sobre los requisitos de voltaje / corriente. Entonces, tal vez la forma más simple es un seguidor de emisor para la amplificación de potencia del DAC y una resistencia de detección de corriente muy pequeña para la medición de corriente.

Dependiendo de su aplicación y los componentes digitales disponibles, puedo sugerir ADC sigma-delta para medir la corriente. Algunos tienen PGA incorporado muy agradable y muy preciso, por lo que podrá ajustar el sistema muy bien.

Tan esquemático está abajo. U3 es tu microcontrolador. En cierto sentido, todo el sistema es similar a uno de la otra respuesta, pero el bucle actual debería ser más fácil de ajustar, pero tendrá un ancho de banda menor.

Lo sentimos, el amplificador instrumental INST; También olvidé una resistencia en la base, pero la tienes.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Varias palabras más sobre el comportamiento del sistema. Si todo se hace correctamente, el circuito de corriente comenzará desde cero y aumentará el voltaje lentamente hasta el comando de voltaje. Pero si el sistema funciona normalmente en modo CC, hay algunos casos especiales. Si la carga se desconecta repentinamente, luego se vuelve a conectar, por algún tiempo puede estar por debajo de la corriente por encima del límite. Por lo tanto, puede ser importante detectar la carga desconectada y restablecer el loopm PID actual

Gregory Kornblum
fuente
Dije algunas cosas sobre los requisitos de voltaje y corriente. ¿Crees que podrías dibujar un circuito de ejemplo con la herramienta?
Voltaje pico
Sí, me perdí los números. Bien, trabajando en el circuito.
Gregory Kornblum
¡Hecho! 123456789
Gregory Kornblum
Computadora portátil, ¿sabe cómo organizar el bucle de corriente en el microcontrolador?
Gregory Kornblum
Sí, un problema es que los ingenieros de software que funcionan con lo que no son buenos con la materia en tiempo real, así que no sé si me gustaría utilizar 'firmware en el bucle'
Tensión de Spike
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- Dependiendo de las especificaciones del sistema, de lo contrario NO usaría DAC sino PWM de 10 bits (1024)

- Elegiría <= 0.1% Vref y elegiría CC y CV del lado alto lineal

esquemático

CC loop invertido por apresurado esquema (lo siento)

elija k = 0 a 1 para CC = x al máximo

Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
fuente
Tony, ¿podrías explicar el circuito?
Gregory Kornblum
Es un diseño clásico de LDO que lee cualquier hoja de datos. OA1 es un amplificador Isense con una caída de 100 mV y OA3 es Vreg, mientras que OA2 es un registro Imax. solo con control hacia abajo. La clave es no usar un DAC costoso o menos preciso.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
¡Maldita sea, eres inteligente! ¿Dibujó todo esto usted mismo y sin esquemas?
Keno
después de 40 años puedo hacer esto en mi cabeza ... justo ahora aquí
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
Entonces, ¿por qué lo dibujarías?
Gregory Kornblum
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Después de buscar mucho más, encontré un circuito más de eevblog que pensé que me gustaría agregar a la lista porque es interesante. En lugar de usar diodos en una configuración tipo 'max', usa un mosfet y un diodo para cambiar de CV a CC.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Pico de voltaje
fuente
curiosamente casi idéntica a la mía con cruce de diodos y configuración IA, pero tengo dudas con una precisión del 0.1%
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
No del todo, el suyo no usa un mosfet y un diodo para seleccionar entre voltajes, usa un amplificador operacional que tendría un desplazamiento. Este le daría una ruta de retroalimentación más directa sin compensaciones para la retroalimentación de voltaje cuando no esté en modo CC. Además, este utiliza un BJT, no un mosfet para el limitador de corriente principal.
Voltaje pico
sí, tiene una Q (FET) adicional en lugar de diodo con alta ganancia que causa problemas potenciales de estabilidad,
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
Pensé en incluirlo en la lista
Voltage Spike
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Hay al menos dos errores en el esquema: OA1 está invertido (la retroalimentación de voltaje y corriente debe ser negativa), y M1 debe ser una parte del modo de mejora del canal P (debe conducir cuando la salida de OA3 es baja y debe bloquear cuando es alto). Actualmente M1 es un MOSFET de modo de mejora de canal N.
jms