Circuit ou alimentation CC CC de précision

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Je veux concevoir un circuit CC / CV (courant constant / tension constante) dans lequel je peux définir la limite de tension ou la limite de courant avec la plage 0 à 5V du DAC. Je sais concevoir des circuits CC et CV variables:

schématique

simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab

Voici mon problème, j'ai besoin de concevoir un circuit à tension constante et à courant constant assez précis et programmable (la sortie doit être de 0,1% et à moins de 100uV de l'entrée DAC), la partie à courant constant a également besoin d'une précision similaire et de pouvoir se procurer 200mA à 0V à 7V.

J'ai également des exigences de température et de bruit, donc je vais construire cela avec des amplis op à faible tempco. Je ne suis pas si inquiet à ce sujet maintenant. En ce moment j'essaye de trouver une bonne topologie de circuit, qui dans toute la littérature que j'ai ce type de circuit n'est pas couverte. Je ne veux pas utiliser de DC à DC à cause de l'ondulation.

Quelle est la topologie de circuit que je peux utiliser pour construire un circuit CC / CV de précision?

(Je pourrais également utiliser un LDO de précision si nécessaire) Points bonus s'il peut générer et absorber du courant, je peux construire les rails autour du circuit.

Pic de tension
la source
Impossible de concevoir sans toutes les spécifications d'env. 0,1% par rapport à Trange? également la réponse de l'étape de charge, le cas échéant, l'erreur de régulation de la charge, le cas échéant, le bruit RMS avec les changements de charge par rapport à f, et toutes autres spécifications pertinentes. Temps de réponse de la boucle à 0,1% Pls réviser les spécifications dans un format concis en question
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
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@Tony Je peux concevoir sans spécifications environnementales. J'utilise généralement des circuits de contrôle de la température, avec un dissipateur thermique à 30C constant
tension
On peut également choisir entre TC Vref et Vref étuve. le point est que les pls ajoutent plus de spécifications, sinon cela peut être une perte de temps -50 + 70C?
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
–55 ° C / 210 ° C (possible aussi) latence de pas de charge? Les facteurs d'erreur doivent inclure la sensibilité au décalage thermique de la soudure lorsque 0,1% correspond aux spécifications globales
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
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J'y arriverai quand j'y serai, maintenant je veux une topologie
Voltage Spike

Réponses:

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Si vous voulez de la précision, votre source CC ne le coupe pas, avec le transistor alpha et tout.

La façon classique de le faire est avec deux boucles

schématique

simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab

La tension et le retour de courant sont mis à l'échelle et référés à la terre, et comparés à vos DAC, et les comparaisons OU dans le contrôle de sortie, suggèrent un darlington pour plus de commodité. Quelle que soit la boucle qui dépasse, tire le collecteur vers le bas et régule la sortie.

Notez que la stabilité doit être maintenue, c'est-à-dire conçue pour, donc la comparaison se fait avec un gain faible. Si un gain élevé est nécessaire pour la précision, ajoutez un intégrateur dans la boucle. Je suppose que cela devrait venir après le contrôle OU, sinon l'intégrateur inactif saturerait et mettrait beaucoup de temps à récupérer quand il le fallait pour prendre le relais.

Avec vos besoins en basse tension et en courant, une alimentation linéaire est tout ce dont vous avez besoin.

Neil_UK
la source
Je me rends compte que je pourrais substituer un LDO ou un mosfet au BJT mais cela changera certains aspects de la conception. Si vous utilisez un BJT pour la source actuelle, l'ampli op ne compensera-t-il pas ce que fait le BJT?
Voltage Spike
parlez-vous de mon circuit, ou de votre circuit, je ne comprends pas la question?
Neil_UK
Je faisais référence à ceci: "Si vous voulez de la précision, alors votre source CC ne le coupe pas, avec le transistor alpha et tout".
Voltage Spike
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@ laptop2d Je suis sûr qu'il veut dire que le courant de base du BJT dans l'alimentation en courant constant que vous proposez saute la résistance de détection de courant. Un courant supplémentaire circulera de l'ampli op à la charge, inversement proportionnel en amplitude au facteur d'amplification du transistor (alpha), et l'opamp n'a aucun moyen de le compenser.
jms
Je le vois maintenant, merci pour cela. Je suppose que vous pourriez mettre le sens du courant après le BJT et faire une détection de courant différentiel comme ce post le suggère
Voltage Spike
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OK, donc ce que je suggère est en fait deux boucles: boucle de courant sur boucle de tension. Cela signifie que vous avez une commande de courant (qui sera une limite), puis une commande de tension. La sortie vers le DAC est maximale (commande de tension / sortie de boucle de courant). Ainsi, tant que la limite de courant n'est pas atteinte, la boucle de courant est saturée et n'interfère pas. La seule chose que vous avez à faire est de mesurer la tension et le courant, ce qui est assez basique.

Selon le circuit, vous n'avez pas dit un mot sur les exigences de tension / courant. Donc, le moyen le plus simple est peut-être un émetteur suiveur pour l'amplification de la puissance du DAC et une très petite résistance de détection de courant pour la mesure du courant.

Selon votre application et les composants numériques disponibles, je peux suggérer des CAN sigma-delta pour mesurer le courant. Certains ont un PGA intégré très agréable et très précis, vous pourrez donc régler très bien le système.

Donc, le schéma est ci-dessous. U3 est votre microcontrôleur. Dans un sens, l'ensemble du système est similaire à l'un de l'autre réponse, mais la boucle de courant devrait être plus facile à régler, mais aura une bande passante inférieure.

Désolé, l'ampli INST-instrumental; a également oublié une résistance sur la base, mais vous l'obtenez.

schématique

simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab

Encore quelques mots sur le comportement du système. Si tout est fait correctement, la boucle de courant commencera à zéro et augmentera lentement la tension jusqu'à la commande de tension. Mais si le système fonctionne normalement en mode CC, il existe des cas particuliers. Si la charge est soudainement déconnectée, puis reconnectée, pendant un certain temps, elle peut être sous un courant supérieur à la limite. Il peut donc être important de détecter la charge déconnectée et de réinitialiser la boucle PID actuelle

Gregory Kornblum
la source
J'ai en quelque sorte dit quelques choses sur les exigences de tension et de courant. Pensez-vous que vous pourriez dessiner un exemple de circuit avec l'outil?
Voltage Spike
Oui, j'ai raté les chiffres. OK, je travaille sur le circuit.
Gregory Kornblum
Terminé! 123456789
Gregory Kornblum
Ordinateur portable, savez-vous comment organiser la boucle de courant dans le microcontrôleur?
Gregory Kornblum
Ouais, un problème est que les ingénieurs logiciels avec lesquels je travaille ne sont pas bons avec des trucs en temps réel, donc je ne sais pas si je voudrais utiliser un `` firmware dans la boucle ''
Voltage Spike
2

- selon les spécifications du système, sinon je n'utiliserais PAS le DAC mais plutôt le PWM 10 bits (1024)

- Je choisirais <= 0,1% Vref et choisirais le côté haut linéaire CC et CV

schématique

Boucle CC inversée par un schéma hâtif (désolé)

choisissez k = 0 à 1 pour CC = x à max

Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
la source
Tony, pourriez-vous s'il vous plaît expliquer le circuit?
Gregory Kornblum
C'est une conception LDO classique, lisez toutes les fiches techniques. OA1 est un ampli Isense d'une chute de 100mV et OA3 est Vreg tandis que OA2 est Imax reg. avec contrôle vers le bas uniquement. La clé est de ne pas utiliser un DAC coûteux ou moins précis.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
Merde tu es intelligent! Avez-vous dessiné tout cela par vous-même et sans schémas ??
Keno
après 40 ans, je peux le faire dans ma tête .. juste maintenant ici
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
Alors pourquoi le dessinerais-tu?
Gregory Kornblum
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Après avoir fait beaucoup plus de recherches, j'ai trouvé un autre circuit sur eevblog que je pensais que j'aimerais ajouter à la liste parce qu'il est intéressant. Au lieu d'utiliser des diodes dans une configuration de type «max», il utilise un mosfet et une diode pour passer de CV à CC.

schématique

simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab

Pic de tension
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curieusement presque identique au mien avec le croisement de diodes et la configuration IA, mais j'ai des doutes avec une précision de 0,1%
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
Pas tout à fait, le vôtre n'utilise pas de mosfet et une diode pour sélectionner entre les tensions, il utilise un ampli op qui aurait un décalage. Celui-ci vous donnerait un chemin de retour plus direct sans décalage pour le retour de tension lorsque vous n'êtes pas en mode CC. De plus, celui-ci utilise un BJT et non un mosfet pour le limiteur de courant principal.
Voltage Spike
oui, il a un Q (FET) supplémentaire au lieu d'une diode avec un gain élevé provoquant des problèmes de stabilité potentiels,
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
Je pensais que je le
Voltage Spike
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Il y a au moins deux erreurs dans le schéma: OA1 est inversé (la rétroaction de tension et de courant doit être négative), et M1 doit être une partie du mode d'amélioration du canal P (il doit fonctionner lorsque la sortie d'OA3 est faible et il doit bloquer quand il est haut). Actuellement, M1 est un MOSFET en mode d'amélioration de canal N.
jms