Лабораторный БП PSL-3604

Леонид Иванович

Свой БП я еще не прогонял, так как он не закончен. Но эффект, о котором Вы говорите, у меня, похоже, будет. Для задания выходного напряжения используется 12-разрядный ЦАП, который имеет 4096 квантов. Диапазон выходного напряжения имеет 3600 квантов по 10 мВ. Учитывая тот факт, что из-за цифровой калибровки шкала ЦАП будет использоваться не полностью, количество квантов ЦАП примерно равно количеству шагов установки выходного напряжения. В зависимости от калибровочного коэффициента возможна ситуация, когда один шаг перестройки иногда будет вызывать удвоенное изменение выходного напряжения, или не вызывать изменения вовсе. Чтобы избежать такого эффекта, нужно использовать ЦАП повышенной разрядности. Или использовать специальные приемы повышения разрядности ЦАП. Например, в некоторых телевизионных процессорах для формирования напряжения настройки использовались "полустатические ЦАП", когда код периодически переключался между двумя соседними значениями. Меняя скважность переключения, можно пройти все значения напряжения между соседними квантами ЦАП. Реализовать это можно как простой ШИМ, но лучше как сигма-дельта модулятор.

Реклама

Alex68

Для сравнения или для информации, вот эти выходные напряжения невозможно установить: 0.01, 0.09, 0.17, 0.25, 0.34, 0.42, 0.5, 0.58, 0.66, 0.74, 0.82, 0.91, 0.99, 1.07, 1.15, 1.23, 1.31, 1.39, 1.48, 1.56, 1.64, .... Это только часть. Видно, что между такими выходными напряжениями разница почти всегда 80 мВ. Даже если их заранее задать, то при включении выхода напряжение увеличиться на 10 мВ. То есть задаем скажем 0.5 получаем 0.51.

Реклама

для интересующихся - специальная литература по расчету радиаторов.

Леонид Иванович

Alex68 писал(а):Для сравнения или для информации, вот эти выходные напряжения невозможно установить

Сами по себе эти значения ни о чем не говорят. Если перекалибровать ЦАП, то они станут другими. Смысл в том, что выходную сетку 10 мВ мы пытаемся представить в сетке квантов ЦАП, которая, скажем, 10.1 мВ. При этом и округлять можно по-разному. Вот простая утилита, которая позволяет посмотреть возможности установки напряжения для разных шкал ЦАП:

Реклама

koyodza

Alex68, рад Вас приветствовать здесь.

В PSA2 сейчас реальная дискретность установки напряжения около 0,8мВ для указанных номиналов.
Хотя возможность установки напряжения с дискретностью 1мВ реализована программно, реально конечно же единицы мВ могут плавать, ну и из-за несовпадения шага ЦАП с шагом регулирования в 1мВ будет иметь место тот же эффект пропуска шагов. Однако с дискретностью 10мВ можно установить любое напряжение пока выходной каскад находится в линейном режиме. Есть только сложности с получением малых напряжений, менее 0,5В, они могут немного завышаться. При установленном напряжении 0,1В уход может достигать 10мВ и больше.

Насчёт реальной точности говорить сложно, поскольку нужно для начала определить граничные условия, в которых будет проверяться точность.

Дискретность по току не проверял, расчётная составляет доли мА и зависит от сопротивления шунта и соответственно максимального выходного тока. Дискретность регулировки тока 1мА, она должна соблюдаться. Однако имеются проблемы с малыми токами, поэтому на данный момент минимальный устанавливаемый ток ограничен на уровне 10мА

Самый большой вклад в погрешность измерения тока вносит ТКС шунта и его саморазогрев.

Однако обсуждение особенностей PSA2 не совсем корректно в этой теме, лучше вопросы по нему задавайте в соответствующей теме.

Реклама

Alex68

Леонид Иванович, это был просто пример пропуска шагов, было интересно сравнить с вашим БП. Само по себе это не является проблемой, заявленная точность как установки так и измерения в U8002A "<0.35% + 20 мВ", так что эти погрешности в пределах нормы.

koyodza, да, я решил писать Вам сюда. Скажите, сколько разрядов ЦАП у Вас в БП? Только для сравнения.

Реклама

Леонид Иванович

У меня прошивка еще не готова, поэтому пока рано говорить о возможностях установки выходного напряжения БП. Я пока очень плохо знаю процессор STM32, но если там DMA позволяет без вмешательства процессора загружать в ЦАП "по кругу" коды из заранее подготовленного буфера в памяти, то я реализую сигма-дельта "добавку" к ЦАП, увеличивающую эффективную разрядность, скажем, до 16 бит. Дискретность установки меньше 10 мВ я делать не буду, но эти 10 мВ тогда можно выдерживать достаточно точно - дискретность установки получится около 0.6 мВ. ФНЧ для сигнала ЦАП у меня в схеме предусмотрен, поэтому такие манипуляции с ЦАП вполне допустимы.

Alex68

Если есть ФНЧ, то проблем не будет, если, конечно, не возникнет желания управлять БП от компа с достаточной быстрым изменением выходного напряжения. И опять же для сравнения. Ранее писал, что в U8002A выходное напряжение и ток задается 16ти разрядным ШИМом, формируемым МК, но ошибался. Там для задания используется внешний сдвоенный 12ти разрядный ЦАП, так что эффекты дискретности установки напряжения в вашем БП будут схожими.

Леонид Иванович

Эффекты будут схожими, если буду применять "голый" 12-разрядный ЦАП без программного повышения эффективной разрядности. Быструю перестройку не планировал, наоборот, довольно сильно фильтрую управляющее напряжение, чтобы снизить шумы. В пассивной RC-цепочке на выходе фильтра применяю танталовый конденсатор, чтобы отфильтровать результат микрофонного эффекта керамических емкостей в активном фильтре.

a5021

Леонид Иванович писал(а):если там DMA позволяет без вмешательства процессора загружать в ЦАП "по кругу" коды из заранее подготовленного буфера в памяти, то я реализую сигма-дельта "добавку" к ЦАП

Позволяет. Можно хоть синус туда выводить.

koyodza

ЦАП имеет 12 разрядов с расширением до 16, если не подводит память 240кГц частота, используется подобие алгоритма Брезенгхема, то есть в выходном сигнале ЦАП могут присутствовать составляющие от 15 до 120кГц и их гармоники. Всё фильтруется ФНЧ первого порядка с частотой среза около 500..1000 Гц
Учитывая что фильтруется не ШИМ максимальной амплитуды, а сигнал на уровне 0,025% шкалы, такой фильтрации достаточно.
Alex68 ещё раз напомню, что по особенностям работы PSA2 уже давно существует отдельная тема
http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=11&t=92885
и вопросы по нему лучше задавайте там. Давайте с уважением относиться к Леониду Ивановичу.

Леонид Иванович

koyodza писал(а):используется подобие алгоритма Брезенгхема

Результат работы этого алгоритма не отличается от результата дельта-сигма модулятора первого порядка. Фактически это то же самое, только вид сбоку

Немного разная формализация алгоритмов, поэтому чуть отличаются реализации. Похожий прием (основной ЦАП + добавка) я использовал как-то в ПЛИС (http://leoniv.livejournal.com/87824.html) для формирования напряжения смещения выходного сигнала генератора.

koyodza

Леонид Иванович писал(а):Похожий прием (основной ЦАП + добавка) я использовал как-то в ПЛИС

Насколько я понял, там Вы используете не ЦАП, а ШИМ, который дополняете дрожанием. У меня используется ЦАП, который дрожит между соседними значениями.

Леонид Иванович

Это я понимаю. У меня дрожит между двумя соседними значениями ШИМ основного ЦАП, у Вас - между соседними уровнями основного ЦАП. Разница только в типе основного ЦАП.

Wladimir_TS

Леонид Иванович писал(а):Свой БП я еще не прогонял, так как он не закончен. Но эффект, о котором Вы говорите, у меня, похоже, будет. Для задания выходного напряжения используется 12-разрядный ЦАП, который имеет 4096 квантов. Диапазон выходного напряжения имеет 3600 квантов по 10 мВ. Учитывая тот факт, что из-за цифровой калибровки шкала ЦАП будет использоваться не полностью, количество квантов ЦАП примерно равно количеству шагов установки выходного напряжения. В зависимости от калибровочного коэффициента возможна ситуация, когда один шаг перестройки иногда будет вызывать удвоенное изменение выходного напряжения, или не вызывать изменения вовсе. Чтобы избежать такого эффекта, нужно использовать ЦАП повышенной разрядности. Или использовать специальные приемы повышения разрядности ЦАП. Например, в некоторых телевизионных процессорах для формирования напряжения настройки использовались "полустатические ЦАП", когда код периодически переключался между двумя соседними значениями. Меняя скважность переключения, можно пройти все значения напряжения между соседними квантами ЦАП. Реализовать это можно как простой ШИМ, но лучше как сигма-дельта модулятор.

А может стоит наступить жабе на горло (все-ж прибор не лоу кост делаем) и применить 14 разрядный внешний ЦАП ? Ну например MAX514х 14 разрядов, SPI, хош 3 вольта, хош 5 хош 1полярный, хош 2х полярный, но стоят недешево, но с другой стороны и прочие компоненты дорого стоят. http://datasheets.maximintegrated.com/e ... AX5144.pdf

Минус только - корпус с шагом 0,64 мм, но всего 8 лап, если плата промышленная - распаять реально. А на самодельных, я таких малюток на спину DIPов сажаю с высверленным кристаллом и распаяв тонкими жилками из МГТФ к ногам креплю каплей эпоксидки.

Martin76

Wladimir_TS писал(а):наступить жабе на горло (все-ж прибор не лоу кост делаем) и применить 14 разрядный

Так наступите и примените, и по мотивам PSL-3604 сделайте свой БП, кто ж Вам мешает?

Хатуль_мадан

Wladimir_TS писал(а):Минус только - корпус с шагом 0,64 мм, но всего 8 лап, если плата промышленная - распаять реально. А на самодельных, я таких малюток на спину DIPов сажаю с высверленным кристаллом и распаяв тонкими жилками из МГТФ к ногам креплю каплей эпоксидки.

Жуть то какая!!!

В домашних условиях, обычным паяльником нормально можно распаять 64-ногий МК с шагом 0.5мм (MSP430), а с 8 ногим и подавно.

Wladimir_TS

Martin76 писал(а):
Wladimir_TS писал(а):наступить жабе на горло (все-ж прибор не лоу кост делаем) и применить 14 разрядный
Так наступите и примените, и по мотивам PSL-3604 сделайте свой БП, кто ж Вам мешает?

1:1 я вообще никогда и ничего не повторяю. А тут - вообще-то проект не завершен, автор в творческом поиске - отчего-б не посоветовать.

А что касается пайки - зрение у разных людей разное. На промышленной плате с четко выдержанными зазорами - одно паять, а на сделанной ЛУТом - совсем другое. А уж для макетирования, как я - так третье. Корпус DIP8 - он хорошо в панельку, например, ставиться и панелька - копейки стоит, поинтерисуйтесь на досуге ценой панельки под 8 µMAX

Леонид Иванович

Wladimir_TS писал(а):вообще-то проект не завершен, автор в творческом поиске - отчего-б не посоветовать.

Аппаратно проект завершен, за исключением мелких правок. Не готова только прошивка. Такие кардинальные переделки, как внешний ЦАП, делать поздно.

zöner

Вы пробовали прогнать весь диапазон выходного напряжения с шагом 10 мВ? В U8002A это не получается, хотя там тоже шаг 10 мВ. Некоторые напряжения невозможно установить, только следущее, большее на 10 мВ

сталкивался с нелинейностью при задании напряжения ШИМом (16-бит на STM32) - на нижнем пределе перебор несколько мВ, на верхнем - недобор до 10мВ при установке 3В. Возможно, сказывается разное сопротивление и время вкл/выкл нижнего/верхнего ключа.
Пришлось завести обратную связь на АЦП, грубая настройка прямым заданием ШИМа, потом плавная подстройка по напряжению обр.связи.