Схема ограничения тока

[TripleKill]

Всем привет.
Хочу соорудить цифровое управление ограничением тока для источника питания.
В интернете нашел такую схему:


Вот мой модифицированный вариант:


Имеет право на жизнь? Есть ли варианты получше в качестве исходника? В какую сторону лучше вообще смотреть при проектировании ограничителей тока, особенно в области малых токов?

Спасибо.

[Ivanoff-iv]

Посмотри, что из себя представляет LM358 и подумай над схемой ещё...

[TripleKill]

Доброго дня! А давайте предметнее? RTFM-подход, конечно, самый простой, но с ним и форум не нужен.
LM358 - это операционник. В этой схеме он работает как компаратор. Можно поставить и обычный компаратор.
Но, может быть, у того и другого варианта есть свои плюсы, минусы и ограничения?

[Ivanoff-iv]

Да, правильно, тогда вопрос - зачем на вход одному ОУ/компаратору вешать ещё один?
(в смысле работать то оно будет, но зачем усложнять схему?)
По поводу предметнее - какой по параметрам выход имеет ЦАП?

Добавлено after 3 minutes 12 seconds:
ели ЦАП выдает напряжение - то можно добавить делитель и вернуться к исходной схеме...

[TripleKill]

Суть переделки заключалась в том, что в исходной схеме при малых токах и падение на токоизмерительном резисторе будет совсем малое.
Я это падение напряжения усиливаю и тем самым, надеюсь, делаю лучше характеристики этой схемы в области малых токов. Т.е. компаратор будет сравнивать уже не милливольты, а хотя бы их десятки/сотни. Это к вопросу о втором усилителе, который AD620.
Это также решает вопрос с применением ЦАП - зачем мне выдавать из него милливольты, когда я увеличил шкалу?
Т.е. работаем не с самим dU на шунте, а K*dU, подбирая Rg так, чтобы максимальный ток, на который рассчитана схема, соответствовал максимальному напряжению, выдаваемому ЦАП.

В качестве примера расчета:
1) Допустим, я использую в качестве МК STM32 и опорное будет 3,0 В (оно же максимальное, выдаваемое ЦАП).
2) Условный максимальный ток пусть будет равен 1 А. Если я использую шунт 0,1 Ом, то максимальное падение напряжения на нем будет 0,1 В.
3) Рассчитываю Rg так, чтобы коэффициент усиления AD620 стал равным 30 (0,1*30 = 3,0 вольта, максимальное напряжение ЦАП).
4) Вуаля, компаратор работает с не мизерными напряжениями, меньше влияние шумов и все такое.

А вопрос я задал потому, что с виду оно может и радужно, но вдруг подводные камни есть?

[Ivanoff-iv]

подводные камни в исходной схеме есть и связаны они с правильной разводкой земли...
в твоей схеме нужно очень постараться чтоб с землёй накосячить, но есть другой подводный камень - на каждом элементе происходит хоть и не большая, но задержка сигнала, и чем цепь передачи сигнала длиннее - тем суммарная задержка больше, а чем больше суммарная задержка, тем легче поймать возбуждение схемы
и, кстати, это не режим компаратора т.к. режим компаратора подразумевает 2 крайних состояния "больше" или "меньше", а здесь происходит балансирование между этими крайностями

[TripleKill]

Вот о чем-то таком я и хотел подумать)
Тут как бы да, балансирование, но без ООС, потому вроде как и получается = компаратор, с другой стороны, у компаратора скорость изменения выходного сигнала выше (фронты "прямоугольнее"), потому вроде и не совсем компаратор.
Возбуд, как я понимаю, будет видно при переходном процессе от стабилизации напряжения к стабилизации по току?

[Ivanoff-iv]

а где тут стабилизация по напряжению?

Добавлено after 2 minutes:
нет, возбуд - это незатухающие колебания во всём диапазоне регулирования или только в его части (или даже при определённых условиях, например характер нагрузки) они могут быть связаны с переходным процессом, а могут быть и не связаны...
Если не секрет, что в результате должно получиться?

[TripleKill]

а где тут стабилизация по напряжению?

Тут её нет (вернее, в полной схеме она должна быть, просто конкретно тут не рассматривал), т.к. там все с виду проще - эмиттерный повторитель, умощненный под нужный ток. Если нет задачи получить больше 30 В, то цап+усилок с питанием до 36 В должны сработать)

Если не секрет, что в результате должно получиться?

Когда-то давно я подумывал собрать многоканальный питальник, т.к. у меня завалялся транс с 4 выходными обмотками (2*35 + 2*12, судя по инету).
Сам он небольшой, токи вторички не более 1,1 А, зато не импульсник, фильтр на входе, предохранители с держателями в комплекте были
Вкрутил его в корпус. Кроме того, нашелся дисплей WH4002, который прям хорошо в эту коробку вписывается.

Не так давно мне не хватило имеющегося блока питания, т.к. на нем ±U и фиксированные +5 вольт, а мне надо было ±15 и еще где-то +27 В.
Пришлось придумывать костыли, вот и вспомнил про хотелки)

Есть и другие вопросы по реализации, но они решаемы. Например, если все обмотки независимы, а я хочу управлять всеми 4-мя одним МК, то мало того, что понадобится отдельный ЦАП/АЦП на каждый канал, так еще и гальваническая развязка для управления нужна
Собственно, тут больше спортивного интереса, чем оптимальности и пользы, т.к. с регулировкой резисторами все проще, но так 8 крутилок нужно, а с МК - пару энкодеров)

[Ivanoff-iv]

я бы делал на одном ОУ с делением сигнала от ЦАП.
сам делал именно так - работает хорошо.
одно но - выход на режим стабилизации тока будет довольно медленным (а с 2мя ОУ ещё медленнее) это связано с тем, что ОУ и транзистор находятся в насыщении и выходят на режим регулирования медленно.

Добавлено after 18 minutes 48 seconds:
т.к. 1 ОУ и сразу ключ обеспечивают наименьшие задержки - поэтому и нет внешних цепей ООС... (достаточно внутренних)

[1en2]

для AD620 нужно двухполярное питание в той схеме....

[TripleKill]

Я бы всем ОУ в схеме двухполярное давал, при необходимости несимметричное. Например +33В и -1В для ОУ, задающего уровень напряжения (если БП рассчитывать до 30 вольт). Для остальных - по ситуации, но в любом случае оставил бы отрицательное питание тоже.
Был случай, когда в районе нуля выхода именно из-за однополярности питания нелинейность возникла. Подал небольшое отрицательное питание вместо земли и все стало хорошо.

ОУ и транзистор находятся в насыщении и выходят на режим регулирования медленно

Есть ли смысл в этом случае ставить ОУ с высокой скоростью нарастания сигнала (slew rate)?
Или длительность выхода из насыщения от этого мало зависит?

[1en2]

Про скорость в этой схеме говорить не совсем логично, это регулировка постоянного тока....В смысле возбуда, то я бы рассматривал более стабильный вариант

[Ivanoff-iv]

к сожалению быстрый ОУ придётся тормозить, чтоб не возбуждаляся при работе, ещё желательно, чтобы у него был сильный выход и он мог реко перезарядить затвор полевика...
имхо - лучше совместить сигнал с обоих регуляторов в одном транзисторе, тогда он всегда будет готов к быстрому переключению...
это я к тому, что лучше рассматривать весь лбп целиком чтобы сразу исключить негативные влияния и наоборот выявить и максимально использоуать возможности симбиоза...
но, это всё теория а практики по этим бп полно: как готовых схем с обсуждениями, так и своих поделок в теме про питание...
ПС.схема, приведённая выше будет срабатывать медленно т.к. ей для сработки придётся перезарядить хоть и маленький, но всё-же конденсатор через резистор на приличное в этих цепях напряжение... по грубым прикидкам схема будет тупить не ограничивая ток даже при к.з. примерно 0,2-0,3мс... (потом могу в симуляторе перепроверить)

[TripleKill]

лучше совместить сигнал с обоих регуляторов в одном транзисторе

Не совсем понял, о чем речь.

Сделал небольшой макет с регулировкой и тока, и напряжения. Управляется от встроенного ЦАП STM32F407. Работает, но при малых токах ограничения все сильно греется.
Я так понимаю, что имеющиеся у меня транзисторы 2SC2655 не подойдут в качестве регулятора напряжения, т.к. проблемно будет теплоотвод хороший обеспечить.
И хотя токи будут не более 1 А, лучше и mosfet, и биполярник брать в корпусе TO-220, с металлической подложкой.

Появилась еще такая мысль.
1) В обычной схеме с регулировкой напряжения и тока потенциометрами я задаю максимальный уровень напряжения один раз вначале "сеанса" работы.
2) В этом случае логично, что оба транзистора будут греться, т.к. все, что "сверх" напряжения и тока на нагрузке, они будут рассеивать на себе.
3) Если же у меня есть цифровая регулировка, то я могу при переходе схемы в режим стабилизации по току скинуть напряжение до уровня "напряжение при ограничении тока + N вольт".
4) В этом случае нагрев должен уменьшится, т.к. рассеиваться будет меньше.
5) При снижении тока ниже ограничения (или даже просто при приближении к пределу) возвращаю напряжение на уровень, установленный пользователем.

Конечно, так получается лишняя петля управления, уже совсем не короткая и не аналоговая. Но можно попробовать в качестве опции: хочешь - включай, не хочешь - не включай.

[Ivanoff-iv]

какой транзистор не ставь - нагрев будет одинаков, т.к. он определяется не транзистором, а физическими законами...
идея снижать напряжение работоспособна... но с оговорками
1) ты убережешь от перегрева ограничитель тока, но если у тебя не убавится питающее стабилизатор напряжение (переключение обмоток, например, или какое-то импульсное, например тиристорное регулирование) то вся эта-же энергия выделится на стабилизаторе напряжения;
2)твоя "длинная не аналоговая петля" не помешает ограничивать ток (пофиг, что медленная) т.к. значала сработает ограничитель и начнёт высаживать мощность на себе, но до момента убавления напряжения нагреться он не успеет... а вот при снижении тока, до тех пор, пока не отработает эта петля, у тебя будет некислый провал напряжения на выходе...

про единый транзистор: вот есть у тебя регулятор напряжения, ОУ вырабатывает управляющий сигнал для транзистора, если ОУ токового ограничителя заставить "душить" этот управляющий сигнал, то транзистор регулятора напряжения будет закрываться и при превышении тока...

[TripleKill]

Чем дальше заходит обсуждение, тем больше я понимаю, что проще не изобретать велосипед)

если ОУ токового ограничителя заставить "душить" этот управляющий сигнал

В этом случае "токовый" ОУ должен будет противодействовать сигналу, устанавливающему уровень напряжения. Причем, только в сторону уменьшения, т.е. душить он его должен, а подгонять - нет.
Если за основу взять схему сумматора на ОУ (условно суммируем сигнал управления напряжением и "минус сигнал управления током"), то тогда второй тезис не выполняется, т.к. такой сумматор будет работать в обе стороны. Но, видимо, есть другой способ, о котором я не знаю.

транзистор регулятора напряжения будет закрываться и при превышении тока

В "классической" схеме он вроде как не работает в ключевом режиме, т.е. он должен не то что бы закрываться, а "призакрываться" (управляющий сигнал должен снижаться до отсечки по току).

И вот когда я об этом (плюс остальное обсуждение) думаю, я возвращаюсь к первой мысли из этого поста

Добавлено after 2 hours 6 minutes 36 seconds:

лучше рассматривать весь лбп целиком

Собственно, предлагаю рассмотреть, нарисовал первый вариант схемы. Здесь показан только 1 канал, можно подключить столько, сколько нужно.
В схеме из первого поста в этой теме между выходом "токового" ОУ и его питанием находился резистор 1 кОм. Нужен ли он?

[Ivanoff-iv]

нет, для ОУ резистор не нужен (он нужен для компараторов имеющих выход "открытый коллектор" и умеющих тянуть только вниз)
если интересно, могу ссылку на свою разработку дать - там я пытался собрать свой ЛБП, поначалу практически не имея знаний и собрал наверно почти все грабли... (вот та тема) но в конце вроде вышло неплохо... (финальный вариант сейчас довожу до ума, когда настроение появляется...)
++++++++++++++
вот 2 варианта перевести твою схему на 1 транзистор.
схема А

Спойлер

схема B

Спойлер

схема А мне нравится больше, т.к. в ней более правильно работает вольтметр (кстати в твоей исходной схеме он тоже работает неправильно при ограничении тока), правда транзистор стоит сделать составной чтобы разгрузить ОУ.
(П.С.: R14 надо цеплять не за шунтом, а до, чтобы падение на шунте не сбивало показания вольтметра)
ОС по напряжению лучше взять за транзистором - так ОУ сможет учесть падение на нём.
в схеме B я нарисовал отдельный источник питания для затвора мосфета (не обязательно 15в, главное, чтобы не больше допустимого для мосфета) у тебя в режиме CV на затвор мосфета подаётся порядка 30в он выдержит?

[TripleKill]

В схеме А при КЗ минимальное напряжение на нагрузке не сможет упасть ниже прямого падения на диоде?

По поводу измерителя напряжения согласен, криво вышло)

[Ivanoff-iv]

ну... там с одной стороны падение на диоде (поставь шоттку), а с другой стороны падение на переходе Б-Э транзистора (а то и 2х, если дарлингтон)