Ansteuerung für Kollektorschaltung

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Autor
Ansteuerung für Kollektorschaltung

    







BID = 8273

Benedikt

Inventar

Beiträge: 6241
 

  


Ein Transistor (oder MOSFET) in Kollektorschaltung hängt an 300V.
Die Ausgangsspannung von 0-300V soll jetzt per Gleichspannung 0-10V einstellbar sein.

Bisherige Idee:
Der Transistor bekommt seinen Basisstrom per Widerstand, so dass er immer leitet. Ein weitere Transistor nach Masse entzieht dem Transistor den Basisstrom, so dass die Spannung sinkt.
Ein Operationsverstärker vergleicht die durch 30 geteilte Ausgangsspannung mit der Referenzspannung und steuert so den Transistor an.
Theoretisch geht das, in der Praxis ist das ein wunderbarer Oszillator, der auf einigen MHz schwingt.

Die Ausgangsspannung sollte bei Belastung (max. 0,2A) ziemlich konstant bleiben. 10% Ungenauigkeit sind aber kein Problem, mehr sollte es aber nicht sein.

Hat jemand eine Idee für eine bessere Schaltung, oder einen Tip wie man die Schwingungen weg bekommt ?
Kondensatoren sitzen überall, aber es schwingt immer noch.

BID = 8293

GT

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Beiträge: 37

 

  

Hi,

ich hatte auch mal das Problem mit einem schwingenden Verstärker, bei mir hat es geholfen die Widerstände der OP-Beschaltung kleiner zu machen ( z.B. 10k statt 100k ), so das die Schaltung zwar mehr Strom verbrauchte, aber stabiler wurde (Schwingen war weg).

MfG
GT

BID = 8296

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

Versuchs mal mit einem Emitterwiderstand am Treibertransistor, damit die Verstärkung der Endstufe nicht so abartig hoch wird.

Übrigens kann eine Kollektorschaltung, hinreichend schnelle Transistoren vorausgesetzt, auch für sich allein schon schwingen, wenn an Basis und Emitter sich Abblockkondensatoren befinden "um die Schaltung langsam zu machen".

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Haftungsausschluß:
Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung.
Rechtsansprüche dürfen aus deren Anwendung nicht abgeleitet werden.
Besonders VDE0100; VDE0550/0551; VDE0700; VDE0711; VDE0860 beachten !

[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am  1 Dec 2002 18:07 ]

BID = 8336

Benedikt

Inventar

Beiträge: 6241

Leider funktioniert es immer noch nicht. Sobald eine Last (Motor) dran hängt, dreht der Opamp voll auf, und der Sender (=Regeltransistor) stört den kompletten TV Bereich unterhalb von 100MHz.

Ich glaube ich baue mir lieber ein Schaltnetzteil mit dem 3525. Damit ist der Wirkungsgrad höher, und ich kann die Ausgangsspannung des DAC direkt als Referenz verwenden, und so die Spannung digital von 0-300V in 256 Stufen einstellen.

BID = 8338

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

Viel Glück ! Schaltregler sind auch nicht ohne Tücken.

Kannst Du mal den Sender posten, vielleicht sehe ich ja wo's klemmt ?



[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am  2 Dec 2002 18:53 ]

BID = 8354

Benedikt

Inventar

Beiträge: 6241

Hier ist die Schaltung, aber ich glaube kaum, dass es viel hilft.

Als Emitterwiderstand habe ich schon alles von 0-1k ausprobiert. Aber immer dasselbe. Motor dran, TV Bild weg.

Die Referenzsspannung stammt (bisher) von einem 10k Poti das an einem LM7805 hängt.

Ich hatte schon so ziemlich an jeden Punkt einen Kondensator nach Masse gehängt, aber wie immer: Motor dran, TV Bild...

Auch zwischen Kollektor und Basis von T1 hatte ich schon einen Kondensator (was die Wechselspannungsverstärkung stark reduzieren soll), aber wie immer: Motor dran....



Uploaded Image: 300v.gif

BID = 8448

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

Es sind der Macken reichlich:

1) Die Schaltung enthält einen offensichtlichen Fehler bei der Einkopplung der Referenzspannung. R6 verdirbt nur die Linearität der Einstellung, aber C3 arbeitet in den zwischen 0 und 5k variablen Quellwiderstand der Referenz.

2) Die Typbezeichnung von T1 fehlt. Bist Du sicher, daß er für > 300 V spezifiziert ist ?
Falls nicht, kann er nämlich in einen Lawinendurchbruch geraten, und das allein kann ziemlichen Spektakel bis in den GHz-Bereich produzieren.
Evtl. mal mit deutlich geringerer Eingangsspannung testen.

3) Parallel zu C1, nahe an den Transistoren, solltest Du auch noch einen 100nF Kondensator spendieren.

4) C1 ist zu klein für einen Laststrom von 0,2A bei 300V. Er entlädt sich mit 20V / ms !

5) Ich sehe die Versorgung des Opamps nicht. Da darf ich mir also etwas aussuchen ??

6) Die Ansteuerung des FET ist stark unsymmetrisch.
Runter gehts mit allem Strom den der npn bringt, rauf nur langsam. Das mag im Kleinsignalbereich angehen, aber bei Lastsprüngen wird nicht nur der OPA stark übersteuert, sondern Du hast auch noch zwei verschiedene Zeitkonstanten in der Regelschleife.
Möglicherweise zeigt dann der antike OPA bei Übersteuerung auch noch Inversion.

7) Das eigentliche Übel aber ist die fehlende bzw. falsche Phasenkompensation.
Durch den bei 1) erwähnten Fehler ist sie zu allem Unglück auch noch variabel.
Der Ausgangswiderstand von T1 ist sehr groß und produziert zusammen mit der relativ großen Eingangskapazität des FET in einem weiten Frequenzbereich eine Phasendrehung von fast 90°.
C3 tut das ebenfalls, wegen Ri < 5kOhm aber erst bei höheren Frequenzen.
Du kannst Dir dann leicht überlegen, daß die Schaltung für höherfrequente Wechselspannung positive Rückkopplung hat. (180° gegenüber dem Gleichstrompfad verschoben)
Vielleicht klappts schon, wenn Du C3 und R6 rausknipst.



Alternativ:
Du schreibst, daß Du garnicht die allergrößte Präzision brauchst.
Dann kannst Du doch auf die Rückkoplung ganz verzichten.
Warum also nicht eine 300V Referenz aus einer Kette von Z-Dioden machen, und mit einem hochohmigen Poti (Fokusregler) und einem Beruhigungskondensator direkt ans Gate des FET.
Im Datenblatt kannst Du sehen, daß der IRF840 etwa 0,5V Steuerspannung pro Dekade des Ausgangsstroms braucht. Bei Laständerung zwischen 1mA und 1A sollte sich die Ausgangsspannung als nur um 1,5V ändern. Das ist doch nicht so schlecht oder ?

Deine Schutzschaltung aus Z-Diode und auch ein kleiner Dämpfungswiderstand direkt am Gate sind natürlich weiterhin angebracht. Auch eine geringe Vorlast (Meßinstrument) kann nicht schaden.

Wenn Du die die Ausgangsspannung allerdings elektrisch einstellen möchtest, kommst Du mit einem mechanischen Poti natürlich nicht weit. In diesem Fall, würde ich aber den Treibertransistor statt in Emitterschaltung, lieber in Basisschaltung betreiben und am Emitter einen Strom einprägen.




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BID = 8453

Benedikt

Inventar

Beiträge: 6241

Danke. Werde ich mal bei Gelegenheit umsetzen.

Kondensatoren hatte ich schon so ziemlich überall gegen Masse, aber das brachte auch nicht viel.

Gibt es eine bessere Methode, um dem MOSFET seine 5V-10V Gatespannung zu geben, als R1 ?
Würde eine Konstantstromquelle mit ein paar mA ausreichen ?

Für T1 habe ich schon einiges ausprobiert, denn 300V Transistoren sind nicht leicht zu finden, abgesehen von Videoendstufen und Schaltnetzteiltransistoren.

R6 hatte ich auch schon weggelassen, hat auch nichts gebracht.

Der Opamp läuft mit 14V.
Ich werde jetzt also die Basis von T1 auf 4,7V legen, und den Emitter an den Ausgang des Opamp hängen.

BID = 8456

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

Viel wichtiger als R6 wegzulassen, ist es C3 wegzulassen, oder evtl. in Serie mit einem Widerstand zu schalten.
An der Phasenverschiebung bei der Ansteuerung des FET kannst Du wenig machen, aber den Integrator der dir bei jeder Frequenz 90° beschert, mußt Du töten.

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BID = 8458

Benedikt

Inventar

Beiträge: 6241

R6 und C3 hatte ich anfangs auch nicht in der Schaltung, aber es ging auch nicht, deshalb habe ich diese eingebaut, um die Wechselspannungsverstärkung des Opamp zu verkleinern, um diesen am Schwingen zu hindern.

BID = 8490

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

Phasenkompensation hat etwas von einem Drahtseilakt. Es geht nicht ohne und es geht auch nicht mit Gewalt.
Der Trick ist, daß bei der Frequenz, bei der die Phasenverschiebung 360° ist, die Schleifenverstärkung kleiner als 1 sein muß.
Wenn Du's genau wissen willst, dann schau Dir mal http://www.analog.com/techSupport/d......html an.



Aber versuchs ruhig einmal, wie ich vorgeschlagen habe, ganz ohne Rückkopplung mit einem Source-Folger, dem Du einfach den Sollwert am Gate vorgibst.

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[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am  5 Dec 2002  3:04 ]


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