Präzisions-CC-CV-Schaltung oder Stromversorgung

Ich möchte eine CC / CV-Schaltung (Konstantstrom / Konstantspannung) entwerfen, in der ich die Spannungsgrenze oder Strombegrenzung mit dem 0- bis 5-V-Bereich des DAC einstellen kann. Ich weiß, wie man variable CC-Schaltungen und CV entwirft:

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Hier ist mein Problem: Ich muss eine ziemlich genaue programmierbare Konstantspannungs- und Konstantstromschaltung entwerfen (der Ausgang muss 0,1% betragen und innerhalb von 100 uV des DAC-Eingangs liegen). Der Konstantstromanteil benötigt ebenfalls eine ähnliche Genauigkeit und kann quellfähig sein 200 mA bei 0 V bis 7 V.

Ich habe auch Temperatur- und Rauschanforderungen, also werde ich diese mit Low-Tempco-Operationsverstärkern und Low-Noise-Operationsverstärkern bauen. Darüber mache ich mir jetzt keine Sorgen. Im Moment versuche ich, eine gute Schaltungstopologie zu finden, die in der gesamten Literatur, in der ich diese Art von Schaltung habe, nicht behandelt wird. Ich möchte wegen der Welligkeit keinen DC zu DC verwenden.

Was ist eine Schaltungstopologie, mit der ich eine Präzisions-CC / CV-Schaltung erstellen kann?

(Ich könnte bei Bedarf auch ein Präzisions-LDO verwenden.) Bonuspunkte Wenn es Strom liefern und ablassen kann, kann ich die Schienen um die Schaltung herum bauen.

Wenn Sie Präzision wollen, dann schneidet Ihre CC-Quelle sie nicht, was mit Transistor Alpha und All ist.

Der klassische Weg, dies zu tun, sind zwei Schleifen

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Sowohl die Spannungs- als auch die Stromrückkopplung werden skaliert und auf Masse bezogen und mit Ihren DACs verglichen. Die Vergleiche ODER-Verknüpfungen in der Ausgangssteuerung lassen aus Bequemlichkeitsgründen einen Darlington vermuten. Welche Schleife "vorbei" ist, zieht den Kollektor herunter und regelt den Ausgang.

Beachten Sie, dass die Stabilität beibehalten werden muss, dh für ausgelegt ist, damit der Vergleich mit geringer Verstärkung durchgeführt wird. Wenn für die Präzision eine hohe Verstärkung erforderlich ist, fügen Sie der Schleife einen Integrator hinzu. Ich würde vermuten, dass dies nach dem Kontroll-OP erfolgen müsste, da sonst der inaktive Integrator gesättigt wäre und eine lange Zeit in Anspruch nehmen würde, um sich bei Bedarf zu erholen.

Aufgrund Ihres niedrigen Spannungs- und Strombedarfs ist lediglich eine lineare Versorgung erforderlich.

OK, also was ich vorschlage, sind eigentlich zwei Schleifen: Stromschleife über Spannungsschleife. Das heißt, Sie haben einen Strombefehl (der eine Grenze darstellt) und dann einen Spannungsbefehl. Der Ausgang zum DAC ist max (Spannungsbefehl / Stromschleifenausgang). Solange die Strombegrenzung nicht erreicht wird, ist die Stromschleife gesättigt und stört nicht. Das einzige, was Sie tun müssen, ist die Spannung und den Strom zu messen, was ziemlich einfach ist.

Laut Schaltkreis haben Sie kein Wort über die Spannungs- / Stromanforderungen gesagt. Der vielleicht einfachste Weg ist also ein Emitterfolger für die Leistungsverstärkung des DAC und ein sehr kleiner Stromerfassungswiderstand für die Strommessung.

Abhängig von Ihrer Anwendung und den verfügbaren digitalen Komponenten kann ich Sigma-Delta-ADCs vorschlagen, um den Strom zu messen. Einige haben sehr schöne, sehr genaue eingebaute PGA, so dass Sie das System sehr gut einstellen können.

Das Schema finden Sie weiter unten. U3 ist Ihr Mikrocontroller. In gewisser Weise ähnelt das gesamte System dem der anderen Antwort, aber die Stromschleife sollte leichter einstellbar sein, aber eine geringere Bandbreite haben.

Entschuldigung, der INST-Instrumentalverstärker; Ich habe auch einen Widerstand auf der Basis vergessen, aber du bekommst ihn.

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Noch ein paar Worte zum Systemverhalten. Wenn alles richtig gemacht wurde, beginnt die Stromschleife bei Null und erhöht die Spannung langsam bis zum Spannungsbefehl. Wenn das System jedoch normalerweise im CC-Modus arbeitet, gibt es einige Sonderfälle. Wenn die Last plötzlich getrennt und dann wieder angeschlossen wird, kann sie für einige Zeit unter einem Strom liegen, der über dem Grenzwert liegt. Daher kann es wichtig sein, die getrennte Last zu erkennen und den aktuellen PID-Regelkreis zurückzusetzen

- abhängig von den Systemspezifikationen, sonst würde ich NICHT DAC verwenden, sondern 10-Bit-PWM (1024)

- Ich würde <= 0,1% Vref wählen und lineares High-Side-CC und CV wählen

CC-Schleife durch voreiligen Schaltplan invertiert (sorry)

Wählen Sie k = 0 bis 1 für CC = x bis max

Nachdem ich viel mehr gesucht hatte, fand ich eine weitere Schaltung von eevblog , die ich der Liste hinzufügen möchte, weil sie interessant ist. Anstatt Dioden in einer "max" -ähnlichen Konfiguration zu verwenden, werden ein Mosfet und eine Diode verwendet, um von CV zu CC zu wechseln.

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