Tengo un circuito que estoy desarrollando usando un amplificador operacional para controlar un MOSFET de potencia para una carga electrónica:
Me gustaría probar su estabilidad, pero no tengo suficiente experiencia para saber qué perturbaciones tienen más probabilidades de mostrar inestabilidades.
Tengo las siguientes ideas:
Inyecte una onda cuadrada (compensación tal que el valor bajo sea >= 0V) en la entrada no inversora mientras monitorea el voltaje en la resistencia de detección (forma de onda de corriente de carga). Esto simularía cambios repentinos en el voltaje de control (1 V/A) que probablemente sea suministrado más tarde por un DAC.
Aplique voltaje de entrada escalonado a IN+, simulando la conexión de la fuente de alimentación bajo prueba.
¿Son estas ideas sensatas que probablemente descubran alguna inestabilidad relacionada con el amplificador operacional?
Además, ¿hay ejercicios de simulación de LTSpice que valga la pena probar?
ACTUALIZAR:
Realicé un análisis .AC como sugirió @Kevin White y encontré un margen de fase de 62 grados en la ganancia de bucle abierto.
Lo construí como sugirió @mkeith, y desafortunadamente oscila como loco en la placa :) Pude hacer algunos progresos estabilizándolo un poco hasta que accidentalmente volé mi MOSFET. Mañana tengo que ir a la tienda a comprar uno nuevo para poder continuar desde allí :)
Tus métodos están bien. Lo que está buscando en la respuesta escalonada es un exceso o un defecto. Lo que le gustaría ver es algo que se acerque a la amortiguación crítica para una respuesta rápida y un buen margen de fase. Gráfico tomado de esta nota de la aplicación SMPS.
Su circuito tiene un gran potencial para oscilar; definitivamente agregaría un circuito de compensación alrededor del amplificador.
Esta es normalmente (todas las situaciones que he presenciado o sobre las que he leído) una configuración estable. El amplificador operacional sería estable con retroalimentación directa, por lo que la pregunta es qué agrega el MOSFET en términos de ganancia o fase que podría hacer que el circuito sea inestable.
Bueno, en una configuración de seguidor de fuente, la ganancia del MOSFET es un poco menos de 1, por lo que, en ese sentido, el circuito seguirá siendo estable. En cuanto al cambio de fase de la puerta a la fuente, habrá un poco, pero dado que la ganancia probablemente se ha reducido alrededor de un dB y que el MOSFET será mucho más rápido (como un dispositivo singular) en comparación con el amplificador operacional, realmente no No creo que tengas ningún problema.
Es el tipo de circuito que no dudaría en construir sin esperar un resultado decente. Sin embargo, en el circuito que ha mostrado, no usaría el op-07. No puede reducir adecuadamente su salida a 0 V (lea la hoja de datos) y esto podría significar que el FET no se apaga correctamente y que se pierde el control al intentar controlar corrientes pequeñas.
Lo mismo es cierto (si no más) cuando se observa el rango de voltaje de entrada del que es capaz el dispositivo. Si está tratando de controlar 1A a través de la resistencia de detección 1R, se espera que el voltaje en la entrada OP-07 sea de 1V y esto está justo en el límite de lo que se puede esperar que maneje el rango de entrada (nuevamente lea la hoja de datos) .
Entonces, mi conclusión es que no use un OP-07 ni lo encienda con un pequeño suministro negativo en lugar de tener su terminal de suministro negativo a 0V.
Ambas son buenas maneras de probar la estabilidad.
Otra cosa que puede ser útil es medir la respuesta de bucle abierto rompiendo el bucle de retroalimentación usando un inductor extremadamente grande (por ejemplo, 1Giga Henry) y luego inyectando una onda sinusoidal en la entrada no inversora (con una polarización de CC adecuada) y midiendo el voltaje a través de la resistencia de detección.
Solo puede romper el ciclo de retroalimentación en la simulación en lugar del mundo real.
Si coloca dos copias del esquema en el esquema LTSpice, puede hacer un diagrama de Bode de las ganancias de bucle cerrado y bucle abierto simultáneamente.
keith
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