Diseño de fuente de alimentación: problema de enclavamiento del límite de corriente de la fuente de alimentación

El siguiente circuito muestra una parte de un circuito que estoy diseñando para una fuente de alimentación. Esta es la primera vez que hago algo ni remotamente este complejo. Lista de reproducción de video para contexto . Enlace directo a las pruebas discutidas a continuación

El problema que tengo con el circuito a continuación es que tan pronto como el circuito entra en el modo de límite de corriente, empuja V-Out hasta aproximadamente 8 V, y no puedo recuperarme de esto, incluso si configuro el límite de corriente mucho más alto que donde está. inicialmente enganchado. La única forma de recuperarse de esto es desenchufar el circuito y luego reiniciar.

Circuito de ajuste de voltaje y límite de corriente

(Nota: Esquema original mejorado para una mejor legibilidad según lo solicitado por Rohat Kılıç y repleto )

Lo que creo que está sucediendo es que cuando entramos en el modo Límite de corriente y Q1 se enciende, OpAmp (IC3A) intenta compensar su salida a tierra y, de alguna manera, conduce 8 V a través... En realidad no... Si Q1 está encendido, seguramente el voltaje máximo que podría mostrar sería de 0.7V, ¿no? ¿Cómo puede ese OpAmp soportar más de 8 V con su salida en cortocircuito a tierra?

Algo de contexto

  • I-Sense detecta la corriente sobre una resistencia de derivación y puede ser de 0 a 3 V.
  • I-Set proviene de un DAC con un voltaje de referencia superior de 3.0V
  • V-Set proviene de un DAC similar con el mismo voltaje de referencia de 3.0V
  • V-Out es la entrada a un regulador de voltaje lineal LT3080 y puede oscilar entre 0 y 30 voltios
  • CLIM es puramente una entrada digital a un microcontrolador para avisarle cuando estamos en el modo de límite de corriente.

Antes de entrar en el modo Límite de corriente, todo parece funcionar como se esperaba.

Tenga en cuenta que estoy probando esto sin carga, pero hay una fuente de corriente de 10 mA conectada a la salida del LT3080 como se indica en su hoja de especificaciones para permitir variar el voltaje hasta 0 V.

Actualizar

@user55924: La imagen a continuación es lo que veo del pin 1 de IC3A cuando la salida es de aproximadamente 1,7 V. ¿Es eso lo esperado? No hubiera esperado el pulso. ¿Significa esto que la señal del V-Set no es lo suficientemente suave? Prueba con un Arduino Mega PWM estándar suavizado (algo) con un filtro RC crudo de una sola etapa. IC3B está apagado hasta que se traba y luego pasa a VCC (34 V en este caso) como se esperaba.

ingrese la descripción de la imagen aquí

¿Hay alguna posibilidad de que pueda ordenar el esquema, de modo que los designadores no estén uno encima del otro, las salidas no tengan símbolos de entrada, los rieles eléctricamente sobre el suelo no estén visualmente debajo del suelo, etc.? Es un revoltijo confuso, estoy seguro de que atraería respuestas de alta calidad si no fuera un gran esfuerzo decodificar el esquema.
¿Está conectado un extremo del R46 a V-OUT? Como no hay un punto de unión, no puedo estar seguro. De todos modos, este es un bloque de retroalimentación, es bastante fácil ver que la salida de IC3B (señal de limitación de corriente) va a algún lugar en el bloque del controlador, pero ¿qué hace la salida de IC3A? ¿Cómo se regula el voltaje de salida?
@RohatKılıç He actualizado el esquema para su placer visual. Cualquier ayuda sería muy apreciada. IC3A impulsa el pin de ajuste de los reguladores de voltaje lineal.
LM3080 es una OTA, no un regulador. ¿Te refieres a LT3080? Para ver qué parte no funciona, mida el pin 7 en IC3B (salida). Si esto se bloquea normalmente, el problema está en el circuito de retroalimentación. Y luego mida el pin 1 en IC3A, (salida).
@user55924 Sí, LT3080, lo siento. Arreglado ahora. El pin 7 no se bloquea todo el tiempo, pero revisé el pin 1 con mi osciloscopio y vi algo de lo que no estoy seguro. Véase más arriba.
@ user55924 Aún más confuso ahora: cuando entra en CL, el voltaje de salida aumenta durante un par de segundos. Si lo atrapas rápido, no se traba. Cuando se bloquea, el pin 1 de IC3A está a 0 V, pero la salida V llega a aproximadamente 15 V, con el pin 7 de IC3B yendo a VCC. ¿Ese voltaje se entrega a través del transistor NPN? ¿Seguramente eso no es correcto/posible?
@Gineer, le recomiendo que desconecte el circuito de detección de corriente (y Q1 obviamente) de la configuración y use el osciloscopio para observar el V-SET y la salida.
¿Por qué IC2B usa retroalimentación positiva y la señal llega a la entrada inversora? ¿Por qué no al revés? ¿Cuál es el propósito de este IC2B?
@AltAir, supongo que te refieres a IC3B. Este es el circuito de detección de corriente que compara el voltaje sobre una resistencia de derivación con el voltaje establecido de un DAC. Solo debe encenderse cuando el voltaje establecido es más bajo que el voltaje de detección.
@Gineer, me refiero a IC2B. Encontré un circuito completo en tus videos en YouTube. Estoy convencido de que hay un error en el circuito. Lo que lleva al problema que describiste.
¿Qué hace que entre en el límite actual? ¿Está cortocircuitando la salida para probar el circuito de límite de corriente?
@owg60, no, estoy configurando la corriente a 0A (todavía estoy esperando que lleguen mis placas de carga ficticias)
@AltAir, creo que podrías estar en algo. Probaré esto lo antes posible (recogido hoy para quedarme sin Solder Wick ;-)
@AltAir, con Solder Wick en la mano, cambié los pines 5 y 6 en IC2B. Ahora, cuando enciendo el circuito, V-Out aumenta a 3,35 V, permanece allí durante unos 10 segundos y luego desciende lentamente a 0 V. Esto es lo mismo incluso con Q1 eliminado. Los cambios en el voltaje o la corriente establecidos no tienen efecto. Nada en el circuito se calienta al tacto, pero se siente como una especie de corte térmico. ¡¡¡Aaaargh!!!
¿Por qué ignora en su prueba C2, C15 y C16. También debe mantenerse alejado del transformador de la placa. Adjunte oscilogramas IC3A -pin3, pin 8.
@Gineer, enlace : tal vez sea recomendable probar diferentes LT3080.
@AltAir, gracias por los comentarios, pero resultó que el circuito OpAmp que sugirió estaba al revés, en realidad era correcto. Volví a dejar todo como estaba y agregué una carga que resolvió el problema según la sugerencia de og60. Sin embargo, gracias por el aporte, me hizo pensar y probar cosas cuando pensé que estaba atascado.

Respuestas (2)

Lo que sucede es que está activando el límite de corriente plegable LT-3080. La limitación de corriente plegable significa que el regulador se engancha a sí mismo en un estado de corriente baja.

LT-3080 tiene limitación de corriente plegable

La única forma de salir del estado plegable es apagar y encender. La razón por la que esto sucede sin carga es porque el límite de corriente del LT-3080 cae a 0 según la nota 9 en la hoja de datos.

diferencial superior a 25V

Una vez que esto sucede, no hay suficiente corriente a través de las resistencias de detección para mantener IC3B en el estado límite actual y su vout puede aumentar libremente.

Esto es interesante. Cuando probé inicialmente después de hacer los cambios sugeridos por AltAir arriba, parecía entrar en ese estado de límite de corriente 0 (aunque nada en el tablero se sentía caliente (o incluso tibio) al tocarlo. Un par de cosas en su descripción que no confundirme es que aquí V-Control está a 34 V, V-In es de 18 V. VOut es un circuito abierto, excepto por un DMM en modo DC Volt (es decir, alta impedancia), por lo que VIn-Vout nunca debe acercarse a los 26 V sugeridos. tenga una fuente de corriente conectada a V-out para extraer el mínimo de 10 mA.Volveré a probar con una carga resistiva simple.
Agregar una resistencia de carga parecía haber estabilizado las cosas. Ahora probé con una resistencia de carga de 270 ohmios y todo parece genial. La sugerencia de Jack Creasy de que la idea original actual probablemente no va a funcionar es correcta, pero finalmente fue su idea la que resolvió mi problema. Gracias. Adelante con el diseño...

Hay múltiples elementos problemáticos en el diseño, es difícil saber por dónde empezar. No hay pestillo en el circuito que proporcionó, pero cuando se asocia con su circuito de fuente de alimentación externa ( https://www.youtube.com/watch?v=Z_YtQgTnvkU ), es un diseño general deficiente.

Supongo que su intención de diseño aquí es proporcionar un diseño CV/CC, donde el voltaje se regula hasta que alcanza el límite de corriente, y luego se regula la corriente. Su diseño no hace esto.
En su diseño, intenta reducir el voltaje a cero cortando la salida de 'referencia' con Q1. Pero el tiempo de demora en acortar el pin I (set) anula la mayoría de sus objetivos.

  1. El LT3080 debe incluirse en su ruta de comentarios. Actualmente no lo es porque está tratando de configurar I (establecer) y con largas demoras cuando tiene un capacitor de 22 uF conectado.
  2. Cuando alcanza su límite actual, se sale completamente de cualquier retroalimentación de regulación. Esto podría funcionar si la única sobrecorriente que ocurre es un cortocircuito resistivo. ¿Qué hay de modelar su enfoque CV/CC cuando tiene una cadena de LED conectados y desea regular la corriente a través de ellos? Cualquier fuente de alimentación CV/CC decente puede hacer esto.
  3. Su detección actual se realiza a través de un retraso RC, que, como se indica en la otra respuesta, casi garantiza que oscilará entre CV y ​​sin CV.

Sugerencias:

  1. Alimente su voltaje de referencia V-SET a través de una resistencia en serie de 1K Ohm a IC3A.
  2. Conecte su detección de límite de corriente, Q1, a IC3A(+). Esto ahora reducirá el voltaje a medida que se alcance el límite de corriente. Para llegar a cero voltios, necesitaría cambiar Q1 a un FET de canal N, por supuesto, o tener un suministro negativo para Q1.
  3. Deshazte de los 22 uF en I(set)
  4. Conecte la resistencia de retroalimentación R42/43 a la salida real de los LT3080 para incluirlos en el circuito de retroalimentación.
  5. Si bien fue una buena idea usar un LM334 para suministrar la corriente mínima para los LT3080, no funciona hasta cero voltios. Si usa esto, entonces la configuración de voltajes por debajo de 1 V no funcionará, y esta es probablemente la razón de la no linealidad que ve en corrientes / voltajes bajos. Si espera que el soporte de CV/CC de la fuente de alimentación funcione a niveles de mV y mA, entonces necesita mover su detección de corriente a las salidas de los LT3080 y extraer la corriente mínima requerida de LT3080 antes del punto de detección. Un FET de modo de mejora de canal N simple haría el trabajo, aunque necesita un suministro negativo para reducir la regulación a cero voltios.
Estos excelentes comentarios y consejos increíbles que definitivamente usaré en la próxima revisión. Muchas gracias, pero no creo que estés respondiendo a mi pregunta original, así que no puedo darte la recompensa. He votado su respuesta y espero que muchos otros lo hagan.
No me sorprende que vea oscilación, pero no he realizado un análisis de todo su esquema... parece cambiar a lo largo de sus videos, así que no estoy seguro de lo que realmente ha hecho. Sin embargo, puedo decir que la fuente de alimentación que tiene no hace lo que quiere... CV/CC... cada vez que activa su sensor OC, pierde la regulación. Lo que quieres hacer es cambiar de regular el voltaje a regular la corriente... no haces eso.
Sí, los videos muestran un poco de un proceso de aprendizaje de diseño iterativo. Este suministro tal como está ahora no se supone que sea un suministro CV/CC, sino un suministro CV/CL. Tengo algunos sensores digitales en la solución que podrían darme la capacidad de hacer CC, y quiero usar esta parte analógica como circuito de protección. Gracias por la respuesta. Definitivamente usaré su aporte en la próxima revisión.
Estaba pensando que incluso podría deshacerme del circuito de detección de corriente (IC2A, IC2B e IC3B) y usar el INA226 para detectar la corriente digitalmente (o dejar ese circuito, sesgado un poco más alto como medida de seguridad). De todos modos, controlaré el voltaje establecido a través de un microcontrolador, por lo que debería poder mantener una corriente constante usando un bucle PID de software. Otras sugerencias se incluirán en la próxima revisión.
Diseño de fuente de alimentación: problema de enclavamiento del límite de corriente de la fuente de alimentación
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