El diodo Flyback está actuando raro

Tengo el siguiente esquema:

Esquemático

Vcc puede variar de 12 a 15 voltios, por lo que el diseño estaba destinado a encender el relé a través de un MOSFET cuando el voltaje de entrada es superior a 13,4 voltios. El Zener real que he usado tiene un voltaje Zener de 6,9 ​​voltios, por lo que la salida del comparador debería encenderse a 13,8 V. Sin embargo, suceden dos cosas que no puedo explicar:

  1. Hay algo de histéresis en el circuito. El relé se enciende a 13,8 V y se apaga a 13,4. Lo he comprobado con un DMM en la salida del comparador: cuando está por debajo de 13,4 V, es casi 0, cuando está entre 13,4 y 13,8, se convierte en ~ 7 voltios, luego aumenta a medida que aumento el voltaje de entrada. ¿Cómo puedo explicar esta histéresis y cómo puedo controlarla?

  2. Una vez olvidé colocar el diodo flyback D2 en su lugar. El esquema funcionó bien, pero la histéresis se redujo a 0,1 V, de 13,7 a 13,8 V. Entonces decidí usar un LED en lugar de un diodo normal, así que reemplacé D2 con un LED (caída directa de 1,8 V). Entonces, con el LED, la histéresis vuelve a 13,4 - 13,8 voltios, y el LED se enciende en este intervalo, pasando de tenue a brillante, y luego oscureciéndose en 13,8. Si apago la fuente de alimentación, el LED produce un destello cuando el relé hace clic.

Supongo que estos dos hechos están conectados de alguna manera. Por favor, ayúdame a explicar cómo y por qué.

EDITAR:

Entonces, ¿el esquema sugerido es el siguiente?

segundo esquema

¿Debería intercambiar las entradas, conectar el emisor abierto a GND y usar una resistencia pull-up entre Vcc y el colector abierto/puerta MOSFET?

Mi segunda pregunta sigue vigente: ¿cómo agregar y controlar una histéresis a este esquema?

Además del problema principal con la salida de colector abierto, también parece que tiene los pines 5 y 6 conectados entre sí, pero sin vincularlos a Vcc (ya sea directamente o a través de una red de resistencias) como se recomienda en la hoja de datos . No estoy seguro, pero esto podría tener el efecto de reducir significativamente la ganancia de bucle abierto del comparador.
@Dave Tweed Estoy leyendo una hoja de datos de aquí: ti.com/lit/ds/symlink/lm311.pdf . La página 15 dice: Si no se utiliza el balanceo compensado, los pines BALANCE y BAL/STRB deben estar desconectados. También es aceptable unir pines cortos.
@Zhenek ¿Qué simulador es el que usas? ¿Altium? O solo dibujo?
@atomant No uso simulador. Ensamblé mi diseño inicial en una placa de pruebas y utilicé una fuente de alimentación de laboratorio como entrada. Los esquemas están dibujados en DipTrace
@Zhenek ¿Hay alguna razón en particular por la que usa ese software?
Hay un par de formas explicadas en la hoja de datos sobre cómo controlar la histéresis. (letra pequeña). El ruido de suministro de las oscilaciones espurias y la bobina inductiva están causando que su circuito no solo oscile, quizás por un zumbido perdido, sino también por una retroalimentación positiva debido a la caída de voltaje debido a la corriente del inductor. Con el límite de ruido in+, puede reducir las oscilaciones de retroalimentación positiva y la histéresis. Pero puede haber otros problemas de diseño que no nos haya mostrado con este viejo amplificador operacional.
@atomant No creo que hablar sobre el software ayude en nada. Realmente no importa qué software use la gente para dibujar esquemas, siempre y cuando esté lo suficientemente bien dibujado para que podamos leerlo.
@MCG Claro, solo quería saber si tuvo la oportunidad de simular su diseño.
@atomant Varias razones. Es gratis para los aficionados (que realmente lo soy), y me tomó solo 40 minutos dibujar mi primer esquema y convertirlo a PCB, mientras que no pude hacerlo con KiCad. Y prefiero usar pruebas en vivo en lugar de simulación, por lo que he usado una placa de prueba desde el principio.
¿Cuál es el propósito de XP2 en su esquema sugerido? Cerrándolo pone en cortocircuito VCC a GND, eso no puede ser correcto.
@Mast ignora mi comentario anterior, estaba mal. XP2 es un terminal de tornillo donde se conecta la batería. Debería haber una forma de eliminar las marcas Vcc y GND, pero aún no sé cómo hacerlo. Todavía no soy tan bueno en DipTrace.
Eso tiene sentido.
¿No le gustaría algo de histéresis allí, para evitar la oscilación en caso de que cerrar el interruptor para poner la carga en línea haga que el suministro caiga por debajo de su voltaje de umbral?
@HenningMakholm sí!! Eso es exactamente lo que quiero.

Respuestas (1)

El LM311 tiene una salida de colector abierto. Debe conectar el emisor abierto a tierra, no VCC, y proporcionar una resistencia pullup en la salida del colector abierto.

No intente usar un LED como diodo flyback. Utilice un diodo con una clasificación de corriente de sobretensión alta.

Pero en este caso, ¿cómo puedo seguir usando MOSFET de canal N?
@Zhenek Después de haber rechazado levantarse o haber cambiado el LM311 por otra cosa, sí.
Primero, el FET funcionará bien con un pullup y sin pulldown: el comparador actuará como pulldown para llevar la puerta a cero cuando sea necesario. En segundo lugar, los LED generalmente no están clasificados para voltajes inversos superiores a aproximadamente 5 voltios, por lo que definitivamente debe reemplazarlo con un diodo adecuado (de mayor corriente).
las soluciones pueden ser fáciles o incluso obvias, pero intente explicar el comportamiento de la atenuación del LED y la histéresis, para que entienda que ha creado un circuito PWM con histéresis. Esa era su verdadera pregunta. Siento que los puntos son solo indicaciones de los novatos para decir, lo sabía o no lo sabía.
@TonyStewartolderthandirt El OP no preguntó cómo agregar histéresis hasta que respondí. La pregunta original preguntaba cómo controlar la histéresis y dado que la pregunta no indicaba que la histéresis fuera deseable, supuse que el objetivo era eliminar la histéresis por completo.
Sí, sus sugerencias son buenas, pero explicó una ganancia lineal interesante con brillo con el uso incorrecto de LED, pero muestra que era inestable con oscilaciones como PWM en un comparador propenso a esto y tal vez un suministro de ESR alto que reduce el voltaje con corriente de bobina creando algunos histéresis del comparador. El relé también tenía un 50 % de histéresis, por lo que el ruido de umbral de PWM haría que el LED se atenuara indicando el voltaje de salida promedio. También su Q original era "para explicar el comportamiento".
@TonyStewartolderthandirt gracias! Entonces, ¿cómo agregar histéresis aquí? No lo sé, porque en el Op-Amp clásico hay una sola salida, y aquí no.
Todos los amplificadores operacionales tienen entrada diferencial. La hoja de datos en letra pequeña tiene ejemplos, aproximadamente para el 1% use 100x Rin (equivalente) para la retroalimentación de drenaje inversor use Vin (-) para la retroalimentación de puerta use Vin (+)
El diodo Flyback está actuando raro
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v