¿Por qué las entradas de este amplificador operacional de circuito CC necesitan sujeción?
escaso
Estoy estudiando el circuito de corriente constante de la fuente de alimentación de banco HP E3610A DC. Estoy construyendo un suministro de topología similar utilizando componentes de montaje en superficie y el LF442 no está disponible en un paquete SOIC-8. Así que necesito volver a especificar este amplificador operacional, lo que en realidad es bienvenido ya que volver sobre el ejercicio de diseño completo es la mitad de la razón por la que comencé el proyecto :).
(Haga clic para ampliar. El original está aquí en la página 3 a la última y contiene los valores de los componentes para los marcados con asteriscos).
El amplificador de error actual es el bloque en el medio a la derecha. Tenga en cuenta los dos diodos de sujeción en las entradas del amplificador operacional (1/2 LF442).
Me pregunto por qué este amplificador operacional necesitaría diodos de sujeción de entrada .
- La entrada no inversora va a tierra (0V wrt +12/-12 suministro, S+ en este esquema)
- La entrada inversora va a un punto de suma que estará en 0 V cuando la salida de corriente sea igual al punto de ajuste de corriente constante (CC).
- El punto de suma es un divisor resistivo 20/1 formado por R24 (50K) y R23 (2,5K). R24 recibe el voltaje del punto de ajuste, 0 a -6 V en la parte superior y R23 recibe 0 a 0,3 V de una resistencia de detección de corriente 0R1 en la parte inferior. En el peor de los casos (punto de referencia máximo, corriente real cero) se aplican -0,3 V al terminal inversor.
- El capacitor de retroalimentación C12 es de 180pF.
- Así que supongo que es poco probable que estos voltajes se vuelvan demasiado locos y no veo ninguna fuente de transitorios violentos en el arranque o apagado. Sin embargo, C12 podría cargarse hasta +/- 12V, así que tal vez eso sea algo.
- El LF442 tiene una clasificación de voltaje de entrada diferencial de +/- 30 V, lo que habría pensado que sería suficiente para fines de protección de entrada.
Así que no veo por qué se necesitarían los diodos de sujeción. Supongo que me inclino a pensar que es para mejorar el tiempo de respuesta de entrar y salir del modo CC de alguna manera en lugar de proteger las entradas del amplificador operacional.
¿Alguien puede ayudarme a entender por qué los diseñadores podrían haberlos puesto allí?
Respuestas (2)
Pedro Smith
En el modo de señal pequeña (corriente dentro de la especificación con corrientes variables), U4B funciona como un integrador. Curiosamente, U4A (la otra mitad del amplificador, que proporciona la referencia establecida actual) no tiene tales diodos en sus entradas.
Las dos razones principales para los diodos en una entrada son:
Evitar que se viole el voltaje de modo diferencial de entrada
Asegurar que el bucle pueda responder rápidamente.
Como no puedo ver ningún mecanismo en el que se pueda violar el voltaje del modo diferencial de entrada, la otra razón (como sospechaba) es el probable culpable.
Una inspección de la respuesta de la señal pequeña y la señal grande (es decir, en el límite de velocidad de respuesta) es informativa:
Tenga en cuenta que el eje de tiempo para la señal pequeña y la señal grande es un orden de magnitud diferente (0,5 s para pequeña señal, 10 s para señal grande). Es cierto que el eje de voltaje también es mucho más pequeño para una respuesta de señal pequeña, pero este es el tipo de respuesta que nos gustaría ver.
Para que el integrador mantenga una respuesta adecuada (y muy posiblemente permanezca estable, aunque no he mirado detenidamente eso. La estabilidad del integrador o la falta de ella ha causado muchos problemas) cuando está en modo de señal pequeña (y más particularmente, al ingresar y salir del modo de señal pequeña) no queremos que las entradas se desvíen mucho entre sí para que la respuesta de bucle dominante sea establecida por C12.
No puedo ver ninguna otra razón para los diodos (aunque eso no significa que no exista otra razón ).
[Actualizar]
Como el suministro solo se puede configurar en el modo de corriente constante sin carga adjunta (consulte la página 5 del manual), la transición que podemos ver es del modo de corriente constante al modo de voltaje constante.
Cuando la salida del suministro excede el voltaje máximo programado, U1 se activa y toma el control del lazo y esto realmente (efectivamente) elimina a U4B del lazo de control a través de la operación de la puerta OR analógica CR4 y CR5.
Cuando esto sucede, habrá transitorios en la salida U4B, que pueden desestabilizar fácilmente el integrador. Cualquier perturbación se retroalimentará, pero los diodos las sujetarán a una caída de diodo alrededor de Vout (que es donde se conectan R22 y R23), lo que evita que las perturbaciones de salida graves afecten el rendimiento del amplificador de error de voltaje.
escaso
Pedro Smith
antonio
Los diodos protegen el amplificador operacional de la sobretensión que puede ocurrir en la salida de la PSU (puedo hacer algunas "cosas malas" conectando el suministro al circuito bajo prueba). Está conectado directamente a la salida por R23, R27, R34.
Esto puede ser útil: http://www.analog.com/library/analogDialogue/archives/49-10/esd-diodes.html
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