Здравствуйте! Может для кого-то покажется банальным вопрос, тем не менее.
Подробности таковы:
Напряжение источника питания +-200В (источник подчиняется этой задаче), индуктивность нагрузки 2мГн, требуемый ток +-1 Ампер. Частота сигнала 0-50кГц, связь по постоянному току. Входной сигнал идёт с ЦАПа через ОУ, на который также приходит ОС по току с нагрузки. Выходной мостовой каскад выбрал из-за высокого напряжения, нужно его как-то раскачать.

Нужны крутые фронты, даже в ущерб небольшим искажениям. Как лучше и проще сделать усилитель напряжения? Подойдёт ли прикреплённая схема? Модель пока не смог заставить работать как нужно, кажется в чём-то я заблуждаюсь.

Усилители с большой скоростью делаются нелинейными и их характеристика имеет вид как у "гистерезиса", т.е. с изломом. Когда между вх и вых по цепи ОС есть большое рассогласование, включаются дополнительные цепи, которые накачивают ток в выходные каскады гораздо больший, чем при малом рассогласовании. Это значительно уменьшает переходный процесс. А при малом рассогласовании эти цепи отключаются и не греют усилитель... И крайний случай этого - это переход в ключевой режим, а потом быстрый возврат в линейный...

Да, это еще один вариант превращения усилителя в произведение искусства.
В любом случае, вопрос компенсации реактивности нагрузки придется решать. В частности, рекуперировать накопленную энергию.

Сообщение отредактировал SNGNL - Feb 14 2015, 10:30

Похоже, Вы восприняли фразу про на порядок большее число деталей буквально, а надо бы фигурально, а именно, в таких схемах должна быть как минимум пара сотен деталей.

Вопрос, вообще говоря, интересный!
Казалось бы - у автора мост; ток тормозится не размыканием, а переворотом в противоположную полярность, и накопленная энергия поля рекуперируется обратно в источник. Максимальная скорость торможения определится этим противо-напряжением источника.
НО!
Вопрос возникает, если мы захотим не максимальную скорость торможения, а меньше.
Для этого противо-напряжение должно быть не полные 200 вольт, а меньше. Как мост уменьшит напряжение? - прикроет транзисторы? - вот тут-то напряжение и скакнёт, и, кстати, быстрота затухания тока в катушке в этом случае даже еще увеличится, а не уменьшится.

Вторая проблема:
На постоянном токе в 1А и напряжении источника 200В, мощность на транзисторах моста составит 200Вт, поскольку на омическом сопротивлении катушки они будут практически в режиме КЗ.
Я делал линейный стаб. тока 1А на 50 вольтах, использовал транзистры в корпусе ТО-3 на огроменном радиаторе с обдувом кулером. А ведь это в 4 раза меньше. Автору наверное придется делать с водяным охлаждением что ли... Если вообще какой-нибудь транзистор потянет такую тепловую нагрузку.

Вывод:
Я думаю, что при таком раскладе, лучше всего мост ввести в ключевой режим. ШИМ решит одновременно и рекуперацию энергии поля, и проблему перегрева.

Третья проблема, которую я вижу: то, что обратная связь по току индуктивности окажется задержанной. А это условия для самовозбуда. Семь потов сойдет, пока удастся это скомпенсировать и подавить, но система все равно получится очень неустойчивой, мне думается
Если автору прецизионная линейность не так важна, а управление - от контроллера, то может быть стоит вообще отказаться от обратной связи, а забить в МК корректирующую таблицу, по которй он и будет управлять. Не факт, что это будет легче, но мысль вот такая возникла.

Устойчивая ОС, например, может содержать в себе просто один интегратор (а остальные времена цепей пусть намного меньше). Тогда этим интегратором будет сама индуктивность, она будет интегрировать приложенное напряжение. Ну, а остальная ОС - типа ПИ, примерно так.

Таблица не пойдет. Для индуктивной нагрузки надо еще и начальные условия знать. чтобы определить текущее значение тока.
Я бы решал эту задачу с другого конца.
1. Сформулировать задачу корректно
2. Классифицировать функции развертки.
3. Найти возможность параметрической имплементации. Ну как флайбек для генерации пилы. В таком случае можно будет применить эквивалент "табличного" управления, применив имплементацию конечного автомата.

Что касается ШИМ управления. Из тех подходов, что мне знакомы есть только решения для одной полярности тока в катушке. Надо будет делать двойную катушку и подключать как классический трансформаторный выход УНЧ. Но мне неясно как подключить диод (наверное надо ставить ключи вместо диодов), исполняющий роль "маховика" в ШИМ управлении.

Сообщение отредактировал Tarbal - Feb 19 2015, 14:08

Что касается ШИМ управления, то не надо забывать, что электроны очень легкие и быстрые, они будут отслеживать - гулять по этой координате.
Для управления можно использовать априорные знания. Напряжение на катушку нужно подавать в виде - 1-й член пропорциональный скорости (мы ее знать должны), 2-й пропорциональный падению напряжения при нужном нам токе, и третий - поправка на нагрев - 2-й с коэффициентом вычисляемым динамически. Только я почти уверена, что все это перегреется в вакууме.

Включаются 4 обратных диода параллельно ключам моста.

Безусловно будут: в меру пульсаций поля.
Но ведь фильтрацию тока никто не запрещал?

Там еще скоро всплывет эффект наведенной током луча ЭДС в катушках, никакая ОС такого не переживет
О системе, похоже, речь пока не идет, больше похоже на ОКР
tulupov.kv, где-то в 80-х в "Технике Молодежи" была большая статья о сварке в вакууме, поискать?

Вы если не заметили, то мост сделан на повторителях, верхнее плечо прикрывается - нижнее приоткрывается. Никаких выбросов не будет. И ШИМ не нужен, от него только управление замедлится и пульсации будут.
Если нужна связь по постоянке, то токовый сигнал можно снимать датчиком холла - типа CSA-1V.


В ПИ регуляторе пропоциональная часть работает параллельно с интегральной, т.е вместе с токовой ОС должна приходить и ОС по напряжению (напряжение ведь пропорционально напряжению? ). А это уже получается не совсем токовая ОС. А вот дифференциальный член, от которого Вы избавились, как раз снижает неустойчивость, поскольку компенсирует задержку, которую вносит интегральная часть.

Расскажите, как и чем.


Плюс-минус лапоть получится на сварке.


В данной ситуации для быстрых времен (процессов) должна (и только и может быть) обратная связь по напряжению. которая корректируется медленно по току. Вот еще раз повторю, что должно быть грубое (без обратной связи) управление с корректировкой уже малых отклонений ПИД-регулятором.
Там же кроме всего прочего будет нелинейность положения от тока при немалых отклонениях луча от оси. Еще большой вопрос, будет ли движение луча взаимно независимым по двум координатам.

Я наверно чтото пропустил, а что за сварка такая в вакууме?

update. Ага прочитал предыдущую тему ТС, все понятно. Не вижу особой проблемы, поскольку параметры отклоняющей системы постоянны (насыщение сердечника если он имеется тоже можно учесть), можно формировать сигнал отклонения с нужными предыскажениями. Я так делал когда формировал сигнал для управления актюаторами (по сути электромагнитная отклоняющая система от гальванометра) зеркал для управления лазерным лучом. Получилось очень даже не плохо. Сначала снимались параметры системы (коэффициенты), потом по ним расчитывался фильтр-корректор, и далее мой сигнал пропускался через него. На выходе электромеханической системы получись отклонения, совпадающие с входным сигналом.
В данной ситуации же можно отклалибровать систему по току или сразу по отклонению луча (координате), кстати я как раз калибровал по лучу -подавал тестовый сигнал и измерял линейкой отклонение луча на стене
Да, это получается по сути прямой регулятор, который рекоментует Tanya

Нет, я рекомендую комбинированный. Двойной-тройной.

Я попытался бы использовать пассивный LC

Еще добавить индуктивность? У ТС проблема пропихнуть ток быстро-быстро контролируемо через уже имеющуюся. Даже если забыть про колебательный контур.