Нестабильная работа простейшего ОУ-компаратора, На входных напряжениях, близких к GND Опции

[efti]

Здравствуйте!
В регулируемом источнике напряжения, построенного по топологии обратноходового преобразователя, есть такой узел-компаратор:

Питание ОУ -- GND и +5В, т. к. выход ОУ подключен к UC3845, и поэтому важно, чтобы на выходе ОУ было либо 0В, либо 5В.

Вывод Ref - опорное напряжение.

Конкретно проблема:
Данный канал обратноходового преобразователя, к которому подключен компаратор, дает максимальное напряжение 100В при Ref=4В. Когда я хочу взять от него 25В и менее, я, соответственно, даю на Ref 1В и менее. И в этом режиме вся стабильность выходного напряжения пропадает -- на выходе начинает идти адская, кривая, непериодическая пилища в вольты, хотя для выходных напряжений выше 25В пульсации не более 100мВ.

Вопрос:
Действительно ли есть у самого ОУ такие эффекты и можно ли их побороть простыми способами: замена на ОУ другого типа, подпаять пару деталек.... Все платы просто спаяны уже и их уже бы нужно заюзать. Но и более глобальные решения тоже можете говорить, ведь в будущем все-равно надо будет переделывать начисто.

Просьба на засыпку:
Поделитесь, пожалуйста, примерами регулируемых источников напряжения на 0..100В, если у кого такие найдутся. Конечно, задача вроде почти решена, но боюсь дилетантски, и хотелось бы посмотреть на примеры иных реализаций. Извиняюсь за смешивание тем, но что-то мне прям страшно заводить сразу две новые =)

[TheMad]

Думается мне что не в ОУ здесь дело, а во всей остальной петле обратной связи. И рассматривая только данный участок схемы больше информации получить сложно...

[efti]

Вся схема. Тут, как видно, два диапазона и два компаратора в обще: вышеупомянутый 0..100В и 0..20В. На 0..20В наблюдается абсолютно тоже самое, только, соответственно, при менее 6В.


Сообщение отредактировал efti - May 21 2012, 19:37

[kovigor]

Питание ОУ -- GND и +5В, т. к. выход ОУ подключен к UC3845, и поэтому важно, чтобы на выходе ОУ было либо 0В, либо 5В.

Насколько я помню, этот ОУ не является Rail-to-Rail , посему 0В и 5В при таком питании недостижимы в принципе ...

[TheMad]

LM358 может по входу работать от нуля.
1. От чего питаются ОУ?
2. Что за загадочные сигналы Н7.1L1 и H7.2L2?
3. Я думаю что дело всё же в обратной связи. Попробуйте параллельно R2 нацепить конденсатор небольшой, 1-47 Нф. Что изменится?
4. Да и вообще, в такой схеме получение выходного напряжения "от нуля" невозможно. У управляющей микросхемы есть минимальное время открытия ключа, оно и будет определять минимальное напряжение.
5. Номиналы в цепи снаббера кажутся мне подозрительными.
6. Резистор в цепи затвора маловат.
7. Очень опрометчиво не использовать имеющуюся в контроллере защиту по току.

[Пушкарев Михаил]

Странным выглядит решение с использованием микросхемы с управлением по току в режиме с управлением по напряжению. При этом в цепь обратной связи введен еще один усилитель, в дополнение к двум имеющимся в микросхеме при практическом отсутствии элементов частотной коррекции. Ни слова не говорится о характере нагрузки (постоянная мощность, постоянное сопротивление нагрузки и т.д.). А если задача стоит регулировать напряжение от 0 до 100 % еще и при изменении нагрузки от 0 до 100 %, то в такой топологии это вообще фантастика.

[АНТОН КОЗЛОВ]

Странно и то, что при однополярном питании усилитель упорно называют "операционным". Ревизионизм.

[Tanya]

Извиняюсь за смешивание тем, но что-то мне прям страшно заводить сразу две новые =)

Другого следовало бояться. Со страху бесстрашно идем на нарушение Правил?

[galya]

...соберите свою схему на TL494...тем более что есть гальваническая связь входа с выходом....

[Plain]

efti, получить два независимо регулируемых напряжения одним трансформатором нельзя, это закон природы.

[Herz]

Странно и то, что при однополярном питании усилитель упорно называют "операционным". Ревизионизм.

Что именно здесь странного? Когда "операционность" усилителя определялась многополярностью его питания?

[efti]

1. От чего питаются ОУ?
2. Что за загадочные сигналы Н7.1L1 и H7.2L2?
3. Я думаю что дело всё же в обратной связи. Попробуйте параллельно R2 нацепить конденсатор небольшой, 1-47 Нф. Что изменится?
4. Да и вообще, в такой схеме получение выходного напряжения "от нуля" невозможно. У управляющей микросхемы есть минимальное время открытия ключа, оно и будет определять минимальное напряжение.
5. Номиналы в цепи снаббера кажутся мне подозрительными.
6. Резистор в цепи затвора маловат.
7. Очень опрометчиво не использовать имеющуюся в контроллере защиту по току.

to TheMad
1. Отрицательный вывод питания на GND, положительный -- на 8 ногу UC3845. Это вывод стабилизатора +5В, встроенного в UC3845, ведь ОУшка совсем немного должна кушать.
2. У источника используется всегда только один из диапазонов, и компаратор другого, ненужного диапазона "глушится" посредством подачи 4..5 вольт на L1 или L2. На плате есть возможность начисто отключать L1 и L2 от остальной схемы, но это ничем не помогло.
3. ОК, попытаюсь успеть сегодня сделать это. Отпишусь.
4. Я от нуля и не пытаюсь, мне бы хотя бы спуститься до 10% на диапазоне 20В, т. е. до 2..3В.
5. Постараюсь почитать подробнее про расчет, в Семенове вроде что-то было... Но уж вряд ли в нем дело.
6. ОК
7. Предохранитель моя защита по току=). Мощность от него требуется небольшая, запас большой, потому и поленился.

to Пушкарев Михаил
От большей части такое решение вызвано тем, что с UC3845 я имел дело и имел их при себе. Да, наверняка есть решение лучше, но мало пока опыта... Но и полученная схема удовлетворяет нас, в принципе, во всем, кроме сего бага. Почему введен еще усилители -- потому что нужно настраиваемое напряжение и и нужны два диапазона. Нагрузка -- зонд в плазме, с которого снимается ВАХ, для чего и требуется регулируемый источник напряжения. Зонд можно приближенно представить резистором в 1..10кОм, т. е. нагрузка довольно маленькая. Но дело тут не в нагрузке: что с ней, что без нее -- одно и то же.


to Plain
Используется всегда только какой-то один из двух каналов, не оба сразу.

[Пушкарев Михаил]

to Пушкарев Михаил
От большей части такое решение вызвано тем, что с UC3845 я имел дело и имел их при себе. Да, наверняка есть решение лучше, но мало пока опыта... Но и полученная схема удовлетворяет нас, в принципе, во всем, кроме сего бага. Почему введен еще усилители -- потому что нужно настраиваемое напряжение и и нужны два диапазона. Нагрузка -- зонд в плазме, с которого снимается ВАХ, для чего и требуется регулируемый источник напряжения. Зонд можно приближенно представить резистором в 1..10кОм, т. е. нагрузка довольно маленькая. Но дело тут не в нагрузке: что с ней, что без нее -- одно и то же.

Обратноходовые источники вообще плохо себя чувствуют без нагрузки и при малой нагрузке. Попробуйте подгрузить выходы сильнее. Выходной сигнал усилителя ошибки можно направить в вывод 1, посадив вывод 2 на "землю".

[АНТОН КОЗЛОВ]

Что именно здесь странного? Когда "операционность" усилителя определялась многополярностью его питания?

Всегда. От появления аналоговых вычислительных машин, Герц. "Операционный" - означает возможность операций дифференциирования, интегрирования, сложения вычитания в бесконечном диапазоне частот (в идеале). Т.е., на переменном токе и двухполярном питаниии.
А многополярность подразумевает и более двух полюсов. Многомерность таинственная?

[Herz]

Всегда. От появления аналоговых вычислительных машин, Герц. "Операционный" - означает возможность операций дифференциирования, интегрирования, сложения вычитания в бесконечном диапазоне частот (в идеале). Т.е., на переменном токе и двухполярном питаниии.

Термин "операционный" действительно достался этим усилителям от сферы применения - аналоговых вычислительных машин, где они выполняли операции. Однако о двуполярном питании в математических операциях, само собой, ничего не сказано. К результатам операций никакого отношения это иметь не может, Козлов. Напомню Вам, что первые ОУ были построены на лампах и двуполярного питания, разумеется не требовали. Двуполярное впервые потребовалось для дифференциальных транзисторных каскадов, я полагаю.

[Tolyaha]

А если добавить конденсатор с выхода операционника на отрицательный вход? (затормозить его на высоких частотах, может он возбуждается?) Вдруг поможет.

[АНТОН КОЗЛОВ]

Напомню Вам, что первые ОУ были построены на лампах и двуполярного питания, разумеется не требовали. Двуполярное впервые потребовалось для дифференциальных транзисторных каскадов, я полагаю.

В РЛС на лампах (ЦД-30 к примеру) было двухполярное питание. Да еще по схеме М-ДМ. И усилители там на лампах дифференциальные. Все когда-то уже было.

[efti]

Я думаю что дело всё же в обратной связи. Попробуйте параллельно R2 нацепить конденсатор небольшой, 1-47 Нф. Что изменится?

Ничего.

Попробуйте подгрузить выходы сильнее.

Тоже ничего.

А если добавить конденсатор с выхода операционника на отрицательный вход? (затормозить его на высоких частотах, может он возбуждается?) Вдруг поможет.

Глюк остался, но работать стал немного чище.

Выходной сигнал усилителя ошибки можно направить в вывод 1, посадив вывод 2 на "землю".

Вот это еще не пробовал, но попытаюсь эксперимента ради.

Долго мучился сегодня с преобразователем. Вердикт: очень похоже на наводки. Чуть что -- то начинает нормально тихонечко работать и держать стабильное напряжение, то наоборот трещать трансформатором.

Но странно, что несмотря ни на какое кол-во фильтрующих конденсаторов, которые я пытался везде подпаять, эта фигня продолжает портить нервы. И также странно, что это проявляется на низких напряжениях, где, по-идее, импульсных помех должно быть меньше всего. Возможно, как-то виноваты провода, хоть они и не более 10см. Как буду в универе, попытаюсь снять осциллограммы с ОУ и UC3845 и локализовать причину, но это следующая неделя.

Спасибо всем ответившим за замечания! Буду работать, может что хорошее выйдет .

[tyro]

Это немножко , но тем не менее

Всегда. От появления аналоговых вычислительных машин, Герц. "Операционный" - означает возможность операций дифференциирования, интегрирования, сложения вычитания в бесконечном диапазоне частот (в идеале). Т.е., на переменном токе и двухполярном питаниии.

Уважаемый АНТОН КОЗЛОВ. Для начала операционный усилитель должен так же хорошо работать на постоянном токе, как и на переменном. Собственно первоначально класс схем, в которых зависимость выходного параметра от входных параметров описывалась простыми математическими выражениями (операциями) на усилителе (инвертирующем) и был определен как операционный. Разность между реальным и ожидаемым результатами тем меньше, чем лучше усилитель соответствовал идеальному (полоса частот от нуля (постоянного) до бесконечности, бесконечное входное сопротивление и ... далее по списку). С развитием элементной базы и встраивания дифференциального каскада в единый "прибор", получили то, что сейчас называется операционным усилителем. Соответственно появились и другие параметры идеального операционного усилителя.
P.S. Интересно, как у Вас работает интегратор на усилителе переменного тока.
P.P.S. По теме топика: А что если ввести в компаратор мини (микро) гистерезис?

[xemul]

Тоже ничего.

Нужно нагрузить так, чтобы гарантированно отбирать больше энергии, чем передаётся обратноходом за один такт с минимальным коэффициентом заполнения.

Решение с двумя ОУ, имхо, неразумно - достаточно для верхнего предела напряжения на выходе полевиком подключать ещё один резистор || нижнему резистору в делителе ОС.

[АНТОН КОЗЛОВ]

P.S. Интересно, как у Вас работает интегратор на усилителе переменного тока.
P.P.S. По теме топика: А что если ввести в компаратор мини (микро) гистерезис?

При чем тут усилитель переменного тока?. Бесконечный диапазон частот с нуля начинается.

[tyro]

При чем тут усилитель переменного тока?. Бесконечный диапазон частот с нуля начинается.

При Вашем толковании:

Всегда. От появления аналоговых вычислительных машин, Герц. "Операционный" - означает возможность операций дифференциирования, интегрирования, сложения вычитания в бесконечном диапазоне частот (в идеале). Т.е., на переменном токе и двухполярном питаниии.

Вы явно (осознано) отсеяли постоянный ток.

[Herz]

В РЛС на лампах (ЦД-30 к примеру) было двухполярное питание. Да еще по схеме М-ДМ. И усилители там на лампах дифференциальные. Все когда-то уже было.

И что? В ламповой РЛС "КАМА", которую когда-то (30 лет назад) приходилось обслуживать, тоже использовались дифусилители на двойных триодах. Двуполярного питания, тем не менее, не требовали. Как не требовали его ламповые аналоговые ВМ, где использовались первые операционные усилители. Так что не пойму, с чего Вы поставили знак равенства между ОУ и двуполярным питанием.

[АНТОН КОЗЛОВ]

И что? В ламповой РЛС "КАМА", которую когда-то (30 лет назад) приходилось обслуживать, тоже использовались дифусилители на двойных триодах. Двуполярного питания, тем не менее, не требовали. Как не требовали его ламповые аналоговые ВМ, где использовались первые операционные усилители. Так что не пойму, с чего Вы поставили знак равенства между ОУ и двуполярным питанием.

Без этого невозможно и простеший инвертирующий усилитель сотворить, работающий с нуля герц и выше. Зря теряете время. Вы же "гуру". Давно, 30 уже лет и более, в курсе насчет ОУ.

Достаточно легким движением руки погуглить. Там можно найти внятные рассказы про ОУ. Давайте еще про что-нибудь вечное побеседуем.

[MaslovVG]

Без этого невозможно и простеший инвертирующий усилитель сотворить, работающий с нуля герц и выше. Зря теряете время. Вы же "гуру". Давно, 30 уже лет и более, в курсе насчет ОУ.
Достаточно легким движением руки погуглить. Там можно найти внятные рассказы про ОУ. Давайте еще про что-нибудь вечное побеседуем.

А что виртуальную землю уже отменили. Ничто не мешает организовать общий провод в середине питания как на транзиторах так и на лампах.

[Herz]

Без этого невозможно и простеший инвертирующий усилитель сотворить, работающий с нуля герц и выше. Зря теряете время. Вы же "гуру". Давно, 30 уже лет и более, в курсе насчет ОУ.

Достаточно легким движением руки погуглить. Там можно найти внятные рассказы про ОУ. Давайте еще про что-нибудь вечное побеседуем.

Давайте лучше не будем отвлекаться на "вечное". Действительно зря теряем время. Надеюсь, Вы тоже умеете пользоваться Гуглом. Освежите свою память.