Пилообразный ток в индуктивности, Период - сотни секунд Опции

[UralAlex]

Хотел задать еще один вопрос не по заданной мной исходной теме. Однако это в какой-то степени относится к "Current source 2A". Если нужно написать в отдельной теме, я напишу в отдельной.
Есть индуктивная нагрузка (активное сопротивление порядка 8 Ом), нужно плавно менять в ней ток по треугольнику (за цикл 100-200 секунд пройти один период от +2А до -2А и вернуться обратно до +2А). В настоящий момент собрана рабочая схема на TDA2052 (практически стандартное включение из описания) с управлением от внешнего ЦАП. Устраивает все кроме двухполярного питания +/-18 В и нагрева (микросхема на радиаторе + небольшой вентилятор). Хотелось бы услышать мнение опытных людей (можно без конкретики), возможно ли обойтись однополярным питанием 24 В и уменьшить выделение тепла по сравнению с TDA2052?
Еще раз прошу прощения, что без создания отдельной темы.

[Plain]

Почему не полумост?

Нарисуйте нам источник постоянного тока, т.е. нечто с двумя проводами, затем резистор, тоже с двумя, и Ваш чудо-полумост, который меняет полярность подключения данного резистора к данному источнику тока.

обойтись однополярным питанием 24 В и уменьшить выделение тепла

В случае, как сейчас, неназванных, а потому, нулевых допустимых пульсаций — мостовой линейный ИТУН с питанием от мостового ключевого усилителя. А обычно хватает просто ключевого ИТУН.

[UralAlex]

Нарисуйте нам источник постоянного тока, т.е. нечто с двумя проводами, затем резистор, тоже с двумя, и Ваш чудо-полумост, который меняет полярность подключения данного резистора к данному источнику тока.

Вариант с изменением полярности подключения и полумостом нарисовать не могу. Вопрос в другом: почему нельзя обойтись одной полярностью для решения исходной задачи?

В случае, как сейчас, неназванных, а потому, нулевых допустимых пульсаций — мостовой линейный ИТУН с питанием от мостового ключевого усилителя. А обычно хватает просто ключевого ИТУН.

Хотел уточнить по терминологии:
1) линейный ИТУН - это ИТУН на УМЗЧ?
2) ключевой ИТУН - это ИТУН с применением ОУ и MOSFET (наподобие того, что Вы советовали MCP6V31 и CSD25402Q3A)?

[Tanya]

Хотел задать еще один вопрос

К Вам встречные вопросы.
Какие требования к качеству пилы? Какова величина индуктивности?

[UralAlex]

К Вам встречные вопросы.
Какие требования к качеству пилы? Какова величина индуктивности?

индуктивность нагрузки 100 мГн, про качество пилы сказать затрудняюсь, однако переход через ноль - важный момент (если будет ощутимая "ступенька", это негативно скажется на результатах измерения магнитных свойств исследуемого обьекта).
Спасибо за отдельную ветку.

[Plain]

линейный ИТУН - это ИТУН на УМЗЧ?

Это обыкновенный ИТУН на ОУ и питанием его выходного каскада, например, ±100 мВ.

ключевой ИТУН

Это компаратор, управляющий мостом.

[UralAlex]

ИТУН на ОУ и питанием его выходного каскада, например, ±100 мВ.

Подскажите, пожалуйста, какие ОУ подойдут для такого ИТУН? Они должны выдерживать требуемые токи до 2А?

[Guest_TSerg_*]

Вы бы взяли любой учебник по аналоговой/импульсной схемотехнике - да и почитали бы.

[UralAlex]

Вы бы взяли любой учебник по аналоговой/импульсной схемотехнике - да и почитали бы.

Что значит "любой"? Порекомендуйте качественный источник информации, почитаю...

[Guest_TSerg_*]

Что значит "любой"? Порекомендуйте качественный источник информации, почитаю...

Так.. а Вы, что читали?

1. Хоровиц & Хилл
2. Титце & Шенк
3. Горошков/Алексеенко/Гальперин/Шило
4. Пейтон & Волш
5. Ian Hickman "Analog Circuits CoolBook"

[HardEgor]

Т5. Ian Hickman "Analog Circuits CoolBook"

Наверное "Analog Electronics"?

[Guest_TSerg_*]

Наверное "Analog Electronics"?

Нет. Немного ошибся в названии - не "кул бук", а "поваренная книга"

[VNS]

индуктивность нагрузки 100 мГн, про качество пилы сказать затрудняюсь, однако переход через ноль - важный момент (если будет ощутимая "ступенька", это негативно скажется на результатах измерения магнитных свойств исследуемого обьекта)...

Судя по сообщению, ток в индуктивности влияет на "...магнитные свойства..." исследуемого объекта?
Отсюда следует вопрос о механизме "...влияния..." и, возможно, Ваша задача может быть решена нестандартным способом.

[UralAlex]

Судя по сообщению, ток в индуктивности влияет на "...магнитные свойства..." исследуемого объекта?
Отсюда следует вопрос о механизме "...влияния..." и, возможно, Ваша задача может быть решена нестандартным способом.

Катушка на П-образном магнитопроводе, магнитопровод на исследуемом объекте. Перемагничиваем исследуемый объект (путем изменения тока) по петле гистерезиса, измеряем его магнитные свойства.


Изобразил примерную схему того, что собираюсь реализовать в железе. Немного отличается от первоначальной идеи уйти от двухполярного питания, но по другому не получилось. Собрал мостовой ИТУН по подсказке Plan. Не нравится пока только использование дорогостоящих ОУ. Подскажите, пожалуйста, все ли в этой схеме корректно? Rн, Lн - это нагрузка (катушка).

[Plain]

[UralAlex]

Благодарю за вариант, Plain.
Я правильно понимаю, что транзисторы Q3-Q6 должны быть на радиаторах?
Каково максимально возможное напряжение источника V3 ?

Нужно ли защищать Q3-Q6 диодами?

[Plain]

максимально возможное напряжение источника V3 ?

С чего вдруг? V2 и V3 равнозначны, потому как на рисунке тупо диффусилитель из учебника, ну и синфазное — сколько резисторы стерпят, хоть гигавольт.

[UralAlex]

Уважаемый Plain и члены сообщества. Снова нужна Ваша помощь.
Собрал схему с минимальными переделками, предложенную Plain.



При входном пилообразном сигнале амплитудой 200 мВ в нагрузке (поставил пока активную нагрузку 5 Ом) получаю практически чистый пилообразный сигнал амплитудой 0,9 А.
При амплитуде входного сигнала 400 мВ сигнал в нагрузке (и на выходах 1 и 7 диф. усилителя) пила искажается:



На выходе 1 микросхемы сигнал выглядит так:



Происходят искажения только на одном полупериоде (когда работает диагональ Q3, Q6). В один момент происходит резкое открытие этих транзисторов и начинает течь максимальный ток через нагрузку.
Вопрос: с чем это может быть связано и как это можно устранить?
Напомню, что мне необходимо пропускать токи через нагрузку до 2 А.

[_Vova]

номера выводов не видно, проверьте монтаж, может перепутан Э и К у транзисторов, переход пробивается при 5-6В

[Plain]

Видно возбуждение — его надо устранить посредством конденсаторов порядка 33 пФ между выходами ОУ и их инвертирующими входами.

[UralAlex]

номера выводов не видно, проверьте монтаж, может перепутан Э и К у транзисторов, переход пробивается при 5-6В

монтаж проверял, ошибок не увидел

Видно возбуждение — его надо устранить посредством конденсаторов порядка 33 пФ между выходами ОУ и их инвертирующими входами.

Да, возбуждение есть. Попробую поставить конденсаторы, спасибо. Про результаты напишу.

[UralAlex]

Видно возбуждение — его надо устранить посредством конденсаторов порядка 33 пФ между выходами ОУ и их инвертирующими входами.

Поставил конденсаторы 91 пФ, возбуждение не исчезло. На выходах 1 и 7 ОУ в первом полупериоде пропали "зашкалы" (они были на осциллограмме, приведенной выше). Однако если подключить осциллограф параллельно нагрузке, то после старта в некоторый момент времени происходит установка максимального тока и из этого состояния схема сама не выходит. Если осциллограф параллельно нагрузке не подключать, цикл отрабатывается нормально.
Еще один вопрос касается максимальной амплитуды тока в нагрузке: при амплитуде входного сигнала 400 мВ максимальный ток в нагрузке (при номинале токозадающего резистора 0,2 Ом) составляет меньше 2А. Почему так может быть?

[ikm]

Однако если подключить осциллограф параллельно нагрузке, то после старта в некоторый момент времени происходит установка максимального тока и из этого состояния схема сама не выходит. Если осциллограф параллельно нагрузке не подключать, цикл отрабатывается нормально.

Вы подключаете землю осциллографа к одному из концов нагрузки или к земле схемы?

[UralAlex]

Вы подключаете землю осциллографа к одному из концов нагрузки или к земле схемы?

Земляной крокодил осциллографа к одному из концов нагрузки. При этом земляной контакт вилки в розетку не вставлен.

[ikm]

Земляной крокодил осциллографа к одному из концов нагрузки. При этом земляной контакт вилки в розетку не вставлен.

Ну вот представьте, что вы на своей схеме в этом месте делаете закоротку на землю (GND), я не про заземление говорю, так что вилка тут не причём. Цепляйте крокодил к колекторам Q7 Q6.

[Ariel]

земляной контакт вилки в розетку не вставлен.

если "земляной контакт вилки в розетку не вставлен", то между землей проба и Вашей платой имеется 220 VAC.
Включайте осциллограф через разделительный трансформатор.

[Plain]

Любой двухканальный осциллограф имеет функцию дифференциального измерения "ADD+INVERT".

Если незаземлённое шасси было подключено к слаботочным цепям, то скорее всего многие из них подохли.

[ZVA]

Поставил конденсаторы 91 пФ, возбуждение не исчезло..
Еще один вопрос касается максимальной амплитуды тока в нагрузке: при амплитуде входного сигнала 400 мВ максимальный ток в нагрузке (при номинале токозадающего резистора 0,2 Ом) составляет меньше 2А. Почему так может быть?

для устранения возбуждения резисторы R3,R4,R5,R10 должны быть 1% а лучше меньше.
для советов нужна реальная схема. на вышеприведенной конденсаторы отсутствуют как класс!
меньше 2А это сколько? 1.999А?

[UralAlex]

для устранения возбуждения резисторы R3,R4,R5,R10 должны быть 1% а лучше меньше.
для советов нужна реальная схема. на вышеприведенной конденсаторы отсутствуют как класс!
меньше 2А это сколько? 1.999А?

R3, R4, R5, R10 - 1%
При амплитуде входного сигнала 400 мВ максимум тока в нагрузке 1,8 А.

[Plain]

Как справедливо заметили выше, один в один из симулятора в реал по умолчанию никогда не подразумевается, т.е. пересчитывать всегда обязательно — к примеру, я поставил все транзисторы одинаковыми просто на бегу, тогда как в реале при выбранной подтяжке 2 кОм (и по 10 мА с выходов ОУ соответственно) от каждого из четырёх составных транзисторов требуется гарантированный коэффициент передачи 2000.

Сообщение отредактировал Plain - Jul 21 2017, 00:18

[Tarbal]

Вам нужен выходной каскад строчной развертки
Есть такая формула:

I = U*T/L;
I - ток вы задали 2 ампера
U - посчитать
T - интервал времени
L - индуктивность катушки

На больших интервалах требуется большая индуктивность -- иначе надо низкое напряжение и будет нелинейный график, а экспоненциальный.

Вот вам статья:
http://master-tv.com/article/hd/

Вкратце как от однополярного напряжения получяется ток текущий то в одну, то в другую сторону. Когда транзистор закрывается, то катушке с конденсатором никто не мешает быть колебательным контуром. Ток за пол периодапоменяет направление и достигнет почти того же значение. Напряжение будучи сдвинутым на 90 градусов с током (катушка и конденсатор оба реактивные) сделает пол периода вверх и поменяет полярность, но тут откроется диод и переведет ток в катушке в линейный убывающий. Ваша задача открыть транзистор пока ток еще не поменял направления, чтобы подхватить тенденцию и продолжить ток в положительном направлении. Схема проверена десятилетиями.

[ZVA]

При амплитуде входного сигнала 400 мВ максимум тока в нагрузке 1,8 А.

Не верю!(Станиславский).
Для схемы приведенной выше. для получения +2А на вход нужно подать 1600 мВ, а -2А 800мВ сответственно.
НУ да ладно, но -2,2А при при подаче -400мВ получается или нет?

[UralAlex]

Не верю!(Станиславский).
Для схемы приведенной выше. для получения +2А на вход нужно подать 1600 мВ, а -2А 800мВ сответственно.
НУ да ладно, но -2,2А при при подаче -400мВ получается или нет?

В моих рассуждениях амплитуда 400 мВ упоминалась относительно уровня 1,2 В, на этом я не заострял внимание. Т.е. Сигнал менялся в диапазоне от 0,8 до 1,6 В.
С амплитудой разобрался, после перепайки ОУ на новый (из другого магазина) на активной нагрузке 7,5 Ом схема заработала разумно (без паразитной генерации). При этом в активной нагрузке амплитуда тока составляет требуемые 2А).
Однако на индуктивной нагрузке, требуемой мне (с активным сопротивлением 7 Ом и индуктивностью 100 мГн) генерация наблюдается (см. осциллограмму ниже). Для примера привожу осциллограммы, полученные на выходе 1 ОУ (относительно уровня земли):
1. Для активной нагрузки 7,5 Ом:

2. Для индуктивной нагрузки (7 Ом, 100 мГн):


Вопросы:
1. Из-за чего может возникать такая генерация? Казалось бы, ток в нагрузке меняется очень медленно (с частотой 20 мГц). На такой частоте индуктивная нагрузка эквивалентна активной. Может еще межвитковая емкость какая-нибудь есть и она влияет на результат?
2. Как можно победить генерацию? Какие емкости в схему разумно поставить и куда? По рекомендации Plain ставил емкости 50 пФ и 30 нФ между выходами ОУ и инвертирующими входами, но это не дало положительного эффекта.

[Vovk_Z]

2. Как можно победить генерацию? Какие емкости в схему разумно поставить и куда? По рекомендации Plain ставил емкости 50 пФ и 30 нФ между выходами ОУ и инвертирующими входами, но это не дало положительного эффекта.

Цобель (RC-цепочка) на вьіходе есть? Например, 10 Ом и 1 мкФ.

Сообщение отредактировал Vovk_Z - Jul 26 2017, 20:52

[UralAlex]

Цобель (RC-цепочка) на вьіходе есть? Например, 10 Ом и 1 мкФ.

Поясните, пожалуйста, про какой из выходов идет речь? На выходах ОУ сейчас никаких RC-цепей нет.

[UralAlex]

Может, вместо ОУ LM358 (LM2904) поставить другой тип?
Забавно то, что на компьютерной модели все работает замечательно...

[ikm]

Может, вместо ОУ LM358 (LM2904) поставить другой тип?
Забавно то, что на компьютерной модели все работает замечательно...

А причём тут ОУ, или у него выходной сигнал изменяётся при изменении нагрузки? Тогда может по питанию есть изменения?

[Vovk_Z]

Поясните, пожалуйста, про какой из выходов идет речь? На выходах ОУ сейчас никаких RC-цепей нет.

- на том вьіходе, к которому вьі цепляете нагрузку (она индуктивная, а должна, в сумме со снаббером - получиться активной).

[Tanya]

Вопросы:
1. Из-за чего может возникать такая генерация? Казалось бы, ток в нагрузке меняется очень медленно (с частотой 20 мГц). На такой частоте индуктивная нагрузка эквивалентна активной. Может еще межвитковая емкость какая-нибудь есть и она влияет на результат?
По рекомендации Plain ставил емкости 50 пФ и 30 нФ между выходами ОУ и инвертирующими входами, но это не дало положительного эффекта.

Генерация, как Вы сами убедились, возникает вследствие индуктивности нагрузки и выбранной Вами схемы - генератора тока. Вы посредством этой схемы хотите сделать ток таким, каким хотите. А индуктивность мешает, - хочет свое...
Правильный способ побороть это - не подбор костылей, смысл которых Вам непонятен, а сразу сделать хорошо, - генератор напряжения, управляемый ПИД-регулятором, следящим за током.
Индуктивность - она на любой частоте индуктивность.

[UralAlex]

сразу сделать хорошо, - генератор напряжения, управляемый ПИД-регулятором, следящим за током.

Идеология мне не очень понятна. Какой бы регулятор не поставили, индуктивная нагрузка в любом случае будет упираться при изменении тока. Пока склоняюсь к доработке запаянной схемы.

[_Vova]

индуктивная нагрузка в любом случае будет упираться при изменении тока

аналогий с инерционным объектом привести можно много, например, позиционирование в приводе или любимый здесь нагрев печи - регулируют же
вашу схему можно попробовать успокоить цепями коррекции в ОС (в итоге и получится ПИД), постройте ФЧХ петлевого усиления и т.д.

[Corner]

Генерация неизбежна, так как фаза тока сдвинута относительно фазы напряжения. Все схемы, приведенные в топике, практически бесполезны, так как являются источниками напряжения. ТСу нужен биполярный источник тока, который на источнике напряжения с ООС по току не реалезуем - сами ОУ имеют внутренний фазовый сдвиг, который складывается с фазовым сдвигом в петле ООС. В результате, получается вместо ООС классическая ПОС.

Сообщение отредактировал Corner - Jul 28 2017, 08:53

[Vovk_Z]

Генерация неизбежна, так как фаза тока сдвинута относительно фазы напряжения.

- сдвинута, но насколько? Абсолютно безиндуктивньіх нагрузок не бьівает. Частота основной гармоники сигнала, напомню - всего 20 миллиГерц.

Сообщение отредактировал Vovk_Z - Jul 28 2017, 09:03

[_Vova]

Частота основной гармоники сигнала, напомню - всего 20 миллиГерц.

для устойчивости дело не в частоте сигнала, а в индуктивности нагрузки.
на меньшей частоте легче регулировать ток в индуктивности

[Tanya]

аналогий с инерционным объектом привести можно много, например, позиционирование в приводе или любимый здесь нагрев печи - регулируют же
вашу схему можно попробовать успокоить цепями коррекции в ОС (в итоге и получится ПИД), постройте ФЧХ петлевого усиления и т.д.

Вот именно - печка. Напряжение на катушке - мощность на печке, ток - температура, теплоемкость - индуктивность, сопротивление катушки - теплоотдача.
Так же, как на печку нужно подавать мощность для повышения температуры, так и на индуктивность нужно подавать напряжение. а ток будет уже сам...
Не нужно костылей - тут все считается или подбирается. Где-то я уже все это писала. Попробую найти.

Попробую найти.

https://electronix.ru/forum/index.php?showt...=85489&st=0

[Vovk_Z]

для устойчивости дело не в частоте сигнала, а в индуктивности нагрузки.
на меньшей частоте легче регулировать ток в индуктивности

- совсем безиндуктивньіх нагрузок, в природе, практически не бьівает Так вьіходит что, устойчивьіх источников тока или напряжения не может существовать?

[Corner]

Никакой ПИД тут не нужен. Аналогия с печкой неуместна. ТСу надо определиться с точностью пилы в индуктивности. Исходя из этого определить до каких частот нужна ООС по току, а выше будет достаточно ООС по напряжению.
Соответственно, до этой частоты усилитель не должен иметь собственных фазовых сдвигов. А выше он уже может быть стандартным интегратором.
В текущем схемотехническом решении генерация пропадет, если между датчиком тока и выходом усилителя поставить резистор, а выход усилителя соединить с отрицательным входом через небольшую емкость. Это уменьшит глубину ООС по току и сделает ООС по напряжению выше критической частоты усилителя.

[Tanya]

Никакой ПИД тут не нужен. Аналогия с печкой неуместна. ТСу надо определиться с точностью пилы в индуктивности. Исходя из этого определить до каких частот нужна ООС по току, а выше будет достаточно ООС по напряжению.
Соответственно, до этой частоты усилитель не должен иметь собственных фазовых сдвигов. А выше он уже может быть стандартным интегратором.

Можете обосновать Ваши утверждения?

[Corner]

Можете обосновать Ваши утверждения?

В теории цепей уже все обосновано до меня. Нет смысла усложнять задачу, применяя более громоздкий аппарат. Более того, данная проблема давно решена схемотехнически в УМЗЧ с токовым выходом.

[Tanya]

В теории цепей уже все обосновано до меня. Нет смысла усложнять задачу, применяя более громоздкий аппарат. Более того, данная проблема давно решена схемотехнически в УМЗЧ с токовым выходом.

А можно для тех, кто сомневается привести ссылку на книгу, страницу или объяснение более простым и менее громоздким аппаратом, как это сделать. Вот интересно, будет ли все это проще (для кого...) и лучше.

[dimka76]

Как тут уже сказали выше, подайте на свою индуктивность постоянное напряжение нужной величины и получите линейно-нарастающий ток.

Ах, да. У вас активное сопротивление достаточно большое. Просто так не получится.

[SSerge]

Книги это не модно, не современно, как-никак XXI век на дворе!
Кина у меня нет, поэтому картинки.
схема, АЧХ и ФЧХ с разомкнутой петлёй обратной связи (для этого включена L2 с бешеной индуктивностью):

Зелёные кривые для L1 = 1nH, красные для L1 = 100mH.
Нетрудно заметить что добавление индуктивности увеличивает фазовый сдвиг и после замыкания петли ОС приводит либо к генерации либо к долго не затухающим колебаниям с частотой ~1.4 кГц от любого чиха.

[_Vova]

- совсем безиндуктивньіх нагрузок, в природе, практически не бьівает Так вьіходит что, устойчивьіх источников тока или напряжения не может существовать?

величина реактивной составляющей нагрузки и определяет устойчивость схемы, для УН это емкость, для УТ-индуктивность, если требуемая полоса меньше, то обеспечить устойчивость проще, при этом для УН низкое выходное сопротивление (до замыкания ОС) хорошо, для УТ наоборот.
принцип компенсации общий - за счет коррекции в цепи ОС добиться выполнения условия устойчивости
PS давненько у TI видел статью по устойчивости схем с ОУ в простой форме и советами по моделированию, нагулилось
Stability for Op Amps
доб. вот еще Stability for Power Operational Amplifiers пункт 5.1 на стр 6 VOLTAGE TO CURRENT CONVERSION—FLOATING LOAD

[Tarbal]

В моих рассуждениях амплитуда 400 мВ упоминалась относительно уровня 1,2 В, на этом я не заострял внимание. Т.е. Сигнал менялся в диапазоне от 0,8 до 1,6 В.
С амплитудой разобрался, после перепайки ОУ на новый (из другого магазина) на активной нагрузке 7,5 Ом схема заработала разумно (без паразитной генерации). При этом в активной нагрузке амплитуда тока составляет требуемые 2А).
Однако на индуктивной нагрузке, требуемой мне (с активным сопротивлением 7 Ом и индуктивностью 100 мГн) генерация наблюдается (см. осциллограмму ниже). Для примера привожу осциллограммы, полученные на выходе 1 ОУ (относительно уровня земли):
1. Для активной нагрузки 7,5 Ом:

2. Для индуктивной нагрузки (7 Ом, 100 мГн):


Вопросы:
1. Из-за чего может возникать такая генерация? Казалось бы, ток в нагрузке меняется очень медленно (с частотой 20 мГц). На такой частоте индуктивная нагрузка эквивалентна активной. Может еще межвитковая емкость какая-нибудь есть и она влияет на результат?
2. Как можно победить генерацию? Какие емкости в схему разумно поставить и куда? По рекомендации Plain ставил емкости 50 пФ и 30 нФ между выходами ОУ и инвертирующими входами, но это не дало положительного эффекта.

Поставьте пикофарад 30 - 100 между выходом ОУ и инвертирующим входом. Тем самым обеспечите более короткую ООС по высоким частотам.