Компаратор в роли триггера, в цепи защиты от КЗ Опции

[haker_fox]

Здравствуйте!
Подскажите пожалуйста, на сколько реально использовать ОУ, включенный компаратором с полож. обратной связью в роли своеобразного RS-триггера? Что нужно: компаратор сравнивает опору с напряжением на шунте, т.е. контролирует ток через нагрузку. Естественно через RC-цепочку. Как только ток, а значит и напряжение на шунте, привысил критический - компаратор "мгновенно" переключается, а обратная положительная связь не дает ему возвратиться в исходное состояние. Т.о. защита от КЗ действует до тех пор, пока мы не снимем напряжение питаня со схемы и не влючим ее заново. В настоящий момен отрабатываю вариант с RS-триггером, но зачем лишняя микросхема?
В Micro-CAP вроде работает. Но это все таки идеальные условия. В реальной жизни схема может защелкнуться из за случайного чиха, благодаря ПОС. Но наверно все можно довести до ума, не так ли?
Ваши идеи?)

[Herz]

А какие нужны идеи? ОУ вполне может работать в режиме компаратора и построить на нём триггер имеете полное право. Единственное замечание: быстродействие такого триггера придётся рассчитывать самому (и проверять экспериментально), в то время как для "конвенциональных" компараторов времена переключений регламентируются и гарантируются.

[haker_fox]

А какие нужны идеи? ОУ вполне может работать в режиме компаратора и построить на нём триггер имеете полное право. Единственное замечание: быстродействие такого триггера придётся рассчитывать самому (и проверять экспериментально), в то время как для "конвенциональных" компараторов времена переключений регламентируются и гарантируются.

Собственно говоря, под идеями я подразумевал одобрение И хотя я и опирался на поиск по этому форуму и на Хоровица, Хилла, все равно хотелось услышать что-нибудь. Мало ли что.
Быстродействие. Micro-CAP показывает около 5 мкс. Ну на деле, учитывая емкость и индуктивность проводников, не думаю, что возрастет на порядок. Хотелось бы, чтобы защита срабатывала не более, чем за 50 - 70 мкс.

[Herz]

Собственно говоря, под идеями я подразумевал одобрение И хотя я и опирался на поиск по этому форуму и на Хоровица, Хилла, все равно хотелось услышать что-нибудь. Мало ли что.
Быстродействие. Micro-CAP показывает около 5 мкс. Ну на деле, учитывая емкость и индуктивность проводников, не думаю, что возрастет на порядок. Хотелось бы, чтобы защита срабатывала не более, чем за 50 - 70 мкс.

С быстродействием вообще вопрос сложный. Рассчитать его по параметрам ОУ, приводимым в документации, будет очень непросто. Дело, как Вы понимаете, в том, что они ориентированы на линейный режим. Каково будет время выхода из насыщения - не всегда можно знать.
Конечно, будет зависеть от конкретного ОУ, от индуктивности проводников в гораздо меньшей степени (если специально не постараться). Но 50 - 70 мксек - это легкодостижимые времена, почти для любого ОУ.

Сообщение отредактировал Herz - Aug 25 2008, 07:44

[DS]

Вообще-то это называется триггер Шмитта. Вполне допустимое включение. Желательно только использовать не ОУ, а компаратор. По причине нормированности для компараторов режима насыщения.
Но есть подводный камень - нет гарантии, что в процессе включения питания сисетма не будет проваливаться во включенное состояние.

[haker_fox]

Вообще-то это называется триггер Шмитта.

Да, я знаю это

Но есть подводный камень - нет гарантии, что в процессе включения питания сисетма не будет проваливаться во включенное состояние.

Хм, а есть способ избежать этого?

[Herz]

Да нет, речь, думаю, идёт об обычном компараторе с гистерезисом. Поведение его вполне предсказуемо. В любом случае, следует хорошо представлять, что будет происходить в схеме по включению питания.

[Rst7]

Если так уж хочется именно операционник, я бы делал примерно вот так:




Стабилитрон в обратной связи во-первых, держит ОУ на линейном участке (удерживая на выходе стабильный уровень при входном напряжении ниже порога), во-вторых - определяет порог срабатывания (вместе с делителем в ветке ПОС). В принципе, так как быстродействие нужно только в одну сторону, то хорошо должны работать оперы Rail-to-rail, только напряжение на выходе опера должно быть всегда ниже Uпит на, скажем, 0.5 вольта. Или опер запитать от более высокого напряжения. На приведенной схеме опер с двухполярным питанием, что обеспечивает быстродействие как вниз, так и вверх.

[DS]

Да нет, речь, думаю, идёт об обычном компараторе с гистерезисом. Поведение его вполне предсказуемо. В любом случае, следует хорошо представлять, что будет происходить в схеме по включению питания.

Нужно обязательно принять схемотехнически меры к тому, чтобы в процессе старта схема удерживалась в исходном состоянии. Иначе не будет гарантии, что изменение фазы луны тне приведет к кардинальному изменению положения компаратора в момент старта.

[Herz]

Нужно обязательно принять схемотехнически меры к тому, чтобы в процессе старта схема удерживалась в исходном состоянии. Иначе не будет гарантии, что изменение фазы луны тне приведет к кардинальному изменению положения компаратора в момент старта.

Конечно. Я тоже именно это и имел в виду.

[haker_fox]

Если так уж хочется именно операционник, я бы делал примерно вот так:




Стабилитрон в обратной связи во-первых, держит ОУ на линейном участке (удерживая на выходе стабильный уровень при входном напряжении ниже порога), во-вторых - определяет порог срабатывания (вместе с делителем в ветке ПОС). В принципе, так как быстродействие нужно только в одну сторону, то хорошо должны работать оперы Rail-to-rail, только напряжение на выходе опера должно быть всегда ниже Uпит на, скажем, 0.5 вольта. Или опер запитать от более высокого напряжения. На приведенной схеме опер с двухполярным питанием, что обеспечивает быстродействие как вниз, так и вверх.

К своему стыду не могу догадаться, как расчитать схему?
Допустим, мне нужно чтобы ОУ выдавал лог. 1 при входном напряжении 1.21В и сбрасывался только при выключении питания?
Что можно почитать? Может быть достаточно Хоровица и Хилла + хорошо обмозговать?

[Herz]

Что можно почитать? Может быть достаточно Хоровица и Хилла + хорошо обмозговать?

Кто знает? Может и достаточно. Кому как...

[haker_fox]

Кто знает? Может и достаточно. Кому как...

Голова под вечер уже не соображает... дикая усталость. Буду штудировать теорию.

[Tanya]

К своему стыду не могу догадаться, как расчитать схему?
Допустим, мне нужно чтобы ОУ выдавал лог. 1 при входном напряжении 1.21В и сбрасывался только при выключении питания?
Что можно почитать? Может быть достаточно Хоровица и Хилла + хорошо обмозговать?

Переставить стабилитрон в цепь положительной обратной связи и мозговать...
А может Вам лучше подойдет оконный компаратор? Или при некотором минимальном токе чтобы назад сбрасывался. А то, каким образом подается питание, трудно предугадать. И не нужно. Нужно, чтобы работало всегда...
И, как уже советовали, компаратор вместо ОУ - 311 стоит копейки... И выход логический уже есть. А может, есть еще дешевле, если это вас заботит...

[Rst7]

Ну во-первых, эта схема инвертирующая, т.е. лог 1 у нее на выходе пока напряжение на входе ниже порога. Порог у нее примерно 0.8 вольта, определяется R4/R2=Uстаб/Uпор. Оптимально изменить порог до нужного установив еще один резистор, от инвертирующего входа опера на землю, для получения необходимого Вам порога надо поставить ~20кОм (U=Uпор*(R1+Rрег)/Rрег).

Вот только надо подумать, как ее правильно в рабочий режим переводить при включении питания. Теоретически, однополярное питание операционника должно решить проблему.

Кстати, резистор в цепи ООС - это просто чтобы не разрывалась ОС, когда происходит переключение. На него особого внимания обращать не надо.

Переставить стабилитрон в цепь положительной обратной связи и мозговать...

А каким образом планируете обеспечить ненасыщение операционника?

[haker_fox]

Ну во-первых, эта схема инвертирующая, т.е. лог 1 у нее на выходе пока напряжение на входе ниже порога. Порог у нее примерно 0.8 вольта, определяется R4/R2=Uстаб/Uпор. Оптимально изменить порог до нужного установив еще один резистор, от инвертирующего входа опера на землю, для получения необходимого Вам порога надо поставить ~20кОм (U=Uпор*(R1+Rрег)/Rрег).

Большое спасибо за объяснения!!!

Вот только надо подумать, как ее правильно в рабочий режим переводить при включении питания. Теоретически, однополярное питание операционника должно решить проблему.

У меня однополярное питание

[Tanya]

А каким образом планируете обеспечить ненасыщение операционника?

А пусть насыщается. Что плохого? Но имелся в виду компаратор нормальный.

[Rst7]

А пусть насыщается. Что плохого?

Дык речь шла о том, чтобы получить известное время переключения при использовании в качестве компаратора операционника. А это значит, что нельзя допускать насыщения.

имелся в виду компаратор нормальный.

Я понимаю, с нормальным компаратором проблем особо нет. Решение с опером имеет право на жизнь, скажем, в следующей ситуации. В схеме есть 3 опера, поставлен корпус, содержащий 4 опера, и нужен компаратор. Вот четвертый и имеет смысл использовать.

У меня однополярное питание

Это с одной стороны хорошо, а с другой - плохо. Я тут Вас кажется в заблуждение ввел, эта схема не защелкнется при однополярном питании Щас подумаю, как переделать...

[haker_fox]

Это с одной стороны хорошо, а с другой - плохо. Я тут Вас кажется в заблуждение ввел, эта схема не защелкнется при однополярном питании Щас подумаю, как переделать...

Похоже, что так Я уже в симуляторе испытал)
А двуполярным - работает!

[Tanya]

Дык речь шла о том, чтобы получить известное время переключения при использовании в качестве компаратора операционника. А это значит, что нельзя допускать насыщения.
Я понимаю, с нормальным компаратором проблем особо нет. Решение с опером имеет право на жизнь, скажем, в следующей ситуации. В схеме есть 3 опера, поставлен корпус, содержащий 4 опера, и нужен компаратор. Вот четвертый и имеет смысл использовать.

Речь шла о времени туда... А туда он сначала переключится, а только потом насытится.
Про четвертый правильно, наверное... только надо еще смотреть на допустимые напряжения между входами..

[DS]

Речь шла о времени туда... А туда он сначала переключится, а только потом насытится.
Про четвертый правильно, наверное... только надо еще смотреть на допустимые напряжения между входами..

Нет, сначала он выйдет из насыщения, потом переключится, потом насытится снова в другом состоянии.

[Rst7]

Речь шла о времени туда...

Пардон, а что делает опер, пока сигнал далеко от порога? Стоит себе насыщенный

А двуполярным - работает!

Работает, но может включиться в любой полярности.

[Tanya]

Пардон, а что делает опер, пока сигнал далеко от порога? Стоит себе насыщенный

Имелась в виду схема со стабилитроном в цепи положительной обратной связи. Пока он не сработал, работает отрицательная, и все нормально...

[tyro]

А пусть насыщается. Что плохого? Но имелся в виду компаратор нормальный.

На порог переключения будет влиять напряжение питания.

[Tanya]

На порог переключения будет влиять напряжение питания.

Нет. Откуда?

[tyro]

Нет. Откуда?

Я про тиггер шмидта, который приведен выше. Опора на неинвертирующем входе - делитель с выхода на землю, а напряжение насышения зависит от питания.

[Rst7]

Предлагаю другой вариант.



V7 - источник опорного напряжения. Можно заменить делителем.
V6 - то же питание, что и у опера.
Q1 - можно заменить на P-канальный полевичек (даже лучше), тогда уйдет один резистор (R5)

Такая схема вроде правильно работает при однополярном питании: при старте - устанавливается в 1 на выходе, при срабатывании - защелкивается и не возвращается в исходное состояние (можно эмиттер/исток транзистора подключить к ножке проца и снимать защелкивание программно, установкой сначала лог 0, потом лог. 1).

Пока он не сработал, работает отрицательная, и все нормально...

Нарисуйте схему, дабы не быть голословной.

Я про тиггер шмидта, который приведен выше. Опора на неинвертирующем входе - делитель с выхода на землю, а напряжение насышения зависит от питания.

Простите, но обеих схемах опер не насыщается. Во-вторых, в обеих схемах не зависит порог от питания. Если Вы, конечно, про мои мозговыкрутасы

[Tanya]

Нарисуйте схему, дабы не быть голословной.

Представьте себе неинвертирующий усилитель. Добавьте стабилитрон в цепь положительной обратной связи. Можно и инвертирующий... Рисовать не умею прилично, увы...

Я про тиггер шмидта, который приведен выше. Опора на неинвертирующем входе - делитель с выхода на землю, а напряжение насышения зависит от питания.

Это не ко мне...

[tyro]

Простите, но обеих схемах опер не насыщается. Во-вторых, в обеих схемах не зависит порог от питания. Если Вы, конечно, про мои мозговыкрутасы

В Вашей схеме естественно не насыщается, т.к. стоит стабилитрон. Это было написано для Tanya - (имел ввиду если выкинуть стабилитрон и этим ввести в насыщение).
Последняя Ваша схема очень крута, (в смысле много деталей), да и напряжение база-эммитер вещь не очень стабильная, но как вариант без цифровых микросхем.
P.S. Лучше схему предложить не могу, т.к. градус (воздуха) высок и то что в голове (по идее должны быть мозги) плохо шевелится. ( По поводу отсутсвия конструктива в моем ответе).

[Rst7]

да и напряжение база-эммитер вещь не очень стабильная

Да транзистор тут исключительно как ключ используется. Его Uбэ ни на что не влияет. Ну разве что можно включить еще резистор между базой и эмиттером (ну, скажем, 47 кОм) для увеличения порога открывания. Кстати, логический инвертор тоже подойдет, если вдруг таковой завалялся среди остальной конструкции.

[Wise]

Здравствуйте!
Подскажите пожалуйста, на сколько реально использовать ОУ, включенный компаратором с полож. обратной связью в роли своеобразного RS-триггера? Что нужно: компаратор сравнивает опору с напряжением на шунте, т.е. контролирует ток через нагрузку.

..Вот, посмотрите фрагмент из архива..

ОУ – LM324.

..Самый нижний (по схеме) ОУ – стабилизирует ток.
Если режим стабилизации тока длится больше времени, определяемой цепью R35,R36,C18 (примерно 0,6 сек.) – защелкнется тот самый триггер на ОУ, с диодом VD8, и отключит выход БП.

На самом верхнем ОУ – стабилизатор напряжения.

..Таким образом, имеем кратковременный режим ограничения тока.
Это позволяет, например, зарядить большой электролит или зажечь лампочку накаливания.
Вместе с тем, при более длительной перегрузке выход отключается.
Чтобы вернуться в рабочее состояние, нужно "перещелкнуть" питание.

[attachment=24164:attachment]

[haker_fox]

Несколько помудрив, решил воплотить в жизнь прикрепленную схему. Она несколько сложнее и не исплользует оу в роли триггера, но работает в принципе надежно. Одновибратор V3 генерирует короткий импульс сброса при влючении питания и сбрасывает RS-триггер. V5 имитирует ШИМ сигнал, который через И X8 поступает на схему управления полевиком X13. В качестве нагрузки выступает R13, в качестве шунта - R12. Все работает отлично, за исключением того, что схема защиты позволяет увеличиться току через нагрузку до значения выше максимального. Например для данной схемы макс. значение тока - примерно 5.5 А. Защита срабатывает при этом значении. Но если уменьшить значение резистора-нагрузки, ток может увеличиться, допустим до 11А. При этом отключение происходит. Можно ли устранить этот эффект? Т.е. если возникает КЗ, ток быстро растет, и на уровне 5.5 А мы отключаем нагрузку, не дав ему расти дальше. Как я понимаю, это не реально. Хоть на еденицы микросекунд, но ток вырастит до предела. Если же нагрузка будет индуктивная (у меня вроде так - двигатель постоянного тока), то этот недостаток несколько сгладиться.
З.Ы. На рисунке с графиками обведен карандашом и показан момен, когда Uctrl - контролируемое напряжение стало гораздо больше, чем Uref - опорное. Также на предпоследнем графике видно, что ток на R12 вырос почти до 12А. Хотя защита срабатывает при 5.5 А. Признак срабатывания - импульсы на линии R4, четвертый график сверху.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Rst7]

У вас слишком медленный компаратор, судя по графикам.

[haker_fox]

У вас слишком медленный компаратор, судя по графикам.

На базе LM358.

Кстати, Ваша схема (последняя), как я понимаю, расчитана на работу с Rail-To-Rail ОУ?


Поставил быстрый компаратор LM119 - графики лучше не стали.

[Rst7]

Кстати, Ваша схема (последняя), как я понимаю, расчитана на работу с Rail-To-Rail ОУ?

Да.

Поставил быстрый компаратор LM119 - графики лучше не стали.

Странно. Я вообще не очень понимаю, откуда там такой заваленый фронт после компаратора... Видимо, у Вас моделятор психует. Соберите в железе да проверьте.

В любом случае, некоторый перебор будет при быстром нарастании тока в нагрузке из-за конечного быстродействия цепи защиты. Но с другой стороны, короткие импульсы полевики держат без вопросов (в отличии от биполярников).

[haker_fox]

Да.
Странно. Я вообще не очень понимаю, откуда там такой заваленый фронт после компаратора... Видимо, у Вас моделятор психует. Соберите в железе да проверьте.

Обязательно соберу! Но сначала хочется немного в теорию вникнуть, тем более с оу я недавно начал ковыряться. Я верно думаю, что в реально железе может время отклика возрасти из за RC цепей, образованных проводниками на плате?

В любом случае, некоторый перебор будет при быстром нарастании тока в нагрузке из-за конечного быстродействия цепи защиты. Но с другой стороны, короткие импульсы полевики держат без вопросов (в отличии от биполярников).

Плохо. У меня защищаться будет L298. Там биполярники. Видимо придется порог пересмотреть. А полевик на предыдущей схеме это для симуляции подключаемой нагрузки.

Гуляя по этой ветке, нашел решение, которое малой ценой защелкивает компаратор (рисунок прикреплен). на графике это видно. Схема неинвертирующая. То дополнительный триггер не нужен будет. Лишь бы стабильность не подвела. И нужно начальный уровень при подаче питания обеспечить.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Herz]

По-моему, там всё нормально, судя по масштабу. Учтите время распространения и время на разряд ёмкости затвора и всё станет на свои места.

[haker_fox]

Похоже созрело окончательное решение. В симуляторе проверили - работает. Завтра попробуем воплотить в железе, если не возникнет проблем.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Vadym]

у вас получился генератор

[xemul]

Похоже созрело окончательное решение. В симуляторе проверили - работает. Завтра попробуем воплотить в железе, если не возникнет проблем.

Не забудьте стабилитрон на затвор полевика поставить - 27 В перебор по затвору.
Датчик тока я бы поставил в стоке полевика - т.к. все равно придется придумывать какую-то логику для сброса компаратора, можно в ней учесть и состояние ключа. Зато убираете у ключа ООС по току.
Если вывернуть компаратор наоборот и использовать "logic level" полевик, то инвертор становится лишним.

2Vadym генератор не получился - через диод "+" на выходе компаратора защелкивает себя насмерть.

[Herz]

у вас получился генератор

Скорее логарифмический усилитель. ОС получилась отрицательной.
Впрочем, работать должно, конечно. Но время срабатывания предсказать всё равно трудно.

Сообщение отредактировал Herz - Aug 27 2008, 11:12

[haker_fox]

у вас получился генератор

Да, Вы правы. При некоторых очень низких, но не нулевых, значениях нагрузки схема входила в автоколебания. Это показал симулятор. После увеличения резисторов R16 и R17 до соответсвующих номиналов, схема стала работать стабильно. Ранее R17 был 2.7К, а R16 - 12K. Видимо через небольшое сопротивление резистора R17 выход ОУ был несколько нагружен и не мог развить напряжение, достаточное для "защелкивания" ОУ. На симуляторе это видно было.

Эскизы прикрепленных изображений