Источник тока, самовозбуд Опции

[Петрик]

В чем может быть проблема? Частота около 100...150 кГц

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Stanislav]

Опять у Вас опер оказывается нагруженным на ёмкость. Для чего эти 4,7н параллельно резистору? Для увеличения быстродействия? Вряд ли ОУ способен выдавить из себя достаточно току для быстрого заряда ёмкости затвора...

Простите, что приходится дублировать Вас, но... лучше один раз нарисовать, чем десять раз объяснить.
По-видимому, Вы имели в виду примерно такую схемму:

Здесь R1 выбирается равным 50-200 Ом (о чём здесь неоднократно писали), R2 - сотни Ом, а C1 - единицы - первые десятки пикофарад, в зависимости от быстродействия ОУ.

Для скоростной аппликации лучше биполярного, опять же, нет.

Не факт. Зависит от приложения. Современные низковольтные быстрые ПТ вполне могут конкурировать с любыми БТ. Если нужна именно точность поддержания тока, применять ПТ вполне уместно. А если принять во внимание, скажем, радиочастотные HEMT, то тут и биполярникам несладко придётся...

А зачем Дарлингтон? Какой у Вас ток лазера? В каких пределах он меняется? Вас волнует ошибка источника тока в сотые доли процента за счёт базового тока?

Присоединяюсь к вопросам.

2 Петрик
Чтобы получить полезный совет, нужно затратить определённые усилия, чтобы грамотно сформулировать вопрос. То есть, описать по возможности наиболее полно, что Вы хотите получить от данного устройства, указать все токи, напряжения, крутизну фронтов и т.д. А также нарисовать имнно ту схему, с которой Вы в данный момент работаете. Иначе толку не будет.

...Здесь ничего не понял, но учтите, что МОСФЕТ, который Вы пытаетесь применять, рассчитан для работы в ключевом режиме и откровенно плох для линейного, усилительного режима.

Э-э, простите, но, как мне кажется, силовой ФЕТ вообще вполне применим в узлах данного типа, при условии, что не нужно получать рекордные показатели по быстродействию (об этом, кстати, автор темы ничего не сообщил).

2 Петрик
А Вы уверены, что Вам нужен именно ПТ на 60 вольт и 57 ампер, имеющий ёмкость затвор-исток более 1,5 нанофарады? Может быть, Ваш лазер способен удовлетвориться гораздо более скромными значениями токов и напряжений?

[muravei]

А может, возбуд из-за того что питание соизмеримо с порговым напряжением (VGS(th) Gate Threshold Voltage 2.0 – 4.0 V) ?

[Петрик]

А может, возбуд из-за того что питание соизмеримо с порговым напряжением (VGS(th) Gate Threshold Voltage 2.0 – 4.0 V) ?

Да нет, на затворе то до 8 В доходит.

Ток питания 0...5 А. Напряжение питания нагрузки 3,3 В. Частота тока менялась до 10 кГц и фронты были достаточно крутыми (цифры не скажу, но картинка на С1-68 была красивой ) ).

Ошибка за счет базового тока меня не волнует, хочется обойтись минимумом активных составляющих.

По поводу транзистора на 57 А, то в общем-то волнует минимизация сопротивления канала в открытом состоянии.

Собственно рабочая схема.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[yuri_d]

Станислав предложил правильную схему. Она свободна от проблемы возбуждения (за счет ФНЧ R2C1) и перегрузки выхода ОУ (за счет R1). Единственное замечание к этой схеме в номиналах (при использовании LM258):

Чтобы не перегружать выход ОУ R1 > 12В/10мА = 1,2К

Произведение R2C1 должно быть таким, чтобы обеспечивать запас по фазе. Проще всего это сделать, если частота среза фильтра R2C1 будет самой низкой (еще есть фильтр внутренней компенсации ОУ и фильтр, образованный емкостью затвора и выходным сопротивлением ОУ).

У вас возбуждение было на частоте 100КГц и выше, значит R2C1 должно иметь частоту среза не более 50КГц, а лучше не выше 30. При R2 = 10К и C1 = 470пФ имеем частоту среза 34КГц.

А еще лучше отказаться от использования LM258 и взять микросхему драйвера полевых транзисторов или сильноточный ОУ, расчитанный для работы на емкостную нагрузку (например кабельные усилители).


Если все это вас не убедило, тогда укажу проблемы исправленной вами схемы:

1) выбранный ОУ не имеет защиты от КЗ в нижнем плече. Это видно как из внутренней схемы, так и из спецификации. Получается работа на емкость (4,7нФ последовательно с емкостью затвора и сопротивлением 0,3 Ома в стоке). Имеем ненормированный ток с возможностью выхода ОУ из строя (см Note 2 в LM158.PDF).

2) выбранный ОУ имеет слаботочный выход. При резком изменении напряжения нагрузки ОУ не способен обеспечивать ток заряда емкости затвор-сток. Следовательно будут выбросы по току.

3) примененная схема компенсации привела к уменьшению усиления ОУ и уменьшению диапазона изменения выходного напряжения для управления затвором полевого транзистора. Лучше бы использовать частотозависимую обратную связь.

[Stanislav]

Станислав предложил правильную схему. Она свободна от проблемы возбуждения (за счет ФНЧ R2C1) и перегрузки выхода ОУ (за счет R1). Единственное замечание к этой схеме в номиналах (при использовании LM258):

Чтобы не перегружать выход ОУ R1 > 12В/10мА = 1,2К

Согласен, но я бы такой опер не стал применять в данном приложении вовсе. Слава богу, сейчас есть хороший выбор ОУ с достаточно большими выходными токами и защитой выхода от токовых перегрузок.
Пользуясь тем, что большой ток выхода будет протекать не всё время, а только в момент включения-выключения (ну, или резкого изменения) тока через ПТ, можно смело ставить сопротивление в указанных мной пределах, от этого быстродействие только выиграет. Правда, в эти моменты возможно срабатывание токовой защиты выхода и утрата устойчивости, но это не опасно: при уменьшении тока до меньшей величины она быстро восстановится, и никаких выбросов при правильно рассчитанной коррекции не будет.
Иными словами, устойчивость достаточно обеспечить только на малом сигнале, и не бояться включения токовой защиты выхода ОУ на переходных процессах.

У вас возбуждение было на частоте 100КГц и выше, значит R2C1 должно иметь частоту среза не более 50КГц, а лучше не выше 30. При R2 = 10К и C1 = 470пФ имеем частоту среза 34КГц.

В схеме, предложенной мной, думается, можно выбрать частоту среза и повыше - полюс выходного каскада даже такого хилого ОУ, как LM258, здорово сместится в область ВЧ.

Если все это вас не убедило, тогда укажу проблемы исправленной вами схемы:

1) выбранный ОУ не имеет защиты от КЗ в нижнем плече. Это видно как из внутренней схемы, так и из спецификации. Получается работа на емкость (4,7нФ последовательно с емкостью затвора и сопротивлением 0,3 Ома в стоке). Имеем ненормированный ток с возможностью выхода ОУ из строя (см Note 2 в LM158.PDF).

2) выбранный ОУ имеет слаботочный выход. При резком изменении напряжения нагрузки ОУ не способен обеспечивать ток заряда емкости затвор-сток. Следовательно будут выбросы по току.

3) примененная схема компенсации привела к уменьшению усиления ОУ и уменьшению диапазона изменения выходного напряжения для управления затвором полевого транзистора. Лучше бы использовать частотозависимую обратную связь.

Присоединяюсь.

По поводу транзистора на 57 А, то в общем-то волнует минимизация сопротивления канала в открытом состоянии.

А зачем его "минимизировать"?
У Вас же ИТ, а не коммутатор. Поэтому, должен быть выбран ПТ с небольшим допустимым напряжением СИ и малыми междуэлектродными ёмкостями. Естественно, он должен быть рассчитан на рассеивание определённой мощности, для этого придётся сделать теплоотвод. Единственное требование в сопротивлению канала во включенном состоянии - оно не должно превышать некого порога, определяемого напряжением питания и падением напряжения на ЛД и резисторе R3 (в моей схеме).
Кстати, падение напряжения на ЛД при максимальном рабочем токе Вы не привели...

[Петрик]

Согласен, но я бы такой опер не стал применять в данном приложении вовсе. Слава богу, сейчас есть хороший выбор ОУ с достаточно большими выходными токами и защитой выхода от токовых перегрузок.
Пользуясь тем, что большой ток выхода будет протекать не всё время, а только в момент включения-выключения (ну, или резкого изменения) тока через ПТ, можно смело ставить сопротивление в указанных мной пределах, от этого быстродействие только выиграет. Правда, в эти моменты возможно срабатывание токовой защиты выхода и утрата устойчивости, но это не опасно: при уменьшении тока до меньшей величины она быстро восстановится, и никаких выбросов при правильно рассчитанной коррекции не будет.
Иными словами, устойчивость достаточно обеспечить только на малом сигнале, и не бояться включения токовой защиты выхода ОУ на переходных процессах.

В схеме, предложенной мной, думается, можно выбрать частоту среза и повыше - полюс выходного каскада даже такого хилого ОУ, как LM258, здорово сместится в область ВЧ.

Присоединяюсь.

А зачем его "минимизировать"?
У Вас же ИТ, а не коммутатор. Поэтому, должен быть выбран ПТ с небольшим допустимым напряжением СИ и малыми междуэлектродными ёмкостями. Естественно, он должен быть рассчитан на рассеивание определённой мощности, для этого придётся сделать теплоотвод. Единственное требование в сопротивлению канала во включенном состоянии - оно не должно превышать некого порога, определяемого напряжением питания и падением напряжения на ЛД и резисторе R3 (в моей схеме).
Кстати, падение напряжения на ЛД при максимальном рабочем токе Вы не привели...

Все новое-давно забытое старое. Полистал свои записи и увидел, что лет пять назад, я именно так и делал (по схеме Stanislavа ) даже плата была разведена под такую коррекцию, но что привело к изменению, сейчас и не вспомню...
Вчера собрал все работает отлично, выбросов практически нет.
Напряжение на ЛД не превышает 2,4 В, но это ,в принципе, не очень критично, есть ЛД и с 1,5 В.
А если уж и менять ОУ, навскидку, недорогой посоветуйте, двухканальный, с однополярным питанием.