精密CC CV电路或电源


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我想设计一个CC / CV(恒定电流/恒定电压)电路,在其中可以设置DAC的0至5V范围的电压限制或电流限制。我知道如何设计可变CC电路和CV:

原理图

模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图

这是我的问题,我需要设计一个相当准确的可编程恒压恒流电路(输出需要为0.1%,且在DAC输入的100uV之内),恒流部分也需要类似的精度,并且能够提供0V至7V时为200mA。

我还具有温度要求和噪声要求,因此我将使用低tempco运算放大器和低噪声运算放大器来构建它。我现在不那么担心。现在,我正在尝试寻找一种好的电路拓扑,在所有有关此类电路的文献中都没有涉及。由于纹波,我不想使用DC到DC。

我可以用来构建精密CC / CV电路的电路拓扑是什么?

(如果需要,我还可以使用精密LDO)如果可以提供和吸收电流,则可以获得积分,我可以在电路周围构建电源轨。


没有所有SPECS环境规范,就无法设计。比Trange 0.1%还包括负载阶跃响应(如果有),负载调节误差(如有),随负载变化的RMS噪声与f的关系以及任何其他相关规格。回路响应时间在0.1%以内,请以有问题的简洁格式修改规格
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75'4

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@Tony我可以在没有环境规格的情况下进行设计。我通常使用温度控制电路,并在30°C的温度下保持散热片
电压峰值

您还可以在TC Vref和烤箱Vref之间进行选择。问题是请增加更多规格,否则可能会浪费时间-50 + 70C?
托尼·斯图尔特Sunnyskyguy EE75年

–55°C / 210°C(也可以)负载阶跃延迟?总体规格为0.1%时,误差因素必须包括对焊锡热转移的敏感性
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75'4

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当我到达那里时,我会到达那里,现在我想要一个拓扑结构
Voltage Spike

Answers:


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如果您想要精度,那么您的CC源就不会削减它,而晶体管α则是全部。

做到这一点的经典方法是两个循环

原理图

模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图

电压和电流反馈均按比例缩放并接地,然后与您的DAC进行比较,并将比较结果与输出控制进行“或”运算,以方便使用。无论哪个“溢出”回路都会拉低收集器并调节输出。

请注意,需要保持稳定性(即为此而设计),因此比较时增益较低。如果需要高增益以提高精度,请在环路中添加一个积分器。我猜想这将必须在控制或之后进行,否则不活动的积分器将饱和并需要很长时间才能在需要接管时恢复。

由于您对电压和电流的要求较低,因此仅需线性电源即可。


我意识到我可以用LDO或mosfet代替BJT,但这将改变设计的某些方面。如果您将BJT用作当前信号源,运放会不会补偿BJT的工作吗?
电压峰值

您是指我的电路,还是您的电路,我不明白这个问题?
Neil_UK

我当时指的是:“如果您想要精度,那么您的CC源就不会削减它,而晶体管α则是全部。”
电压峰值

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@ laptop2d我很确定他的意思是您建议的恒流电源中BJT的基极电流会跳过电流检测电阻。额外的电流将从运算放大器流向负载,其大小与晶体管放大系数(α)成反比,因此运算放大器无法对其进行补偿。
jms

我现在看到了,谢谢。我想您可以将电流检测放在BJT之后,并像本文所建议的那样进行差分电流检测
Voltage Spike

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好的,所以我建议实际上是两个环路:电流环路超过电压环路。这意味着,您有一个电流命令(将是一个极限),然后是一个电压命令。DAC的输出为最大值(电压指令/电流环路输出)。因此,只要未达到电流限制,电流环路就会饱和并且不会产生干扰。您唯一要做的就是测量电压和电流,这是非常基本的东西。

就电路而言,您只字未提电压/电流要求。因此,实际上最简单的方法可能是用于DAC功率放大的发射极跟随器,以及用于电流测量的非常小的电流检测电阻。

根据您的应用和可用的数字组件,我可能建议使用sigma-delta ADC来测量电流。有些具有PGA内置的非常好,非常准确的功能,因此您将能够很好地调整系统。

因此示意图如下。U3是您的微控制器。从某种意义上说,整个系统与另一个答案中的一个相似,但是电流环路应该更易于调整,但带宽较低。

抱歉,INST仪表放大器已经过时了。也忘记了一个电阻,但你知道了。

原理图

模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图

有关系统行为的更多信息。如果一切正确,电流环路将从零开始,并将电压缓慢升高至电压指令。但是,如果系统正常以CC模式工作,则有一些特殊情况。如果负载突然断开,然后重新连接,一段时间后,电流可能会超出限制。因此,检测断开的负载并重置当前的PID回路可能很重要


我确实说了一些有关电压和电流要求的内容。您认为您可以使用该工具绘制示例电路吗?
电压峰值

是的,我错过了电话号码。好,在电路上工作。
Gregory Kornblum

做完了!123456789
Gregory Kornblum

笔记本电脑,您知道如何在微控制器中安排电流环路吗?
Gregory Kornblum

是的,一个问题是与我一起工作的软件工程师对实时性不够好,因此我不知道是否要使用“固件循环”
Voltage Spike

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-根据系统规格,否则我将不使用DAC,而使用10位PWM(1024)

-我将选择<= 0.1%Vref并选择线性高端CC和CV

原理图

CC回路草率倒转(抱歉)

选择k = 0到1以获得CC = x到最大值


托尼,你能解释一下电路吗?
Gregory Kornblum

阅读任何数据表都是经典的LDO设计。OA1是100mV压降起的Isense放大器,OA3是Vreg,而OA2是Imax reg。仅具有向下控制。关键是不要使用昂贵的DAC或精度不高的DAC。
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75,2013年

该死的你很聪明!您是否自己绘制了所有这些内容并且没有原理图?
基诺

40年后,我可以在脑海中做到这一点..就在这里
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

那为什么要画呢?
Gregory Kornblum

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在进行了更多搜索之后,我发现eevblog中又增加了一条电路,我认为我想将其添加到列表中,因为这很有趣。它不是使用“最大”配置的二极管,而是使用MOSFET和二极管从CV切换到CC。

原理图

模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图


奇怪的是,与我的二极管分频器和IA配置几乎相同,但我对0.1%的准确性感到怀疑
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

不完全是,您不会使用mosfet和二极管在电压之间进行选择,而是使用会产生偏移的运算放大器。当您不在CC模式下时,这将为您提供更直接的反馈路径,并且没有电压反馈的偏移。加上这是使用BJT而不是mosfet作为主要电流限制器。
电压峰值

是的,它具有一个额外的Q(FET)而不是具有高增益的二极管,从而引起潜在的稳定性问题,
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75'4

我以为我会把它列入清单
电压峰值

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原理图中至少有两个错误:OA1反相(电压和电流反馈应为负),并且M1应该是P通道增强模式的一部分(当OA3的输出为低时应导通,并且应阻塞)高时)。当前,M1是N沟道增强模式MOSFET。
jms
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