Estabilidad del circuito de corriente constante

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estamos desarrollando un circuito de corriente constante con una tasa de corriente "Alta", aproximadamente 3A.

Estamos probando el segundo prototipo, el circuito es este:

Elcomportamientoestábien,perohemosobservado,cuandoestablecemosunacorrientealta(aplicamosPWMconfiltroRCenlaentradanoinversoradelOPAMP),tenemosmuchoruidoenlafuenteVIN,ysicambiamoselvoltajeVIN,Lacorrientenosemantieneconstante.Cambiamucho.(Conestacondición,tambiéntenemosmuchoruidocasitodoslosPINSyNODES,parecequeelOPAMPestáoscilando)

Hemostomadoalgunasmedidasconelosciloscopioyenlascorrientessobre>1Atenemosesteproblema.Buscandoelproblema,pensamosenlaestabilidaddelOPAMPconestared,ycolocamosCAP+RESISTORenelcircuito,deestamanera:

Estoresolviótodosnuestrosproblemas,peroqueremossaberporqué,estoytratandodesimularlaestabilidaddelcircuito,peronorecuerdocómo,esunabuenamanera,aplicarlafuentedeCAalaentradaNoInversora,ygrafiqueDB(VOUT/V(NOINVERSIÓN)yP(VOUT/V(NOINVERSIÓN)paraverque?,noestoyseguro,tambiénesposiblequenecesiteestudiarestecircuitoenmodoOPEN-LOOP...

Graciasportodos

Carlos

EDITAR:

Graciasporlainformación,Andy,heestadopensandoentuexplicación,enlaHojadedatostenemoselmargendefaseyBDWdelOPAMP,ylacapacidaddeentrada(eslomismoenestecasoqueGateCapporquetenemoselmismo"potencial" Source y Drain), y suponemos que la unidad gana alrededor de 0.7 (la ecuación de Source Follower dice que si aplicas una resistencia muy baja, tu ganancia comienza a disminuir)

La red sin "compensación" es un filtro LowPass, está bien, he simulado este filtro y, como usted me dijo, produce un cambio en la fase de aproximadamente 45 Deg. Así que el OPAMP no puede alcanzar 1.4Mhz para la ganancia de unidad y el margen de fase cae hasta el punto de oscilación

Pero no entiendo, cómo esta red (con C1 y R4) afecta a OPAMP, simulé esta red (sin OPAMP) y obtengo BOTE PLOT similar como solo filtro RC. Tal vez necesito simular también con el OPAMP ...

EDIT2:

He simulado ambos circuitos, y creo que podría ver el efecto de este Cap and Res, en el primer caso, sin:

PodemosverquePm,queestápordebajode40Deg,nopudosersuficienteparalaestabilidad

PerosiestablecemosCapyRes(comodijoAndy,convertimosOPAMPenentero)obtenemosPmmásde100Deg.Peroelsistemasevuelvemáslento.

CreoquepodemosalcanzarlosvaloresdeCapyResistoresparaobtenerunsistemaequilibrado.

    
pregunta C.Rod

2 respuestas

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Esto resolvió todos nuestros problemas, pero queremos saber por qué

El margen de fase del amplificador operacional es de 50 grados. En otras palabras, está a 50 grados de convertirse en un oscilador con ganancia unitaria (1.4 MHz). El MOSFET tiene una capacidad de compuerta de aproximadamente 4 nF, pero funciona en una configuración de ganancia unitaria, es decir, un seguidor de origen. En circunstancias perfectas, esto evitará que la capacidad de la fuente de la puerta cargue el amplificador operacional.

Sin embargo, con una resistencia de fuente tan pequeña, probablemente funcionará con una ganancia de voltaje de quizás 0.7 (puerta a fuente). Esto significa que verá una capacitancia desde la puerta hasta 0V de aproximadamente el 30% de 4 nF, es decir, 1.2 nF.

1.2 nF y 150 ohm (resistencia de puerta) forman un filtro de paso bajo con un punto de 3 dB a aproximadamente 880 kHz (y produce un cambio de fase de 45 grados). Esto está degradando el margen de fase y, en algún lugar justo por debajo de la frecuencia de ganancia unitaria del amplificador operacional, el margen de fase se degradará hasta el punto en que el circuito se convierta en un oscilador.

Con el RC adicional agregado (R4 y C1), ha hecho que el circuito sea estable porque el amplificador operacional "se convertirá" efectivamente en ganancia unitaria a 159 Hz. Esto está bien para la estabilidad, pero no tan bueno si desea mover dinámicamente la corriente constante rápidamente.

También podría haber bajado los 150 ohmios a posiblemente menos de un tercio de su valor pero, por supuesto, se debe tener cuidado de que el condensador que carga el amplificador operacional (capacitancia de la puerta) no provoque timbres en el op. salida del amplificador.

    
respondido por el Andy aka
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No es una buena idea hacer una fuente actual con MOSFET. El efecto de la tensión de la compuerta en la corriente no es muy lineal, el rango en el que puede controlarse es estrecho y, en general, a las pantallas no les gusta la carga capacitiva. Toma el mismo circuito con BJT, será mucho más estable.

    
respondido por el Gregory Kornblum

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