Quero projetar um circuito CC / CV (corrente constante / tensão constante) no qual eu possa definir o limite de tensão ou limite de corrente com a faixa de 0 a 5V do DAC. Eu sei como projetar circuitos variáveis de CC e CV:
simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab
Aqui está o meu problema, eu preciso projetar uma tensão constante programável e um circuito de corrente constante razoavelmente preciso (a saída precisa ser de 0,1% e dentro de 100uV da entrada DAC) a porção de corrente constante também precisa de uma precisão semelhante e ser capaz de fornecer 200mA em 0V a 7V.
Eu também tenho req de temperatura e req de ruído, então estarei construindo isso com opamps de baixa temperatura e op amp de baixo ruído. Eu não estou tão preocupado com isso agora. No momento, estou tentando encontrar uma boa topologia de circuito, que em toda a literatura que possuo esse tipo de circuito não é abordada. Eu não quero usar um DC para DC por causa da ondulação.
O que é uma topologia de circuito que eu posso usar para criar um circuito CC / CV de precisão?
(Eu também poderia usar um LDO de precisão, se necessário). Pontos de bônus, se ele puder fornecer e consumir corrente, eu posso construir os trilhos ao redor do circuito.
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Respostas:
Se você quer precisão, sua fonte CC não é suficiente, com o transistor alfa e tudo.
A maneira clássica de fazer isso é com dois loops
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Tanto a voltagem quanto o feedback da corrente são dimensionados e referenciados ao terra, e comparados com os seus DACs e as comparações OR'd no controle de saída, sugerem um darlington por conveniência. Qualquer que seja o loop 'over', puxa o coletor para baixo e regula a saída.
Observe que a estabilidade precisa ser mantida, ou seja, projetada para, portanto, a comparação é feita com baixo ganho. Se for necessário alto ganho para precisão, adicione um integrador no loop. Eu acho que isso teria que vir após o controle OU, caso contrário o integrador inativo ficaria saturado e levaria muito tempo para se recuperar quando necessário para assumir o controle.
Com seus requisitos de baixa tensão e corrente, basta uma fonte linear.
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OK, então o que eu sugiro é realmente dois loops: loop de corrente sobre loop de tensão. Isso significa que você possui um comando de corrente (que será um limite) e, em seguida, um comando de tensão. A saída para o DAC é máxima (comando de tensão / saída de loop de corrente). Portanto, desde que o limite de corrente não seja atingido, o loop de corrente fica saturado e não interfere. A única coisa que você precisa fazer é medir a tensão e a corrente, o que é bastante básico.
De acordo com o circuito, você não disse uma palavra sobre os requisitos de tensão / corrente. Então, talvez a maneira mais simples seja um seguidor de emissor para amplificação de potência do DAC e um resistor sensor de corrente muito pequeno para a medição de corrente.
Dependendo da sua aplicação e dos componentes digitais disponíveis, posso sugerir ADCs sigma-delta para medir a corrente. Alguns têm um PGA embutido muito bonito e preciso, para que você possa ajustar o sistema muito bem.
Tão esquemático está abaixo. U3 é o seu microcontrolador. Em certo sentido, o sistema inteiro é semelhante a um da outra resposta, mas o loop atual deve ser mais fácil de ajustar, mas terá menor largura de banda.
Desculpe, o amp instrumental INST; também esqueceu um resistor na base, mas você entendeu.
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Várias outras palavras sobre o comportamento do sistema. Se tudo for feito corretamente, o loop de corrente começará do zero e aumentará a tensão lentamente até o comando de tensão. Mas se o sistema estiver funcionando normalmente no modo CC, há alguns casos especiais. Se a carga for desconectada repentinamente e reconectada, por algum tempo ela pode estar abaixo da corrente acima do limite. Portanto, pode ser importante detectar a carga desconectada e redefinir o loopm atual do PID
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- dependendo das especificações do sistema, caso contrário, eu NÃO usaria DAC, mas PWM de 10 bits (1024)
- eu escolheria <= 0.1% Vref e escolheria o lado alto linear CC e CV
Loop CC invertido por esquemático precipitado (desculpe)
escolha k = 0 a 1 para CC = x ao máximo
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Depois de pesquisar muito, encontrei mais um circuito no eevblog que achei que gostaria de adicionar à lista porque é interessante. Em vez de usar diodos em uma configuração do tipo 'max', ele usa um mosfet e um diodo para alternar de CV para CC.
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