Instabile Stromsenke; LM358 geht, OP07 schwingt

[Winfried Salomon]

Hallo Robert,

Robert Obermayer wrote:

Winfried Salomon wrote:

also ich finde, die Schaltung in dem Link ist soweit ok. Falls das
Schwingen wirklich von OP07 kommen sollte, würde ich einen R in Reihe
zu C1 vorschlagen, etwa so groß wie R2, dadurch wird die Phase
zurückgedreht auf 0 bis kurz vor die 1-Frequenz des OP. Wenn das
nichts nützt, könnte man von Gate nach Masse noch eine Kapazität
legen, um einen einfachen dominanten Pol zu erzeugen, der das
Verhalten des FET überfährt. Dieser Pol sollte dann deutlich unterhalb
der 1-Frequenz des OP liegen, würde ich sagen. Dann überschreitet in
der geöffneten Schleife die Phase niemals 90 Grad.

Muss ich mal versuchen.
Hatte vorher gemerkt, dass die Probleme bei konstantem Vin plötzlich weg
waren wenn der 555 abgeklemmt war.
Vielleicht sind meine Kondensatoren auch kaputt, hab gerade gesehen dass
ich irgend welche FROLYT genommen habe, d.h. DDR-Schrott, da wunderts
mich dann weniger wenn die kaputt sind.
Morgen probier ichs mit neuen Elkos.

an die Elkos glaube ich weniger, die können höchstens leck werden oder
den Wert verändern. Wenn die zum Abblocken der Versorgung sind, können
die Serieninduktivitäten stören, deshalb keramische parallel schalten.
Wenn das Schwingen ohne Signalquelle nicht auftritt, deutet das auf
starke Nichtlinearitäten hin, das könnte der MOSFET sein, oder aber auch
mancher HF-OP, beim OP07 denke ich mal eher nicht.

Falls es dann immer noch schwingt, käme der MOSFET alleine in
Betracht. Dieser Fall scheint mir hier vorzuliegen. Irgendwo habe ich
was von Steckbrett gelesen, davon würde ich abraten, besser mit kurzen
Drähten auf Lochrasterplatine löten, ist kein großer Aufwand. Dann
_immer_ die Versorgungen des OP mit C (keramisch und evtl. Elko
parallel, z.B. Tantal) nach Masse legen, dieser Fehler wird immmer
wieder gemacht.

Der FET alleine ists nicht, das Problem hab ich durch den Gatewiderstand
schon hinbekommen, außerdem war dessen Problem auch eher bei 10Mhz.

Aber Du hattest früher geschrieben, daß es ohne OP auch auftritt, da
bleibt ja nur der FET übrig. Im Zusammenhang mit dem OP07 kann ich mir
10 MHz schlecht vorstellen. Es kann auch beides gleichzeitig als Ursache
wirken.

Hab nochmal 100R getestet, macht keinen Unterschied zu 10k.
Werds dann noch mit dem endgültigen FET (IRFP260N) testen, da der IRF530
bei gegebener Pv nicht mitkommt.

Wenn Du den R1 kleiner als sagen wir mal 2 KOhm machst, kann der OP den
Strom evtl. nicht mehr liefern, das würde ich ohne Nachrechnen nicht
machen. Andernfalls mußt Du einen Gatetreiber mit Bipolartransistoren
davorsetzen. Das würde aber nur was bringen, wenn die Schaltung schnell
sein soll. Für sowas habe ich z.B. BD139/140 genommen, allerdings dann
10 große MOSFETs parallel angesteuert, da kann man 2 A schnell liefern.

Es hängt natürlich davon ab, wie schnell die Stromsenke reagieren soll,
wenn es so schnell genug ist, kannst Du alles so lassen wie es im Link
zu sehen ist.

Falls es nach all diesen Maßnahmen noch schwingt mit Frequenzen über 1
MHz, wird es der MOSFET alleine sein, Deine Äußerung oben legt es
ziemlich nahe, daß das der wirkliche Grund ist. Instabile
Einzeltransistoren hat man natürlich auch immer sehr schnell. Die
Impedanz im Source könnte es hervorrufen oder eine Induktivität im
Drain. Vielleicht helfen einige 100 pF zwischen Drain und Gate etwas,
aber direkt am Transistor angelötet.

Frequenz ist grob 100Khz, und kommt vermutlich vom OPV.

Das sieht dann eher nach OP07 aus, dann folge einfach meinem Tip mit dem
R2 in Reihe zu C1, in diesem Fall müßte es auf Vergrößerung von C1 auch
reagieren mit Heruntergehen der Frequenz.

Dann noch wie andere schon ansprachen, wenn Du die volle Präzision des
OP07 wirklich brauchst, solltest Du einen Widerstand mit der Größe von
R2 vor den positiven Eingang setzen, wegen der Biasströme, das ist
kein FET-OP, sondern ein bipolarer. R2 könnte wegen des Offsetstromes
auch besser 2 KOhm sein. Deine Referenzspannung am Eingang mußt Du vom
Innenwiderstand natürlich mit berücksichtigen.

Ja, wollte ich noch machen, momentan kommt die Spannung von einem
Teiler, der von einem 555 betrieben wird.
Volle Präzision nicht unbedingt, nur besser als der 358, da der einfach
einen gewaltigen Offset hat, ich möcht halt nur bei Vin=0V einen Strom
kleiner 1mA haben, das geht mit dem OP07 ja auch, aber mit dem 358 eben
nicht.

Das mit der Diode (1N4148 oder so würde ich nehmen) zwischen Ausgang und
invertierendem Eingang des OP07 würde ich auch machen. Manche OPs
gehen nämlich sonst in den Latchup, aus dem man sie nicht mehr
herausbekommt.

mfg. Winfried

 

[Robert Obermayer]

So, läuft.
Grund war neben einer mittlemäßigen Masseverbindung (jetzt
4-Leiter-Widerstand) auch ein vollends kaputter Elko, der den ganzen
HF-Müll (schnellschaltendner FET Treiber als Ausgangsstufe) des
Impulsgenerators durchgelassen hat.
Läuft inzwischen auch mit Differenzverstärker (INA101AM, lag halt rum)
und 0,01Ohm Shunt problemlos.
Mal sehen ob ne etwas billigere Variante (soll nachbaubar sein, und da
sind >20Euro Chips nicht wirklich gut, hat nicht jeder rumliegen...) mit
OP07 als *25 Verstärker auch tut.
Sollwertvorgabe jetzt per 10-Umdr-Poti und REF02, also nicht so extrem
unpräzise.Widerstände müssten noch 0,1% sein, dann dürfts ganz gut passen.

Robert

 

[Winfried Salomon]

Hallo Robert,

Robert Obermayer wrote:

So, läuft.
Grund war neben einer mittlemäßigen Masseverbindung (jetzt
4-Leiter-Widerstand) auch ein vollends kaputter Elko, der den ganzen
HF-Müll (schnellschaltendner FET Treiber als Ausgangsstufe) des
Impulsgenerators durchgelassen hat.

na gratuliere. Also war das kein Schwingen, sondern nur eine
Störeinkopplung? Das muß man natürlich unterscheiden, denn das sind ganz
verschiedene Dinge.

Läuft inzwischen auch mit Differenzverstärker (INA101AM, lag halt rum)
und 0,01Ohm Shunt problemlos.
Mal sehen ob ne etwas billigere Variante (soll nachbaubar sein, und da
sind >20Euro Chips nicht wirklich gut, hat nicht jeder rumliegen...)
mit OP07 als *25 Verstärker auch tut.

Wenn Du an den Shunt einen Differenzverstärker anschließt, wird die
Messung sicher genauer. Da der OP07 preisgünstig ist, kannst Du mit 4
gleichen Präzisionswiderständen einen Differenzverstärker ohne Abgleich
mit Verstärkung 1 günstig bauen. Eine Verstärkung von 25 würde aber IMHO
keine weitere Verbesserung der Genauigkeit mehr bringen, sondern die
Stabilität dramatisch verschlechtern. Auch bei V=1 wirst Du
wahrscheinlich schon C1 etwas vergrößern müssen.

Sollwertvorgabe jetzt per 10-Umdr-Poti und REF02, also nicht so extrem
unpräzise.Widerstände müssten noch 0,1% sein, dann dürfts ganz gut
passen.

Da sehe ich keine grundsätzlichen Probleme. Falls es doch wieder

schwingen sollte, weißt Du ja jetzt die Ansatzpunkte zur Beseitigung.

Was ich über den Latchup des OP geschrieben hatte, trifft hier bei
dieser Schaltung doch nicht zu, weil die rückgekoppelte Spannung hier
immer sehr klein ist. Trotzdem beschleunigt die Diode in der
Gegenkopplung die Geschwindigkeit, weil der OP nicht in die Sättigung
gehen kann. Generell kann man solche Effekte auch sehr leicht durch 2
antiparallele schnelle Schaltdioden zwischen den Eingängen des OP
verhindern.

mfg. Winfried

 

[Robert Obermayer]

Winfried Salomon wrote:

Hallo Robert,

Robert Obermayer wrote:

So, läuft.
Grund war neben einer mittlemäßigen Masseverbindung (jetzt
4-Leiter-Widerstand) auch ein vollends kaputter Elko, der den ganzen
HF-Müll (schnellschaltendner FET Treiber als Ausgangsstufe) des
Impulsgenerators durchgelassen hat.


na gratuliere. Also war das kein Schwingen, sondern nur eine
Störeinkopplung? Das muß man natürlich unterscheiden, denn das sind ganz
verschiedene Dinge.
Ja, wenn ich halt gleich draufgekommen wäre, was es war.Wundert mich

halt warum es mit dem 358 nicht sichtbar war...

Besseres Oszi wär in jedem Fall vorteilhaft, mein uraltes GO10 (2Kanal
10Mhz) bringts nicht wirklich, da schlechte Triggerung.Wenn jemand ein
besseres kostengünstig an bedürftigen Bastler abzugeben hat
Probes konnte ich bei einem Praktikum (bei einer großen Firma mit 4
Buchstaben) paar schöne TEK mit abgebrochener Spitze schnorren, bräucht
aber mal ne Quelle für Ersatzteile mittelalter TEK probes.
Wegen Strommessung hab ich nen DC+AC (150Khz) Stromwandler von LEM,
leider ist der eher für größere Ströme (100A...), aber erträglich genau,
vom Offset abgesehen.

Wenn Du an den Shunt einen Differenzverstärker anschließt, wird die
Messung sicher genauer. Da der OP07 preisgünstig ist, kannst Du mit 4
gleichen Präzisionswiderständen einen Differenzverstärker ohne Abgleich
mit Verstärkung 1 günstig bauen. Eine Verstärkung von 25 würde aber IMHO
keine weitere Verbesserung der Genauigkeit mehr bringen, sondern die
Stabilität dramatisch verschlechtern. Auch bei V=1 wirst Du
wahrscheinlich schon C1 etwas vergrößern müssen.

Zur Zeit läufts mit INA101 mit Verstärkung ca. 50.C1 ist 0,1 und scheint

gut zu gehen.
Der Ausgang des Versträrkers sollte halt ca. 5V sein bei 20A I, da da
noch n ADC zur Messung dranhängt.
Außerdem gibts ne 5V-Referenz für den AD, und von der kann man halt das
Soll-Signal per Poti erzeugen.
Später wirds ja n DAC mit 5V Vollbereich.Spätestens jetzt dürfte der
Einsatzzweck klar sein
Der OP07 dürfte bei sonstigem Aufbau mit 0,1%-Widerständen von der
Präzision eigentlich reichen, und selber recht wenig an der gesamten
Ungenauigkeit beitragen?

Da sehe ich keine grundsätzlichen Probleme. Falls es doch wieder
schwingen sollte, weißt Du ja jetzt die Ansatzpunkte zur Beseitigung.

Was ich über den Latchup des OP geschrieben hatte, trifft hier bei
dieser Schaltung doch nicht zu, weil die rückgekoppelte Spannung hier
immer sehr klein ist. Trotzdem beschleunigt die Diode in der
Gegenkopplung die Geschwindigkeit, weil der OP nicht in die Sättigung
gehen kann. Generell kann man solche Effekte auch sehr leicht durch 2
antiparallele schnelle Schaltdioden zwischen den Eingängen des OP
verhindern.
Ok, dann bau ich welche ein.

Btw, als "enable", kann man den Ausgang einfach per Transistor
runterziehen, um das Ganze abzuschalten, oder fühlt sich der OPV da
unwohl?>Müsste ja eigentlich kurzschlussfest sein?Notfalls halt 1-2k
zwischen Out und dem Transistor, und nochma 500R von dahin bis zum FET.
Wär halt die bequemste und schnellste Lösung (DAC ist arg langsam), und
sorgt für zuverlässig vollständige Abschaltung (bei <1V UGS leitet der
FET garantiert nimmer, und Offsets stören auchnet).
Dass man die Regelung nachm wiedereinschalten etwas optimieren müsste
ist klar, aber mit etwas Glück kann man das ganze in <5ms auf 90% bringen?

 

[Winfried Salomon]

Hallo Robert,

Robert Obermayer wrote:

na gratuliere. Also war das kein Schwingen, sondern nur eine
Störeinkopplung? Das muß man natürlich unterscheiden, denn das sind
ganz verschiedene Dinge.

Ja, wenn ich halt gleich draufgekommen wäre, was es war.Wundert mich
halt warum es mit dem 358 nicht sichtbar war...

kann ich schwer was dazu sagen, ohne es selbst zu sehen.... .

Besseres Oszi wär in jedem Fall vorteilhaft, mein uraltes GO10 (2Kanal
10Mhz) bringts nicht wirklich, da schlechte Triggerung.Wenn jemand ein
besseres kostengünstig an bedürftigen Bastler abzugeben hat

Früher war Hameg auch bei Hobby-Bastlern beliebt und günstig, weiß nicht
ob das noch so ist. Vielleicht gibt es gebraucht ältere, die Qualität
war auch immer fürs Labor ausreichend. Nur die Tastköpfe gingen schnell
kaputt.

Probes konnte ich bei einem Praktikum (bei einer großen Firma mit 4
Buchstaben) paar schöne TEK mit abgebrochener Spitze schnorren, bräucht
aber mal ne Quelle für Ersatzteile mittelalter TEK probes.
Wegen Strommessung hab ich nen DC+AC (150Khz) Stromwandler von LEM,
leider ist der eher für größere Ströme (100A...), aber erträglich genau,
vom Offset abgesehen.

Bei TEK war früher alles teuer, auch die Tastköpfe. Gute und günstige
Tastköpfe hab ich mal bei PMK gekauft, weiß aber nicht ob man da privat
drankommt. TEK wollte früher für 'nen Tastkopf glatt 300 DM haben, ist
aber länger her.

Wenn Du an den Shunt einen Differenzverstärker anschließt, wird die
Messung sicher genauer. Da der OP07 preisgünstig ist, kannst Du mit 4
gleichen Präzisionswiderständen einen Differenzverstärker ohne
Abgleich mit Verstärkung 1 günstig bauen. Eine Verstärkung von 25
würde aber IMHO keine weitere Verbesserung der Genauigkeit mehr
bringen, sondern die Stabilität dramatisch verschlechtern. Auch bei
V=1 wirst Du wahrscheinlich schon C1 etwas vergrößern müssen.

Zur Zeit läufts mit INA101 mit Verstärkung ca. 50.C1 ist 0,1 und scheint
gut zu gehen.

Meinst Du C1=0.1 uF? Normalerweise hat man für schnelles Einschwingen da
eher einige 100 pF von der Größenordnung her, aber wenn es nicht so
schnell sein soll.... .

Der Ausgang des Versträrkers sollte halt ca. 5V sein bei 20A I, da da
noch n ADC zur Messung dranhängt.

Achso, daran hab ich nicht gedacht, dann muß die Spannung am Shunt
natürlich verstärkt werden. Als Differenzverstärker wäre auch OP37 bei
Verstärkung 25 möglich, der ist wesentlich schneller als der OP07, aber
unkompensiert. Könnte aber sein, daß Du dann den 1. OP07 etwas
sorgfältiger kompensieren müßtest.

Außerdem gibts ne 5V-Referenz für den AD, und von der kann man halt das
Soll-Signal per Poti erzeugen.
Später wirds ja n DAC mit 5V Vollbereich.Spätestens jetzt dürfte der
Einsatzzweck klar sein
Der OP07 dürfte bei sonstigem Aufbau mit 0,1%-Widerständen von der
Präzision eigentlich reichen, und selber recht wenig an der gesamten
Ungenauigkeit beitragen?

Der Differenzverstärker mit V=25 verstärkt allerdings Rauschen und
Offset auch mit, letzten Endes hebt sich das aber in der Rückkopplung
beim Strom wieder auf. Wenn die Gleichtaktunterdrückung ein Thema sein
sollte, wäre die Elektrometerschaltung mit 3 OPs sinnvoll, der INA
dürfte so aufgebaut sein. Nur ist das dann ein ziemlicher Aufwand. Bei
Differenzverstärker mit 1 OP geht der Shunt mit in die Schaltung ein und
verschlechtert etwas die Gleichtaktunterdrückung. Das müßte man nachrechnen.

Da sehe ich keine grundsätzlichen Probleme. Falls es doch wieder
schwingen sollte, weißt Du ja jetzt die Ansatzpunkte zur Beseitigung.

Was ich über den Latchup des OP geschrieben hatte, trifft hier bei
dieser Schaltung doch nicht zu, weil die rückgekoppelte Spannung hier
immer sehr klein ist. Trotzdem beschleunigt die Diode in der
Gegenkopplung die Geschwindigkeit, weil der OP nicht in die Sättigung
gehen kann. Generell kann man solche Effekte auch sehr leicht durch 2
antiparallele schnelle Schaltdioden zwischen den Eingängen des OP
verhindern.

Ok, dann bau ich welche ein.

Wie ich grade sehe, hat die ganze Serie OPx7 die Dioden schon eingebaut.
Bei Deiner Schaltung geht der OP aber trotzdem in die Sättigung, weil
der MOSFET in der Rückkopplung sitzt. Um das zu verhindern, brauchst Du
nur eine schnelle Diode zwischen Ausgang und invertierendem Eingeng des
OP zu legen.

Btw, als "enable", kann man den Ausgang einfach per Transistor
runterziehen, um das Ganze abzuschalten, oder fühlt sich der OPV da
unwohl?>Müsste ja eigentlich kurzschlussfest sein?Notfalls halt 1-2k
zwischen Out und dem Transistor, und nochma 500R von dahin bis zum FET.
Wär halt die bequemste und schnellste Lösung (DAC ist arg langsam), und
sorgt für zuverlässig vollständige Abschaltung (bei <1V UGS leitet der
FET garantiert nimmer, und Offsets stören auchnet).
Dass man die Regelung nachm wiedereinschalten etwas optimieren müsste
ist klar, aber mit etwas Glück kann man das ganze in <5ms auf 90% bringen?

Den Ausgang des OP kurzschließen würde ich niemals machen, der wird zu
heiß und geht kaputt, außerdem ist das extrem unelegant. Natürlich
schließt man das Eingangssignal über Vorwiderstand kurz, als Transistor
würde ich kleinen MOSFET wie BS170 empfehlen, der müßte glaube ich sogar
logikkompatibel zu CMOS sein. Wenn Du unbedingt möchstest, könntest Du
auch das Gate des MOSFETs gegen Masse kurzschließen, aber dann geht der
OP in die Sättigung. Das macht ihm zwar nichts, aber er kommt da nur
langsam raus. Die 10 K vor dem Gate als Last machen dem OP07 nichts.

Was das gesamte Einschwingen betrifft, so müßten 5 mS zu schaffen sein
denke ich. Es hängt hier praktisch vor allem an C1, aber der Shunt
könnte wegen seiner Induktivität sogar überwiegen. Je niederohmiger der
Leistungskreis wird, umso mehr wirken sich schon Leitungsinduktivitäten
aus. Am besten Du probierst es mal aus, indem Du als Eingangssignal
einen Rechteck draufgibst wie Du es schon gemacht hast. Ich könnte aber
mal nachsehen, was früher bei mir beim Schalten von ca. 80 A für Zeiten
aufgetreten sind, hab ich aber nicht hier, geht erst Montag, ich meine
mich zu erinnern dass schriftlich festgehalten zu haben.

mfg. Winfried

 

[Robert Obermayer]

Winfried Salomon wrote:

kann ich schwer was dazu sagen, ohne es selbst zu sehen.... .
Siehe erster Post, hab da ja einige Bilder verlinkt, u.a. eines wo der

358 perfekt arbeitete und eines wo es der 07 eben nicht tat.

Früher war Hameg auch bei Hobby-Bastlern beliebt und günstig, weiß nicht
ob das noch so ist. Vielleicht gibt es gebraucht ältere, die Qualität
war auch immer fürs Labor ausreichend. Nur die Tastköpfe gingen schnell
kaputt.

Unter 1kEuro gibts neu nichts das nennenswert besser ist als mein altes
(wenn ich n neues kauf, dann sollts schon Speicher haben und readout,
sonst lohnts sich wieder nicht).Gebraucht+billig nimm ich natürlich auch
"kleineres".
Sollte mal soviel Geld da sein, wird das aber vermutlich erst in eine
Drehmaschine investiert, die kann ich auch gut brauchen

Dass die mal richtig teuer waren kann ich mir vorstellen, aber mich hats
ja nix gekostet, brauch jetzt nur neue Spitzen und Massekabelchen.

Meinst Du C1=0.1 uF? Normalerweise hat man für schnelles Einschwingen da
eher einige 100 pF von der Größenordnung her, aber wenn es nicht so
schnell sein soll.... .
Ja, war mit etwas weniger vermutlich auch stabil, aber mit 10n wars

nicht völlig stabil, bisher hatdie Ausregelzeit mit etwas
"Sicherheitsreserve" noch gut gereicht.
Außerdem ist der INA101 wirklich sehr lahm, und der FET (2x IRFP260) hat
eine sehr bedeutende Gatekapazität und dadurch auch recht langsam.
Sind halt schon rechte Brummer, TO247, aber brauchts wegen geringem
Wärmewiderstand.Werd aber vermutlich doch IRFP064 o.ä. nehmen wegen
geringerem Rds.

Achso, daran hab ich nicht gedacht, dann muß die Spannung am Shunt
natürlich verstärkt werden. Als Differenzverstärker wäre auch OP37 bei
Verstärkung 25 möglich, der ist wesentlich schneller als der OP07, aber
unkompensiert. Könnte aber sein, daß Du dann den 1. OP07 etwas
sorgfältiger kompensieren müßtest.

Der Differenzverstärker mit V=25 verstärkt allerdings Rauschen und
Offset auch mit, letzten Endes hebt sich das aber in der Rückkopplung
beim Strom wieder auf. Wenn die Gleichtaktunterdrückung ein Thema sein
sollte, wäre die Elektrometerschaltung mit 3 OPs sinnvoll, der INA
dürfte so aufgebaut sein. Nur ist das dann ein ziemlicher Aufwand. Bei
Differenzverstärker mit 1 OP geht der Shunt mit in die Schaltung ein und
verschlechtert etwas die Gleichtaktunterdrückung. Das müßte man
nachrechnen.
Die Spannung am FET ist relativ konstant, und ändert sich nur recht

langsam (100mv/min).
Der INA101 ist zwar super, aber kostet halt auch heftigst, und ist auch
total überdimensioniert für den Einsatz, also brauchts irgendwas
billigeres.Wenn der OP37 geht, muss dann mal einen kaufen und damit
probieren.

Wie ich grade sehe, hat die ganze Serie OPx7 die Dioden schon eingebaut.
Bei Deiner Schaltung geht der OP aber trotzdem in die Sättigung, weil
der MOSFET in der Rückkopplung sitzt. Um das zu verhindern, brauchst Du
nur eine schnelle Diode zwischen Ausgang und invertierendem Eingeng des
OP zu legen.
Ok.Werd die nächsten Tage das ganze mal zusammenbauen und testen.

Den Ausgang des OP kurzschließen würde ich niemals machen, der wird zu
heiß und geht kaputt, außerdem ist das extrem unelegant. Natürlich
schließt man das Eingangssignal über Vorwiderstand kurz, als Transistor
würde ich kleinen MOSFET wie BS170 empfehlen, der müßte glaube ich sogar
logikkompatibel zu CMOS sein. Wenn Du unbedingt möchstest, könntest Du
auch das Gate des MOSFETs gegen Masse kurzschließen, aber dann geht der
OP in die Sättigung. Das macht ihm zwar nichts, aber er kommt da nur
langsam raus. Die 10 K vor dem Gate als Last machen dem OP07 nichts.
Den Eingang runterzuziehen, auch mit kleimem FET bringt leider einen

kleinen, aber störenden Strom, der dann immernoch fließt.
Wenn man as Gate vom dicken FET runterzieht, fließt ausser dessen
Leckstrom kein Strom, und das Abschalten geht viel schneller, weil der
OP da nix tun muss.
OP-Out -- 1k ----- 220R ---Gate
|
/EN--- 1k ---|/
|\
|
_|_
dürft schon gehen?
Ohne Widerstand flossen im Test um die 20mA Kurzschlusstrom und der OP
wurde nicht besonders warm, im Datenblatt steht ja auch "Short duration:
indefinite".Trotzdem wärs mit R etwas eleganter.

 

[Winfried Salomon]

Hallo Robert,

Robert Obermayer wrote:

Winfried Salomon wrote:

kann ich schwer was dazu sagen, ohne es selbst zu sehen.... .

Siehe erster Post, hab da ja einige Bilder verlinkt, u.a. eines wo der
358 perfekt arbeitete und eines wo es der 07 eben nicht tat.

ja gut, die Bilder zeigen relativ periodische Schwingungen, auf
Einstreuungen hätte ich da weniger getippt. Eine bessere Einschätzung
hat man sicher nur, wenn man selbst nachmißt.

Früher war Hameg auch bei Hobby-Bastlern beliebt und günstig, weiß
nicht ob das noch so ist. Vielleicht gibt es gebraucht ältere, die
Qualität war auch immer fürs Labor ausreichend. Nur die Tastköpfe
gingen schnell kaputt.


Unter 1kEuro gibts neu nichts das nennenswert besser ist als mein altes
(wenn ich n neues kauf, dann sollts schon Speicher haben und readout,
sonst lohnts sich wieder nicht).Gebraucht+billig nimm ich natürlich auch
"kleineres".
Sollte mal soviel Geld da sein, wird das aber vermutlich erst in eine
Drehmaschine investiert, die kann ich auch gut brauchen

Ein Digitalspeicherscope kann nur teuerer als ein analoges sein, denn es
hat den digitalen Teil zusätzlich drin. IMHO braucst Du das nur zum
speichern nichtperiodischer Vorgänge.

Dass die mal richtig teuer waren kann ich mir vorstellen, aber mich hats
ja nix gekostet, brauch jetzt nur neue Spitzen und Massekabelchen.

Wie gesagt fand ich die Tastköpfe der Firma PMK preisgünstig und gut, Du
brauchst da nur mal anzurufen. Wo man sonst welche herbekommt, kann ich
jetzt nicht sagen. Die von PMK haben z.B. eine federnde Spitze, die
dadurch nicht so schnell abrutscht und einen Reed-Umschalter für das
Teilerverhältnis.

Meinst Du C1=0.1 uF? Normalerweise hat man für schnelles Einschwingen
da eher einige 100 pF von der Größenordnung her, aber wenn es nicht so
schnell sein soll.... .

Ja, war mit etwas weniger vermutlich auch stabil, aber mit 10n wars
nicht völlig stabil, bisher hatdie Ausregelzeit mit etwas
"Sicherheitsreserve" noch gut gereicht.

Wenn Du sicher sein willst, daß es stabil ist, so hatte ich Vorschläge
gemacht.

Außerdem ist der INA101 wirklich sehr lahm, und der FET (2x IRFP260) hat
eine sehr bedeutende Gatekapazität und dadurch auch recht langsam.
Sind halt schon rechte Brummer, TO247, aber brauchts wegen geringem
Wärmewiderstand.Werd aber vermutlich doch IRFP064 o.ä. nehmen wegen
geringerem Rds.

Diese MOSFETs sind nicht lahm, sondern Du mußt die großen Kapazitäten
schnell umladen, dann sind sie auch schnell. Normalerweise kann man eine
komplementäre bipolare Gegentakt-Stufe im B-Betrieb davorschalten, ich
hatte BD139/140 genommen, in Deinem Fall würden vielleicht kleinere
reichen, die knapp 1 A bringen. BC327/337 wäre so ein Beispiel, die
kosten praktisch nichts, vielleicht einige Cent. Wenn Du diese Treiber
wegläßt wie im Moment, so wird jeder OP in einen undefinierten Zustand
geraten, also schlecht vorhersehbar und unsauber. In Deinem Fall denke
ich, hast Du den OP durch C1 so langsam gemacht, daß er diesen Zustand
nicht erreicht.

Bei den MOSFETS hab ich mir mal den IRFP260 angesehen. Der ist für
schnelles Schalten vorgesehen, geht sicher auch hier im linearen
Betrieb, nur wird seine Eingangskennlinie ziemlich steil sein, also wird
das mit der Stabilität hier schwieriger, als wenn Du welche nimmst, die
z.B. für den Audiobetrieb gedacht sind.

Ob die bei Dir richtig sind, hängt vor allem auch von der
Verlustleistung ab. Wenn Du nur 10 V und 20 A am MOSFET hast, wären das
schon 200 W. Der schafft bei idealer Kühlung aber nur 280 W, den mußt Du
also schon in Wasser legen, sonst raucht er ab. Der RDSon ruft hier nur
1 W hervor, also vernachlässigbar. Du brauchst bei solchen Leistungen
mindestens 1 Kühlaggregat mit Gebläse, das könnte teuer werden. Dazu
mußt Du mit den thermischen Widerständen ausrechnen, wieviele MOSFETs Du
parallelschalten mußt ohne daß sie durchbrennen. Glücklicherweise
scheinen die IRFP260 besonders zum Parallelschalten geeignet zu sein.

Achso, daran hab ich nicht gedacht, dann muß die Spannung am Shunt
natürlich verstärkt werden. Als Differenzverstärker wäre auch OP37 bei
Verstärkung 25 möglich, der ist wesentlich schneller als der OP07,
aber unkompensiert. Könnte aber sein, daß Du dann den 1. OP07 etwas
sorgfältiger kompensieren müßtest.


Der Differenzverstärker mit V=25 verstärkt allerdings Rauschen und
Offset auch mit, letzten Endes hebt sich das aber in der Rückkopplung
beim Strom wieder auf. Wenn die Gleichtaktunterdrückung ein Thema sein
sollte, wäre die Elektrometerschaltung mit 3 OPs sinnvoll, der INA
dürfte so aufgebaut sein. Nur ist das dann ein ziemlicher Aufwand. Bei
Differenzverstärker mit 1 OP geht der Shunt mit in die Schaltung ein
und verschlechtert etwas die Gleichtaktunterdrückung. Das müßte man
nachrechnen.

Die Spannung am FET ist relativ konstant, und ändert sich nur recht
langsam (100mv/min).
Der INA101 ist zwar super, aber kostet halt auch heftigst, und ist auch
total überdimensioniert für den Einsatz, also brauchts irgendwas
billigeres.Wenn der OP37 geht, muss dann mal einen kaufen und damit
probieren.

Der OP37 ist praktisch identisch mit dem OP07, er ist nur nicht
kompensiert für Verstärkungen <= 5, aber wesentlich schneller. Wenn Du
ihn fest auf V=25 einstellst, sollte es eigentlich unkritisch sein, da
er erst bei einigen MHz die Phase anfängt zu drehen. Daß er zusätzlich
Rauschen und Offset mit einbringt, kann man nicht verhindern, das macht
der INA auch.

Den Ausgang des OP kurzschließen würde ich niemals machen, der wird zu
heiß und geht kaputt, außerdem ist das extrem unelegant. Natürlich
schließt man das Eingangssignal über Vorwiderstand kurz, als
Transistor würde ich kleinen MOSFET wie BS170 empfehlen, der müßte
glaube ich sogar logikkompatibel zu CMOS sein. Wenn Du unbedingt
möchstest, könntest Du auch das Gate des MOSFETs gegen Masse
kurzschließen, aber dann geht der OP in die Sättigung. Das macht ihm
zwar nichts, aber er kommt da nur langsam raus. Die 10 K vor dem Gate
als Last machen dem OP07 nichts.

Den Eingang runterzuziehen, auch mit kleimem FET bringt leider einen
kleinen, aber störenden Strom, der dann immernoch fließt.
Wenn man as Gate vom dicken FET runterzieht, fließt ausser dessen
Leckstrom kein Strom, und das Abschalten geht viel schneller, weil der
OP da nix tun muss.
OP-Out -- 1k ----- 220R ---Gate
|
/EN--- 1k ---|/
|\
|
_|_
dürft schon gehen?
Ohne Widerstand flossen im Test um die 20mA Kurzschlusstrom und der OP
wurde nicht besonders warm, im Datenblatt steht ja auch "Short duration:
indefinite".Trotzdem wärs mit R etwas eleganter.

Rechne doch einfach die Verlustleistung aus. Aber bei solchen Sachen wie
irgendeinen Ausgang kurzzuschließen sträuben sich bei mir einfach die
Haare. Der OP verhält sich als Konstantstromquelle, wenn man mehr als
10-20 mA rausholen möchte, also unerwünscht.

Der BS170 hat ein RDSon von max. 5 Ohm, damit kannst Du den Fehler
berechnen. Er verhält sich auch dann genau wie ein Widerstand im
Gegensatz zu einem Bipolartransistor. Sicher kannst Du auch das Gate vom
Power-MOSFET gegen Masse kurzschließen, den Kurzschlußstrom liefert dann
die Treiberschaltung, hier der OP07, den würde ich begrenzen.

Also ich hatte mal 150 Ohm _direkt_ an die Gates von Power-Mosfets
gelötet, sonst schwangen die im MHz-Bereich, vermutlich wegen der
Anschlußleitungen, deshalb mögen Deine 220 Ohm da oben berechtigt sein.

mfg. Winfried

 

[Robert Obermayer]

Winfried Salomon wrote:

Ja, war mit etwas weniger vermutlich auch stabil, aber mit 10n wars
nicht völlig stabil, bisher hatdie Ausregelzeit mit etwas
"Sicherheitsreserve" noch gut gereicht.


Wenn Du sicher sein willst, daß es stabil ist, so hatte ich Vorschläge
gemacht.

Außerdem ist der INA101 wirklich sehr lahm, und der FET (2x IRFP260)
hat eine sehr bedeutende Gatekapazität und dadurch auch recht langsam.
Sind halt schon rechte Brummer, TO247, aber brauchts wegen geringem
Wärmewiderstand.Werd aber vermutlich doch IRFP064 o.ä. nehmen wegen
geringerem Rds.


Diese MOSFETs sind nicht lahm, sondern Du mußt die großen Kapazitäten
schnell umladen, dann sind sie auch schnell. Normalerweise kann man eine
komplementäre bipolare Gegentakt-Stufe im B-Betrieb davorschalten, ich
hatte BD139/140 genommen, in Deinem Fall würden vielleicht kleinere
reichen, die knapp 1 A bringen. BC327/337 wäre so ein Beispiel, die
kosten praktisch nichts, vielleicht einige Cent. Wenn Du diese Treiber
wegläßt wie im Moment, so wird jeder OP in einen undefinierten Zustand
geraten, also schlecht vorhersehbar und unsauber. In Deinem Fall denke
ich, hast Du den OP durch C1 so langsam gemacht, daß er diesen Zustand
nicht erreicht.
Ich will garnichtmal schnell schalten

Die Ausregelzeit passt so wies ist problemlos, also mach ich keinen
Aufwand um viel schneller zu sein.
Außerdem nochmal was in der Schleife, das für Instabilitäten
verantwortlich sein kann...

Bei den MOSFETS hab ich mir mal den IRFP260 angesehen. Der ist für
schnelles Schalten vorgesehen, geht sicher auch hier im linearen
Betrieb, nur wird seine Eingangskennlinie ziemlich steil sein, also wird
das mit der Stabilität hier schwieriger, als wenn Du welche nimmst, die
z.B. für den Audiobetrieb gedacht sind.

Ob die bei Dir richtig sind, hängt vor allem auch von der
Verlustleistung ab. Wenn Du nur 10 V und 20 A am MOSFET hast, wären das
schon 200 W. Der schafft bei idealer Kühlung aber nur 280 W, den mußt Du
also schon in Wasser legen, sonst raucht er ab. Der RDSon ruft hier nur
1 W hervor, also vernachlässigbar. Du brauchst bei solchen Leistungen
mindestens 1 Kühlaggregat mit Gebläse, das könnte teuer werden. Dazu
mußt Du mit den thermischen Widerständen ausrechnen, wieviele MOSFETs Du
parallelschalten mußt ohne daß sie durchbrennen. Glücklicherweise
scheinen die IRFP260 besonders zum Parallelschalten geeignet zu sein.
Maximale Verlustleistung wird durch die Software auf 100W für 2 IRFP260

(jwewils mit 0R1 Sourcewiderstand) paralell begrenzt.
Maximaler Strom 20A also nur bis zu einer recht kleinen Spannung.

Rechne doch einfach die Verlustleistung aus. Aber bei solchen Sachen wie
irgendeinen Ausgang kurzzuschließen sträuben sich bei mir einfach die
Haare. Der OP verhält sich als Konstantstromquelle, wenn man mehr als
10-20 mA rausholen möchte, also unerwünscht.

Mit 2k2 sinds um die 7mA, kein Problem.

Hab den OP07 testweise mal mit kurzgeschlossenem Ausgang (wäre
normalerweise auf ca. 13v, Versorgung +-15V) 2h laufen lassen, wird
nicht besonders warm.
Trotzdem kommt ja ein Widerstand vor den Abschalttransistor.
Die Lösung gefällt mir am besten weil billig, und sehr effektiv, da
ausser dem FET-Leckstrom kein Strom mehr fließt, und da sie sehr schnell
abschaltet (der OP muss ja nichts tun), anschalten tuts relativ schnell,
aber das Abschalten ist wichtiger, geht so in paar ľS.

Der BS170 hat ein RDSon von max. 5 Ohm, damit kannst Du den Fehler
berechnen. Er verhält sich auch dann genau wie ein Widerstand im
Gegensatz zu einem Bipolartransistor. Sicher kannst Du auch das Gate vom
Power-MOSFET gegen Masse kurzschließen, den Kurzschlußstrom liefert dann
die Treiberschaltung, hier der OP07, den würde ich begrenzen.

Also ich hatte mal 150 Ohm _direkt_ an die Gates von Power-Mosfets
gelötet, sonst schwangen die im MHz-Bereich, vermutlich wegen der
Anschlußleitungen, deshalb mögen Deine 220 Ohm da oben berechtigt sein.
Die kommen in Form von 2 470Ohm auch direkt an den Gatenaschluss (noch

bevor der überhaupt an die Platine kommt).
Hab ausreichende Erfahrung mit FETs die lieber auf KW senden wollen als
was anderes.

mfg. Winfried

 

[Winfried Salomon]

Hallo Robert,

Robert Obermayer wrote:

Diese MOSFETs sind nicht lahm, sondern Du mußt die großen Kapazitäten
schnell umladen, dann sind sie auch schnell. Normalerweise kann man
eine komplementäre bipolare Gegentakt-Stufe im B-Betrieb
davorschalten, ich hatte BD139/140 genommen, in Deinem Fall würden
vielleicht kleinere reichen, die knapp 1 A bringen. BC327/337 wäre so
ein Beispiel, die kosten praktisch nichts, vielleicht einige Cent.
Wenn Du diese Treiber wegläßt wie im Moment, so wird jeder OP in
einen undefinierten Zustand geraten, also schlecht vorhersehbar und
unsauber. In Deinem Fall denke ich, hast Du den OP durch C1 so
langsam gemacht, daß er diesen Zustand nicht erreicht.

Ich will garnichtmal schnell schalten
Die Ausregelzeit passt so wies ist problemlos, also mach ich keinen
Aufwand um viel schneller zu sein.
Außerdem nochmal was in der Schleife, das für Instabilitäten
verantwortlich sein kann...

ich hab mal nachgesehen, was ich mal mit einer Schaltung erreicht habe.
Die Einschwingdauer einer solchen optimierten Schaltung lag alleine wohl
unter 10 uS. Da ich damals aber verschiedene Netzteile damit dynamisch
belastet habe, lag deren Reaktionszeit so bei ca. 2-50 mS, also viel
langsamer. Ich hatte mir damals notiert, daß Anschlußleitungen und
Netzteilelkos im wesentlichen die Reaktionszeit bestimmen und nicht die
Stromsenke, also Induktivitäten.

Ich kenn Dein Einsatzgebiet nicht, aber Induktivitäten im Lastkreis
können die Regelung auch negativ beeinflussen.

Bei den MOSFETS hab ich mir mal den IRFP260 angesehen. Der ist für
schnelles Schalten vorgesehen, geht sicher auch hier im linearen
Betrieb, nur wird seine Eingangskennlinie ziemlich steil sein, also
wird das mit der Stabilität hier schwieriger, als wenn Du welche
nimmst, die z.B. für den Audiobetrieb gedacht sind.

Ob die bei Dir richtig sind, hängt vor allem auch von der
Verlustleistung ab. Wenn Du nur 10 V und 20 A am MOSFET hast, wären
das schon 200 W. Der schafft bei idealer Kühlung aber nur 280 W, den
mußt Du also schon in Wasser legen, sonst raucht er ab. Der RDSon
ruft hier nur 1 W hervor, also vernachlässigbar. Du brauchst bei
solchen Leistungen mindestens 1 Kühlaggregat mit Gebläse, das könnte
teuer werden. Dazu mußt Du mit den thermischen Widerständen
ausrechnen, wieviele MOSFETs Du parallelschalten mußt ohne daß sie
durchbrennen. Glücklicherweise scheinen die IRFP260 besonders zum
Parallelschalten geeignet zu sein.

Maximale Verlustleistung wird durch die Software auf 100W für 2
IRFP260 (jwewils mit 0R1 Sourcewiderstand) paralell begrenzt.
Maximaler Strom 20A also nur bis zu einer recht kleinen Spannung.

100 W pro Transistor scheint mir schon recht viel zu sein, ich nehme mal
an, Du hast das mit den thermischen Widerständen genau berechnet.

Die Sourcewiderstände müßten dann hier bis 10 W verbraten, hoffentlich
entlöten die sich dabei nicht selbst ;-).

Rechne doch einfach die Verlustleistung aus. Aber bei solchen Sachen
wie irgendeinen Ausgang kurzzuschließen sträuben sich bei mir einfach
die Haare. Der OP verhält sich als Konstantstromquelle, wenn man mehr
als 10-20 mA rausholen möchte, also unerwünscht.

Mit 2k2 sinds um die 7mA, kein Problem.
Hab den OP07 testweise mal mit kurzgeschlossenem Ausgang (wäre
normalerweise auf ca. 13v, Versorgung +-15V) 2h laufen lassen, wird
nicht besonders warm.
Trotzdem kommt ja ein Widerstand vor den Abschalttransistor.
Die Lösung gefällt mir am besten weil billig, und sehr effektiv, da
ausser dem FET-Leckstrom kein Strom mehr fließt, und da sie sehr
schnell abschaltet (der OP muss ja nichts tun), anschalten tuts
relativ schnell, aber das Abschalten ist wichtiger, geht so in paar ľS.

Er wird intern so 60-80 Grad haben, Bei Kurzschluß gegen -13V wäre er
aber laut Datenblatt an der Zerstörungsgrenze. So wie die Schaltung
momentan ist, sehe ich aber keine Probleme.

Also ich hatte mal 150 Ohm _direkt_ an die Gates von Power-Mosfets
gelötet, sonst schwangen die im MHz-Bereich, vermutlich wegen der
Anschlußleitungen, deshalb mögen Deine 220 Ohm da oben berechtigt sein.

Die kommen in Form von 2 470Ohm auch direkt an den Gatenaschluss (noch
bevor der überhaupt an die Platine kommt).
Hab ausreichende Erfahrung mit FETs die lieber auf KW senden wollen
als was anderes.

Na dann weißt Du ja, wann die MOSFETs alleine schwingen.


mfg. Winfried

 

[Robert Obermayer]

Winfried Salomon wrote:

ich hab mal nachgesehen, was ich mal mit einer Schaltung erreicht habe.
Die Einschwingdauer einer solchen optimierten Schaltung lag alleine wohl
unter 10 uS. Da ich damals aber verschiedene Netzteile damit dynamisch
belastet habe, lag deren Reaktionszeit so bei ca. 2-50 mS, also viel
langsamer. Ich hatte mir damals notiert, daß Anschlußleitungen und
Netzteilelkos im wesentlichen die Reaktionszeit bestimmen und nicht die
Stromsenke, also Induktivitäten.
Entladeteil in einem Ladegerät, muss halbwegs schnell sein wegen

stromloser Spannungsmessung und v.a. für Refleximpuls.
Milisekundenbereich reicht aber, und das schafft die aktuelle Lösung
problemlos.

100 W pro Transistor scheint mir schon recht viel zu sein, ich nehme mal
an, Du hast das mit den thermischen Widerständen genau berechnet.
Je 50w an einem recht großen Kühlkörper mit Lüfter (Prozessorgesteuert,

zusätzlich bei Übertemperatur Rückregelung).
Die großen FETs haben zudem recht geringen Rth (0,45k/W, plus nochmal
soviel für die Isoscheibe), wegen großem Si-Kristall und TO247-Gehäuse.
Gibt bei Kühlertemperatur 60° eine Kristalltemperatur von ca. 100° bei 50W.
100W auf einem Transistor gäbe 150°, auchnoch erträglich.
Vermutlich wird die Verlustleistung eh auf 50W beschränkt weil der
Kühler sonst zu groß wird, und für mehr Leistung gibts ein externes
Zusatzmodul.

Die Sourcewiderstände müßten dann hier bis 10 W verbraten, hoffentlich
entlöten die sich dabei nicht selbst ;-).
Ja, werden gut warm werden, vielleicht gehts ja auch mit weniger als

0,1, oder vielleicht auch mit nur einem FET.

 

[Winfried Salomon]

Hallo Robert,

Robert Obermayer wrote:

Winfried Salomon wrote:

ich hab mal nachgesehen, was ich mal mit einer Schaltung erreicht
habe. Die Einschwingdauer einer solchen optimierten Schaltung lag
alleine wohl unter 10 uS. Da ich damals aber verschiedene Netzteile
damit dynamisch belastet habe, lag deren Reaktionszeit so bei ca. 2-50
mS, also viel langsamer. Ich hatte mir damals notiert, daß
Anschlußleitungen und Netzteilelkos im wesentlichen die Reaktionszeit
bestimmen und nicht die Stromsenke, also Induktivitäten.

Entladeteil in einem Ladegerät, muss halbwegs schnell sein wegen
stromloser Spannungsmessung und v.a. für Refleximpuls.
Milisekundenbereich reicht aber, und das schafft die aktuelle Lösung
problemlos.

ein Akku wird vermutlich schnell einschwingen, von den elektrochemischen
Vorgängen mal abgesehen, jedenfalls viel schneller als ein geregeltes
Netzteil. Für mich war damals die Spannung am Netzteil maßgeblich, in
Deinem Fall kannst Du am Shunt oder OP-Ausgang das Einschwingverhalten
des Stromes gut beobachten.

100 W pro Transistor scheint mir schon recht viel zu sein, ich nehme
mal an, Du hast das mit den thermischen Widerständen genau berechnet.

Je 50w an einem recht großen Kühlkörper mit Lüfter (Prozessorgesteuert,
zusätzlich bei Übertemperatur Rückregelung).
Die großen FETs haben zudem recht geringen Rth (0,45k/W, plus nochmal
soviel für die Isoscheibe), wegen großem Si-Kristall und TO247-Gehäuse.
Gibt bei Kühlertemperatur 60° eine Kristalltemperatur von ca. 100° bei 50W.
100W auf einem Transistor gäbe 150°, auchnoch erträglich.
Vermutlich wird die Verlustleistung eh auf 50W beschränkt weil der
Kühler sonst zu groß wird, und für mehr Leistung gibts ein externes
Zusatzmodul.

Mehr als 100 Grad würde ich nicht riskieren, sonst würde ich eine
reduzierte Lebensdauer befürchten.

Die Sourcewiderstände müßten dann hier bis 10 W verbraten, hoffentlich
entlöten die sich dabei nicht selbst ;-).

Ja, werden gut warm werden, vielleicht gehts ja auch mit weniger als
0,1, oder vielleicht auch mit nur einem FET.

Ich hatte damals einen Shunt von glaube ich 3.75 mOhm genommen,
allerdings bei 40 oder kurzzeitig 80 A, wurde auch warm, hatte aber
geringe Temperaturdrift.

mfg. Winfried