DIY Electronic projects

Nedavno sam naišao na TL103W koji je kombinacija dva op-ampa i naponske reference. Vidim da se koristi često kada je potrebno jednostavno, jeftino ali još uvijek dovoljno precizno uspostaviti dvije kontrolne petlje, recimo CV i CC za punjenje baterija ili za napajanje LED. Postoje različite šeme spajanja, gdje postoji i vrlo česta varijanta sa detaljem koji ne znam tumačiti: čemu služe C15 i R27?



Postoje i sljedeće varijante, kada uopće nema ekvivalenta za C15 + R27:



... odnosno ovako nešto (obratite pažnju na ime autora ):

Pogledaj i dokumentaciju za NCP4300A, to je prakticno isti IC, mozda u DS ima jos nekih korisnih informacija:

https://www.onsemi.com/pub/Collateral/NCP4300A-D.PDF

Verovatno soft start.

(05-26-2018, 12:34 PM)branko tod Wrote: [ -> ]Verovatno soft start.

Hm, to ima smisla.

(05-26-2018, 12:23 PM)mikikg Wrote: [ -> ]Pogledaj i dokumentaciju za NCP4300A, to je prakticno isti IC, mozda u DS ima jos nekih korisnih informacija:

https://www.onsemi.com/pub/Collateral/NCP4300A-D.PDF

Hvala, nisam znao. Netko je od nekoga prepisivao, razlika je samo u ref. naponu, NCP4300A ima 2,6 V. Tekst u DS je nešto opsežniji.

(05-26-2018, 10:14 AM)prasimix Wrote: [ -> ]Nedavno sam naišao na TL103W koji je kombinacija dva op-ampa i naponske reference. Vidim da se koristi često kada je potrebno jednostavno, jeftino ali još uvijek dovoljno precizno uspostaviti dvije kontrolne petlje, recimo CV i CC za punjenje baterija ili za napajanje LED. Postoje različite šeme spajanja, gdje postoji i vrlo česta varijanta sa detaljem koji ne znam tumačiti: čemu služe C15 i R27?

Postoje i sljedeće varijante, kada uopće nema ekvivalenta za C15 + R27:

 
Opampovi i referenca se tu napajaju iz AUX sekundara,
i dok se napon ne podigne i stabiliše mogli bi opampovi da prave zbrku na svom izlazu.
Ovako za vreme starta je kond prazan
i ima OK preko diode forsirano stanje kako se kond puni, kasnije više nema svrhu.

U ostalim shemama najverovatnije imaju več stabilisano napajanje ili pomožno napajanje.

(05-27-2018, 09:04 AM)Dragan100 Wrote: [ -> ]U ostalim shemama najverovatnije imaju več stabilisano napajanje ili pomožno napajanje.

U svim slučajevima je pomoćno napajanje rješeno na isti način: zaseban sekundar koji napaja TL103W. Gledam taj TL103W kao moguću varijantu da se iskoristi i za NFB (umjesto TL431) i tracker (umjesto BJT). Ne znam da li je to izvodivo.

(05-27-2018, 09:37 AM)prasimix Wrote: [ -> ]Gledam taj TL103W kao moguću varijantu da se iskoristi i za NFB (umjesto TL431) i tracker (umjesto BJT). Ne znam da li je to izvodivo.

Da, za NFB jeste jednostavno (recimo kao na shemama koje si prije okačio za TL103W),
dok za tracker je referenca u TL103W neupotrebljiva, pošto je direktno vezana na -Vee pin.
jedino dodati još jednu samostalnu naponsku referencu
i upotrebiti je za tracking zajedno sa onim drugim opampom TL103W (pinovi 5, 6, 7)

Paziti da se ne prekorači max Vin napon TL103W!!!
Upotrebiti naponski dijelitelj, recimo 1/2
i uzeti naponsku referencu 1,25V (recimo adjustable LM185 ili slične) za naponski DropOUT od 2,5V...
Biasirati referencu sa cca 1mA.

(05-27-2018, 11:52 AM)Dragan100 Wrote: [ -> ]

(05-27-2018, 09:37 AM)prasimix Wrote: [ -> ]Gledam taj TL103W kao moguću varijantu da se iskoristi i za NFB (umjesto TL431) i tracker (umjesto BJT). Ne znam da li je to izvodivo.

Da, za NFB jeste jednostavno (recimo kao na shemama koje si prije okačio za TL103W),
dok za tracker je referenca u TL103W neupotrebljiva, pošto je direktno vezana na -Vee pin.
jedino dodati još jednu samostalnu naponsku referencu
i upotrebiti je za tracking zajedno sa onim drugim opampom TL103W (pinovi 5, 6, 7)

Paziti da se ne prekorači max Vin napon TL103W!!!
Upotrebiti naponski dijelitelj, recimo 1/2
i uzeti naponsku referencu 1,25V (recimo adjustable LM185 ili slične) za naponski DropOUT od 2,5V...
Biasirati referencu sa cca 1mA.

Imam već na raspolaganju referencu od 2,5 V, ali mogla bi i dodatna. Za napajanje TL103W imam na raspolaganju +5 i -5V to ne bi trebao onda biti problem.

Tracking sa TL431 i podesivim DropOUT naponom,
za biasiranje 431 imaš rešeno od prije sa strujnim ogledalima, za bias trackinga i izlazni bleeder, stavi cca 2mA.
Naponski dijelitelji su takvi da uopšte ne maltretiramo ulaze Opampova, tako da je tu max napon njihovog napajanja
(+5VDC sa PreREG OUT naponom od čitavih 48VDCmax).
Stavio sam mali histerezis zbog ulaznog naponskog offseta iako je po DS mali (nekoliko mV),
takodjer i predvidjena kompenzacija, opcijski kond...itd.

Prvi opamp i njegova referenca su tu za limitiranje max izlaznog napona PreREG ako nemamo slučajno napona/floating na
REG izlazu, iako je tu i izlazni bleeder koji onda forsira low-level napon na toj tački.

Jako dobro, precrtati ću u Eagle i okačiti ovdje da iz toga mogu dalje složiti proto PCB i isprobati u praksi. Isto tako pokušati ću to prebaciti u LTspice i nakačiti u simulaciju na stari pred-regulator sa LTC3864. On ima ITH ulaz što je ekvivalent za COMP. FB ću mu staviti na Gnd. Nemam model za TL103W, ali pretpostavljam da bi neki od postojećih op-ampova + vanjska referenca kao što si i ti to napravio mogla biti upotrebljiva aproksimacija.

Pitanje/ideja: možda da se umjesto TL431 (i djelitelja/potenciometra), stavi LED + dioda za određivanje fiksnog drop-outa?

(05-27-2018, 05:59 PM)prasimix Wrote: [ -> ]Jako dobro, precrtati ću u Eagle i okačiti ovdje da iz toga mogu dalje složiti proto PCB i isprobati u praksi. Isto tako pokušati ću to prebaciti u LTspice i nakačiti u simulaciju na stari pred-regulator sa LTC3864. On ima ITH ulaz što je ekvivalent za COMP. FB ću mu staviti na Gnd. Nemam model za TL103W, ali pretpostavljam da bi neki od postojećih op-ampova + vanjska referenca kao što si i ti to napravio mogla biti upotrebljiva aproksimacija.

Sa TinaTI radi jako dobro,
za opamp TL103W upotrebio sam SpiceMacro od LM101A pošto ima slične karakteristike, OLG, PSRR, Input offset, input noise, SR, GBW... no možeš staviti i slične od LTja, recimo OP191, LT1464(65).
Naponska referenca može i običan Voltage source.

(05-27-2018, 06:03 PM)prasimix Wrote: [ -> ]Pitanje/ideja: možda da se umjesto TL431 (i djelitelja/potenciometra), stavi LED + dioda za određivanje fiksnog drop-outa?

Za odredjivanje fiksnog DropOut-a stavi bilo šta imaš, može i neka druga shunt naponska referenca,
string diodica za željeni napon...
a može naravno i LED+diodica ali za Ledicu če ti biti potrebno više biasa,
a strujno ogledalo - bias trackinga če tada raditi recimo sa 5-10mA@max napon PreREG+5V,
pošto se strujno ogledalo stavlja na tih (-)5VDC, što može biti i 1/2W+ disipacije pa trebaš to hladiti.

(05-27-2018, 12:04 PM)prasimix Wrote: [ -> ]Za napajanje TL103W imam na raspolaganju +5 i -5V to ne bi trebao onda biti problem.

To me malo zavelo, pa nisam obratio pažnju, kako sam stavio referencu TL103W.
Interno je vezana na -Vee pin, a u postu #10 automatski sam je stavio na GND, kako i treba,
ali neče TL103W po toj predloženoj shemi da to radi pravilno (OK, sa dva opampa i odvojenom referencom DA!)
sa simetričnim napajanjem +/-5VDC.

Izmenjen je napon napajanja iz +/-5VDC na +12VDC (tu se može upotrebiti od 9-15VDC+),
promenjeno je nekoliko bias otpornika
i stavljeno za DropOUT LED+diodica za cca 2,8V DropOUT napona. LED bias stavljen na 6,5mA.

Simulacija sa DropOUT naponskim generatorom 2,7DC+400mVpeak-to-peak sovraponirane AC komponente @250Hz
šta bi bilo i neki realan odziv slične zatvorene petlje regulacije
(kompenzacija je postavljena na ove uslove,
realno se odčita osciloskopom odziv i onda se na bazi tih oscilograma popravlja kompenzacije,
zavisi od freq i oblika tog odziva).

Vidi sliku za detalj tog odziva na oscilogramu na izlazu opampa Trackinga:
-oscilogram napona izlaza Tracking opampa VM1 je AC, bez DC komponente cca 10VDC



[attachment=26784]

Evo kako to izgleda kod mene kada je petlja zatvorena. Prvo primjer bez trackinga za provjeru da NFB radi (R6 sam spustio na 5K):



Sa dodanim trackingom, isti radi ali obilato preleti pretpostavljeni dropout (ode na 9 V):



Moguće da mi je nešto promaklo. Bias za TL431 je i više nego dovoljan (2,2 mA).
Obje simulacije sa potrebnim modelima su u prilogu.

Na brzinu sam par stvari promenuo: tako radi simulacija brže, a zapravo se svodi na isto...
-umesto TL431 stavio sam fiksni referentni napon 3V
-CCS za tu referencu stavio sam izvor constantne struje (iako ni netreba za naponsku referencu :-))
-da nam ne prave opampovi neke probleme stavio sam Univerzalnog opamp2 (vidi u biblioteci LTspice)
-nešto sam dodirnuo kompenzacije ...
-napon za opampove stavio sam 10V (nisam probao sa 5V)

Dali je taj pin LTC3864 ITH zapravo ekvivalentan nekom COMP pinu, neznam, ali ponaša se vrlo slično...
Možda probati sa nekim drugim Buck-om, koji ima baš COMP pin.

Ovako izgleda oscilogram Vout, Vprereg, I_L1, Vcomp, Vtracking (izlaz iz opampa tracking)
Pojačanje ovog Closed loop, kompenzacija, radne freq, odabranog L1, Load... i naravno Group delay odziva
razvidan nam je iz odziva Vprereg,
njegova freq odziva regulacije je sada cca 8KHz ili 120-130usec
Vprereg je za tih 3V viši, odabranog napona DropOUT (14,7V) od Vout (11,7V) sa ripplom te freq odziva i "peakovima" @+/-200-230mVpeak sa opterečenjem 2A

[attachment=26790]
[attachment=26789]

Isprobao sam ekstrem barem kada je riječ o LT1084 kao post-regultoru: 25 V (za što je R12=4K56). Teret sam povećao na 33R da se ne aktivira njegov strujni limit. Izgleda da nije stabilan:



Da li je ITH ulaz COMP, ne znam, prema DS ispada da jest:

Quote:ITH (Pin 6): Current Control Threshold and Controller Compensation Point. This pin is the output of the error amplifier and the switching regulator’s compensation point. The voltage ranges from 0V to 2.9V, with 0.8V corresponding to zero sense voltage (zero current)

Tako na COMP pinu i mora biti. Možda doraditi na kompenzacijama.
Posmatraj to sa oscilogramom struje kroz L1, kako L1 pumpa sistem energijom i sa ripplom na PreREG-OUTu

U nekom trenutku:
Dostižen je gornji nivo Treshold DropOUTa
V_tracking izlaz iz opampa počinje padati prema 10-8-6-...0V,
aktivira OK (koliko ima OK pojačanje? po spice macrou) i OK obara COMPpin
posledično gasi P-mosfet i napucana energija u L1 počinje da se prazni prema opterečenju,
za zatvoren jakostrujni tokokrug je tu Schottky dioda,
dostižen sada donji treshold DropOUTa (razliku napona koju čita opamp-komparator)
V_tracking naraste prema (+Vcc napajanju opampa minus napon koliko opamp ne ide do Railova ), recimo 9-10V,
OK neaktivan, COMP pin se oporavlja sa vanjskim pull-up otprornikom ili interno nekim CCSom,
P-mosfet aktivan i počinje pumpati L1 sistem energijom (struja nam je limitirana i pod kontrolom)
i opet ...
Dostižen je gornji nivo Treshold DropOUTa i tako u krug-regulacije.

Faktori da je ripple na izlazu PreREG-OUTa što manji ili odziv zatvorene petlje što brži zavise od:
freq Bucka, L1, bulk konda PreREGa, brzine opampa Trackinga, odabrane kompenzacije, OK i struje opto diodice-i transfera,
i interno od konstrukcije kontrolnog ICja do odabranog mosfeta.

COMP prije da je "nervozan" negoli nestabilan. Prevelike ima skokove, i to se može utrimovati. Ova simulacija uključuje i jako puno pretpostavki (drugačiji pred-regulator, post-regulator, op-amp za NFB), ali bi mogla biti korisna. Dosadašnja predviđanja LTspice kada je riječ o LTC3864 su bila vrlo solidna i dobiti upotrebljivu simulaciju daje dobre šanse da i u praksi imamo dobre rezultate. Evo naštelao sam je malo, u stvari najvažnije je bilo skratiti otpornik kolektora OK. Isto tako dodao sam niz dioda i primitivni CCS sa jednim BJT.



Ako je ovo ok, napraviti ću i mali PCB za ovo i isprobati. U stvari sada ispada da je prvi op-amp u TL301W zadužen samo za OVP, što je također ok, odnosno može zamijeniti ono što sam mislio staviti na stranu pred-regulatora kao zaštitu. Biti će zanimljivo vidjeti hoće li se moći zatvoriti petlja od izlaza post-regulatora do ulaza u COMP pred-regulatora i da to uredno radi za cijelo naponsko i strujno područje u CV i CC modu.

Ovo sad odlično izgleda, dobio si odličan balans rada regulacije!!!

U pravu si, "nervozan" COMP... :-), ali tako ustvari COMP radi.
U biti je dobiti što zvezniji rad na COMPu, bez nekih naglih promena ili skokova u regulaciji, utrimovati posebno svaku komponentu PID.
Sad odlično vidiš koliko utiče OK u petlji regulacije, malo veča struja pull-UP otpornika,
COMP se brže oporavlja ili više je u balansu rad Opto transistora i njegovog pull-UP otpornika
(radna tačka koja ponajviše diktira ponašanje COMPa) i odmah vidno umirjanje,
a na što te baš opominjemo ponajviše Macola pa i drugi... :-)

Jasno da se sa drugom sistemom sve to menja i treba to nanovo utrimovati,
ali sada barem znaš na kojoj tački radiš promenu za traženi odziv regulacijske petlje

Potrebno je pogledati situaciju i na ponekoliko drugih tačaka rada, V_out-I_out tako u CV i CC modu

U simulaciji možeš dobiti i odziv te petlje iliti njegov Bode graf i iz njega ponajviše "vidjeti".
Uguraš signal generator izmedju V_out izlaza PostRegulatora i spoja C3 i R7,
tako da je INPUT +SigGEN (+ generatora je prema C3 i R7),
V_out ti je OUT sistema simulacije i pokreneš analizu.