Motorendstufe schwingt, Tipps gesucht

ja, mehr Phasenreserve oder eine Impedanzkorrektur. Die Motoren sind keine ohmschen Verbraucher.

Marcel

Brückenschaltung ? Bipolar oder Fets ?

Vcc | C \ _ B / E | -------+ | Last | GND

Das ist ein Impedanzwandler, hat keinen Gain, Schaltung bleibt normalerweise stabil.

Die meisten anderen Schaltungen erhöhen die Schleifenverstärkung des OPs um die des Transistors. Ist dann eben nichtmehr unity-gain stable. Manchmal genügt es einen besonders gutmütigen OP zu verwenden: LM358. Oder einen besonders schlappen: TLC27L2 ( low power = langsam ).

MfG JRD

Rafael Deliano schrieb:

Es hängen am OpAmp (TL074) ein TIP132/TIP137 Pärchen dran. Wie der OpAmp auch, symmetrisch versorgt. Nach dem Transistorpärchen hängt noch ein 1R Widerstand zur Strommessung (Überstromschutzschaltung). Das Signal hinter dem Widerstand ist dann am OpAmp in der Gegenkopplung. Verstärkungsfaktor in der Gegenkopplung hab ich zwischen 2 und 5 probiert, hat aber nicht wirklich Einfluß auf die Schwingerei :-(

"Klaus Rudolph" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@mid.uni-berlin.de...

Schön für dich. Schau weiter drauf. Was soll man zu etwas sagen, was man nicht gezeigt bekommt, nicht mal den Schaltplan?

Sich Arbeit mit einer Usenet-Frage machen, um mal einen Schaltplan hinzuzuzeichnen, einen Link einzugeben, ist natürlich zu viel Mühe, kann ich verstehen.

Muss man aber. leider.

Der alte L149 von ST hätte unity gain und ist damit stabil. Macht aber wohl nicht den Strom, bzw. einzelnes TO220 nicht die Verlustleistung. Wenn man natürlich Darlingtons nimmt darf man sich nicht wundern wo der Gain herkommt. Zudem: crossover-Verzerrung bei doppelter Ube ist auch üppiger. Aber wohl bei niederiger Geschwindigkeit nicht relevant. Ich vermute es wird >1 Ampere benötigt und damit scheiden nicht-Darlingtons aus weil der OP nicht genug Strom liefert.

Ist aber eine richtige Richtung. Ich vermute es ist eine invertierende Schaltung:

C GND-+--| + \ +-B NPN | | \ | E R3 | > -+ +--R4--+--- | | / | E | +--| - / +-B PNP | | C | --R1---+----R2---------------+

Der R3 teilt weiter runter, der OP muß mehr verstärken, wird also stabiler. Ist auch typische Schaltung für marginal stabile Leistungs-Ops a la L272 bzw. TCA0372. Die Möglichkeit ohne R3 einen Kerko von Ausgang des OPs auf nichtinvertierenden Eingangspin gäbs glaube ich auch.

MfG JRD

C GND-+--| + \ +-B NPN | \ | E | > -+ +--R4--+--- | / | E | +--| - / +-B PNP | | C | --R1---+----R2---------------+

Was natürlich auch zu beachten wäre: die Ausgangsstufe sollte schneller als der OP sein. Normalerweise ist das bei einem Bipolartransistor der Fall. Bei einem Darlington ist das aber nicht so sicher. Es wäre dann besser ihn diskret mit Widerstand an Basis aufzubauen:

Vcc +--+ | | C | -B | E C NPN +-B R4 E | | +--+--

Der Widerstand beschleunigt das Abschalten des Leistungs- transistors.

MfG JRD

Rafael Deliano schrieb:

Die TIP132/137 haben intern schon je 2 Widerstände zum Ausräumen der Basis "an Bord". Der diskrete Aufbau sollte dann nicht schneller sein, oder?

Bisher ist es bei mir auch eine nichtinvertierende Stufe. Sollte doch auch eigentlich mal nichts ausmachen. Aber ich werd mal einen Gegenversuch starten.

Aber auf jeden Fall schon mal Danke für die Mühe!

Hallo Rafael,

Rafael Deliano schrieb:

hier würde ich Folgendes vorschlagen: Wegen der recht großen Phasendrehungen der (relatv langsamen) Power-Darlingtons müßte hier der OP in der Phase kompensiert werden. Mir sind solche Probleme allzu bekannt, einfachste Möglichkeit wäre hier, eine RC-Reihenschaltung zwischen OP-Ausgang und invertierenden Eingang zu legen. Nehmen wir mal einen Widerstand Rk=1KOhm Bei einem Darlington ist das aber nicht so sicher.

Das ist in dem TIP132 aber alles schon drin. Mit Darlingtons hab ich selber schon oft Probleme gehabt, die schwingen sogar alleine ohne OP, das könnte hier evtl. auch der Fall sein. Die Kollektoren würde ich kürzestmöglich gegen Masse abblocken. Die Last wird wohl stark induktiv sein, da weiß ich jetzt im Moment nicht genau, was da passieren kann. Evtl. 2 Kommutierungsdioden in Sperrichtung zwischen Kollektor und Emmitter der Transistoren legen, um große Spannungsspitzen zu vermeiden.

Vielleicht könnte man parallel zum Motor noch einen Widerstand oder eine RC-Reihenschaltung legen, um die Last etwas reeller zu machen, bei Lautsprechern macht man das auch so. Wenn es trotz OP-Kompensation immer noch schwingt, müßte man sich die Transistoren genauer ansehen.

mfg Winfried

Ich halte die Schaltung für weniger tauglich, da sie eine Spannungsregelung mit einer Stromregelung kombiniert und als reiner P-Regler arbeitet.

Wie hast Du die Wirkung des Stromanteils gerechnet? Gibt es eine übergeordnete Regelschleife?

Sag mal was über die Anforderungen bezüglich der zu erreichenden Regel- bzw. Begrenzungsfunktion...

Gruss Udo

Udo Piechottka schrieb:

Regelung ist nicht gefragt, reiner Stellbetrieb. Es gibt lediglich eine Strombegrenzung, die soll aber nur Schäden verhindern. Dabei ist es auch egal, ob es bei 1 oder 1,2 A in die Begrenzung geht. Die Gegenkopplung hinter dem 1R Widerstand soll nur den Spannungsabfall an diesem wieder "auffangen", sonst wäre der "Innenwiderstand" der Endstufe zu groß.

Weiter oben im thread wurde die vereinfachte Variante "nur Widerstand" schon vorgeschlagen. Wenn man Phase vernachlässigt ist der Unterschied daß sie den OP auch bei tiefen Frequenzen verschlechtert. Soweit hohe Genauigkeit bei Motoren oft nicht erforderlich ist wäre das aber akzeptabel.

Problem natürlich daß es im Original wohl ein nicht- invertierender Verstärker ist: muß die Ausgangsimpedanz der vorherigen Stufe niedrig sein. Und zwar auch bei den höheren Frequenzen wo es schwingt.

MfG JRD

Hallo Rafael,

Rafael Deliano schrieb:

im Sinne einer Regelung mit Abweichung 0 wird man aber einen Integrator nehmen wollen. Mein Vorschlag wäre ein Integrator bei kleinen Frequenzen und bei größeren wird die Phase auf 0 gedreht, also die Phasenreserve um

Der R3 da oben ist normalweise auch eine RC-Reihenschaltung zur Kompensation von OPs, die nicht 1-stabil sind und es gemacht werden sollen. Aber hier würde ich das nicht so machen.

Versteh ich jetzt nicht ganz, Du meinst vermutlich obige Schaltung, da kann das sein. Bei meinem Vorschlag ist das egal, mit TL074 sollte es da keine Probleme geben.

mfg. Winfried

Sorry hatte ich falsch gelesen ( mit Bildchen tue ich mich immer leichter ):

Sieht dann so aus:

C GND-+--| + \ +-B NPN | \ | E | > -+-+ +--R4--+--- | / | | E | +--| - / | +-B PNP | | | C | +---R4---C1-+ | | | --R1---+----R2-----------------+

Hatte ich weiter oben im thread als Sparversion ohne R4 auch angeführt ( aber ohne Bildchen ) :

Funktioniert oft bereits. Manchmal nicht, dann versuch ichs auch mit der RC-Version.

Wenn man nichtinvertierenden Verstärker will ist die Version mit Rückkopplung vom OP-Ausgang wohl tatsächlich günstiger.

MfG JRD

Zur Regelung des Stromes durch eine Spule habe ich vor einiger Zeit einmal diese interessante Alternative zur klassichen Schaltung mit vom Op-Amp- Ausgang getriebenen Transistorpärchen in einem Datenblatt gefunden:

.------------o +15V | | .-. |/ | | .-| | |1k | |< '-' |/ | o -----| BDX34C | |< | | | | o---. '---o | |+ | | === | | /-\ 10u | |\| | | -|-\ | | | >--)--------o----' -|+.---)-. | .'. |/| | | | | |Rsense | | | | | |2Ohm INA128P | | | | '-' | | | | | Iout o---' '------)----o---------o | | | .---o | | | o | |/ | | o------| BDX33C === .-. |> | GND | | | |/ | |1k '-| '-' |>

| | '------------o -15V

Die unkonventionelle Methode die Transistoren durch die Versorgungsspannung des Intrumentation-Amplifiers zu schalten, funktioniert gut, hat aber den kleinen Haken, daß man die 1k-Widerstände beim Start mit einem weiteren Transistor überbrken muß, bis der 10µ-Kondensator voll ist, sonst gibt es einen Kurzschluß. Von da an hat man für kleine Stromänderungen die volle Bandbreite des Meßverstärkers, und sobald dieser zuviel Strom zieht, hilft einer der beiden fetteren Darlingtons ihm bei der Arbeit. Im Gegensatz zu einem Alternativaufbau mit Audioverstärkern, die trotz Kompensation bei fetten Induktivitäten zum Schwingen neigten, funktioniert dieser Aufbau sehr stabil und liefert zudem einen auf GND bezogenen Strom mit differenziellem Programmiereingang.

Gruß, Jürgen

Klassiker, aber mit der Polung der oberen Transistoren bin ich nicht einverstanden.

Klar, im Kleinsignalbereich (differentiell) hat man ja die volle Bandbreite. Nur darf man wirklich keine höheren Frequenzen und Amplituden einspeisen, sonst geht es richtig los. Und wenn das Ding erstmal schwingt ist der Kurzschluss auch vorprogrammiert.

Marcel

Richtig. Da habe ich wohl nach vergeblicher Suche nach dem Darlingtonsymbol vorschnell zweimal auf das PNP-Symbol geklickt und dabei vergessen, den Emitter nach oben zu drehen.

Mir und den herumliegenden Standardlehrbüchern und Kollegen war die Schaltung jedenfalls nicht als Klassiker bekannt oder ich habe sie beim Suchen wohl übersehen. Hat die Schaltung einen bestimmten Namen, unter dem man sie kennen sollte?

Darauf kam es uns an, die Spule solte zur Magnetfeldstabilisierung genutzt werden. Für eine Motorsteuerung ist das wohl eher weniger wichtig.

Stufenweise Änderung des Sollstromes über den vollen Bereich klappt jedenfalls noch problemlos.

Wie ist da der Mechanismus? Der Op-Amp kann doch immer nur von einem der Versorgungspins Strom zum Ausgang schicken. Oder meinst Du, wenn das Schwingen so schnell ist, daß die Transistoren nicht dagegen schalten können?

Gruß, Jürgen

Keine Ahnung, ich habe vergleichbares jedenfalls schon vor ein paar Jahrzehten gesehen. Heute würde man sagen im Zusammenhang mit 'Pimp my Audio Amp' :-)

Das Problem ist, dass die Transistoren schneller auf als zu machen und der Elko. Sobald man es noch schafft, im OP mehr als gut 1mA zu verbratzeln, wird es langsam eng. Schwingende OPs brauchen gerne mal mehr. Die Schaltung hat keine besondere Schwingneigung. Nur wenn es eben im Bereich der Grenzfrequenz des OPs schwingt, ist es tödlich. Und mit einer Spule als Last wird der Ausgangsstrom natürlich nicht so schnell die Seiten wechseln.

Marcel

Ziemlich unausgegorene Schaltung.

Vor Anlegen der Betriebsspannung ist der Elko ungeladen, also verteilt sich die Betriebspannung nach dem Anlegen auf die beiden BE-Strecken der Endstufen, wodurch beide Endstufen durchsteuern und somit einen in seiner Höhe erstmal unbegrenzten (Quer-)Strom aus der Versorgungsspannung ziehen. Das klingt nach Stress für die Halbleiter. Man muss also eine geeignete Strombegrenzung in Quelle oder Endstufe vorsehen.

Gruss Udo

Deshalb schrieb ich ja auch schon in meinem Posting darunter:

Gruß, Jürgen