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[电路/定理]

最近用到了一个产品,想学习他的电流控制电路,请大神.....

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楼主: wj4210833258
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wj4210833258 发表于 2018-9-18 08:19
负载是个紫外激光器!

还是没说具体,比如是不是可以PWM驱动,还是必须纯直流。
如果是线性控制,那么负载电压多少,电流是多少,或者说,正常工作控制范围,MOS管上面如果线性控制,功耗是多少。这个都是设计线路的关键数据,给你一个静态功耗300W,你做一个线路,可以直接发狂的明白吗。
合理的功耗范围,对我们确定采用怎么样的输出有直接关系。W以下的可以采用自然对流,几十W的,可以采用风冷,百W级别的,水冷,再大上去,直接发狂..............

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赤火隐士| | 2018-9-19 10:51 | 只看该作者
tianxj01 发表于 2018-9-19 09:55
跨导在某些详细的规格书上面可以找到。有些确实没有。
跨导=Ids/VG
这里VG是指开启电压后的有效电压。

谢谢大神,
1、每个mos的跨导是固定值吗?
2、有些规格书给的是Id的电流参数,如IRF9540,Id为-19A,可是按照跨导来计算,我控制电压不一样,最大电流就不一样,这如何理解呢?
3、nmos与pmos规格书假设给定的Ids都是20A,to-220封装,未加散热器,经验最大负载电流可以多大的

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maychang| | 2018-9-19 11:12 | 只看该作者
赤火隐士 发表于 2018-9-19 10:51
谢谢大神,
1、每个mos的跨导是固定值吗?
2、有些规格书给的是Id的电流参数,如IRF9540,Id为-19A,可是 ...

1、每个mos的跨导是固定值吗?
不是。

2、有些规格书给的是Id的电流参数,如IRF9540,Id为-19A,可是按照跨导来计算,我控制电压不一样,最大电流就不一样,这如何理解呢?
跨导定义应该是 ΔId/ΔVgs,其中Id是漏极电流,Vgs是门极源极之间电压。

3、nmos与pmos规格书假设给定的Ids都是20A,to-220封装,未加散热器,经验最大负载电流可以多大的
你说的Ids,是最大允许值,不是瞬时值,实际使用时当然不能超过。实际使用时通常要留些余量,至少留出30%。

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wj4210833258|  楼主 | 2018-9-19 12:44 | 只看该作者
tianxj01 发表于 2018-9-19 10:07
还是没说具体,比如是不是可以PWM驱动,还是必须纯直流。
如果是线性控制,那么负载电压多少,电流是多少 ...

这两天去了解了下具体需求。电流是根据需求设定的,最大60A,比如设定40A,则恒流40A输出且电流波动要低。负载的供电电压是24V通过PWM调节到6V以内。使用的负载压降1.6V左右,最多串联3个,最大保护压降为6V以内。串联一个负载时将电源供电电压调节到1.6V左右,电流最大可设定60A,串流三个的时候将电压调到6V,最大电流也就减小到20A左右了。设定的电流都是恒定的电流,电流波动要低。

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wj4210833258|  楼主 | 2018-9-19 13:39 | 只看该作者
maychang 发表于 2018-9-19 11:12
1、每个mos的跨导是固定值吗?
不是。

您好,请问下您,我图片提供的电流控制电路有问题么、

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maychang| | 2018-9-19 13:48 | 只看该作者
wj4210833258 发表于 2018-9-19 13:39
您好,请问下您,我图片提供的电流控制电路有问题么、

“我图片提供的电流控制电路有问题么”

24楼你叙述了对输出电流大小的要求,但未涉及控制速度。如果对控制速度要求不高,Q1和Q3是可以去掉的。另外,tianxj01已经说过:你的运放电源电压为5V,这需要对你使用的MOS管参数进行核对,以保证运放输出电压可以使MOS管输出你所要求的电流。

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wj4210833258|  楼主 | 2018-9-19 13:53 | 只看该作者
masmin 发表于 2018-9-18 12:15
这个电路的原理就是,Vda经过分压转变为电压信号,和Vad比较,满足Vad > Vda通过,运放输出电压为高,=5V( ...

那这个运放在这里是当比较器用用?

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maychang| | 2018-9-19 14:11 | 只看该作者
wj4210833258 发表于 2018-9-19 13:53
那这个运放在这里是当比较器用用?

不是比较器。
R12两端电压反馈回运放输入端了。

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maychang 2018-9-19 16:43 回复TA
@wj4210833258 :原设计可能是考虑两个输入端电流失调而加入的。如果运放输入电流非常小,这个电阻可以短路掉。 
wj4210833258 2018-9-19 15:38 回复TA
@maychang 请教下为什么运放的V-端要串一个R8 用1k的电阻?能不能去掉R8直接将反馈端接到V- 
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赤火隐士| | 2018-9-19 14:30 | 只看该作者
maychang 发表于 2018-9-19 11:12
1、每个mos的跨导是固定值吗?
不是。

谢谢坛主、tianxj01两位大神

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wj4210833258|  楼主 | 2018-9-19 15:02 | 只看该作者
masmin 发表于 2018-9-18 12:15
这个电路的原理就是,Vda经过分压转变为电压信号,和Vad比较,满足Vad > Vda通过,运放输出电压为高,=5V( ...

你有一句话我不是很明白:反馈到运放的V-端和Vad相 “加” 这句话是什么意思,相加的加字还打了双引号。

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wj4210833258|  楼主 | 2018-9-19 15:06 | 只看该作者
maychang 发表于 2018-9-19 14:11
不是比较器。
R12两端电压反馈回运放输入端了。

谢谢您,这个运放没有增益电阻!用到了运放的放大特性么,放大倍数是怎么多少?

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wj4210833258|  楼主 | 2018-9-19 15:15 | 只看该作者
wj4210833258 发表于 2018-9-19 15:06
谢谢您,这个运放没有增益电阻!用到了运放的放大特性么,放大倍数是怎么多少? ...

其实这应该就是一个跟随电路

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wj4210833258|  楼主 | 2018-9-19 15:16 | 只看该作者
maychang 发表于 2018-9-19 14:11
不是比较器。
R12两端电压反馈回运放输入端了。

明白了。谢谢!

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wj4210833258|  楼主 | 2018-9-19 15:22 | 只看该作者
877049204 发表于 2018-9-18 10:28
楼主这个恒流源电路和我做的一个很像,但是元器件比你少很多
比如图中的AD采样,我都没见过这种 ...

看来跟你是同行,你设计电流控制最大是多少?你的电路应用到产品了没有,可以借鉴下。

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wj4210833258 2018-9-19 15:36 回复TA
@877049204 :哦哦,电流相对很小! 
877049204 2018-9-19 15:31 回复TA
最大就100mA,快到产品了,没量产 
35
tianxj01| | 2018-9-19 15:35 | 只看该作者
wj4210833258 发表于 2018-9-19 12:44
这两天去了解了下具体需求。电流是根据需求设定的,最大60A,比如设定40A,则恒流40A输出且电流波动要低 ...

60A?别开玩笑了,20A做静态恒流就已经很困难了。不是电流,主要是功耗。
所以,这个系统负载我算是看明白了,3个LED或者类似负载,最后实现的方案,肯定是串联,并联这么大电流这么低电压,那就是一个灾难。
有几种方法实现:针对最大电压20A ………6V,你需要一个最多7-8V的 30A的DC独立电源,供应电压必须严格控制,否则,功耗会让你的产品无比巨大。这样,MOS管最大功耗能够控制在2V*20A=40W。
对于一般的40W静态功耗MOS管,比如TO220,封装热阻在40W时候,就可以要了你的命。所以末级输出MOS管最好采用TO247封装的MOS管,比如IRFP2907,封装热阻0.32,再采用一个合适的散热器+那种充电机用的5015风扇,40W就不是问题了。
考虑到电流20A,所以,驱动电压必须提高,这样才能避免因为跨导问题造成的失控。
20A时候,假设采样功率=2W(太高的采样电阻功率,会造成严重的温漂),那么采样电阻=2/400=5mΩ。
淘宝上面有那种1%精度,10PPM的四线采样电阻,有5毫欧规格的。
现在算算采样电压=5mΩ*20A=100mV。如果你只需要1%精度的,那么驱动只需要1mv精度,对于Vcc为5V的单片机,1mV的PWM精度对应分辨率就是5000就够了。这时候以普通16MHz内置时钟单片机来说,16MHz/5000=3200Hz。单片机PWM输出需要经过转折频率在50Hz上下,至少2阶低通滤波。送运放恒流控制就可以了。
由于上面的控制,理论上都是良好的线性控制,所以,不需要再通过ADC来采样电流重新计算,就可以获得需要的恒流值。这样也可以让实际控制程序显得非常简单。
如果你需要一个实时显示电流数据,完全可以通过PWM占空比来转换后,送显示数据就可以。



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wj4210833258|  楼主 | 2018-9-19 17:13 | 只看该作者
tianxj01 发表于 2018-9-19 15:35
60A?别开玩笑了,20A做静态恒流就已经很困难了。不是电流,主要是功耗。
所以,这个系统负载我算是看明白 ...

首先感谢您的耐心回复,产品做出来了一定感谢您。负载或者是3个串联又或者是1个,那么电压就要跟着负载的个数调节,不会是固定的电压,我打算采用MOS管将开关电源电压24V通过PWM来实现2-6V的电压输出给负载做电压,是否可行。另外为了减少热量,我是否可以多并联两个IRFP2907这样的大功率MOS管进行分流。

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wj4210833258|  楼主 | 2018-9-19 17:13 | 只看该作者
本帖最后由 wj4210833258 于 2018-9-19 17:14 编辑
tianxj01 发表于 2018-9-19 15:35
60A?别开玩笑了,20A做静态恒流就已经很困难了。不是电流,主要是功耗。
所以,这个系统负载我算是看明白 ...

首先感谢您的耐心回复,产品做出来了一定感谢您。负载或者是3个串联又或者是1个,那么电压就要跟着负载的个数调节,不会是固定的电压,我打算采用MOS管将开关电源电压24V通过PWM来实现2-6V的电压输出给负载做电压,是否可行。另外为了减少热量,我是否可以多并联两个IRFP2907这样的大功率MOS管进行分流。[img][/img]

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tianxj01| | 2018-9-20 09:29 | 只看该作者
wj4210833258 发表于 2018-9-19 17:13
首先感谢您的耐心回复,产品做出来了一定感谢您。负载或者是3个串联又或者是1个,那么电压就要跟着负载的 ...

如果负载可能是1个到3个,那么,情况就要严酷得多,当一个的时候,6*20=120w。
所以简单的线性恒流就不是一个好办法了。
其实解决的方法还是挺容易的,你需要一个至少有输出20A能力的BUCK降压开关电源。然后,你只需要通过四端电阻,对电流进行采样,和基准进行比较后,把输出结果,送开关电源的反馈控制端,进行一个DC-DC的恒流反馈。就可以完成所有目的,除了四端电阻,你甚至不需要另外增加任何功率器件。

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masmin| | 2018-9-21 10:43 | 只看该作者
本帖最后由 masmin 于 2018-9-21 10:46 编辑
masmin 发表于 2018-9-18 12:15
这个电路的原理就是,Vda经过分压转变为电压信号,和Vad比较,满足Vad > Vda通过,运放输出电压为高,=5V( ...

抱歉,眼神不好,老是误笔。

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40
山东电子小菜鸟| | 2018-9-22 17:55 | 只看该作者
本帖最后由 山东电子小菜鸟 于 2018-9-22 17:57 编辑

这个电路功能还是比较简单的:
主要实现了以下两个功能:
1、CPU的PWM信号控制输出电压,从而改变负载的温度、流量、压力、转速等等。
2、加入了电流保护电路,当负载电流过大时,硬件电路自动切断负载,从而保护负载。

本人6年一线软硬件工作经验,有不明白的可以问我,或者关注下我的微信公众号:
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