激光器恒流源驱动设计

只看该作者 · 2015-5-17 19:41

MOS管不是没有线性区，而是这个线性区的增益极高导致这个区域及其狭窄。MOS管参数中的导通电压和跨导大致反映了这个区域的起点和增益两项。
这个回路中OP01(B)和MOS管本身的增益使得环路闭环增益极高，应用中很少有带宽能适应这个高增益环路的运算放大器。
8搂的示图缺少了MOS管本身和R5/C33这两个环节，正是后者的移相大大降低了这个环路的增益，因而匹配这两个元件的参数才是这个电路稳定工作的关键。

只看该作者 · 2015-5-17 19:51

这个电路本身还有一个缺陷，就是导通初期冲击电流过大。个人以为将OP01(B）配置改为闭环甚至配置成单位增益，同时大幅度降低C33的取值，这样环路的带宽可以提高很多。

只看该作者 · 2015-5-17 19:53

bald 发表于 2015-5-17 19:41
MOS管不是没有线性区，而是这个线性区的增益极高导致这个区域及其狭窄。MOS管参数中的导通电压和跨导大致反 ...

嗯，谢谢先生。设定电压Vset和驱动电流的关系是通过电位器 port2来调节的，对么（OP01为双运放）？然后，对于R9的采样电压，为啥要进行放大五倍后再进行模数转化呢，当然转化的时候需要进行一下低通滤波比较好

只看该作者 · 2015-5-17 19:59

bald 发表于 2015-5-17 19:51
这个电路本身还有一个缺陷，就是导通初期冲击电流过大。个人以为将OP01(B）配置改为闭环甚至配置成单位增益 ...

是的，在保护部分，用继电器消除浪涌电流的影响，另外在软件控制部分可以采取软启动方式

只看该作者 · 2015-5-17 20:12

bald 发表于 2015-5-17 19:41
MOS管不是没有线性区，而是这个线性区的增益极高导致这个区域及其狭窄。MOS管参数中的导通电压和跨导大致反 ...

先生，你好，感觉你电路这方面挺在行的，能向你请教吗，好不容易遇到一个师者

只看该作者 · 2015-5-17 21:09

higuain_king 发表于 2015-5-17 19:53
嗯，谢谢先生。设定电压Vset和驱动电流的关系是通过电位器 port2来调节的，对么（OP01为双运放）？然后， ...

经验问题，你做多了，也能在行。
才注意到你这个电路还有一个采样环节。猜想是不是由于控制精度不够而做输出调节用的。放大5倍当然是为了提高数据读取的分辨率了。
你一个电位器，把采样电阻的精度和温漂全葬送了。此外引出电位器对系统的可靠性也是一个影响。

只看该作者 · 2015-5-17 23:27

看了几位的回复，我知道了我运放还没玩转！

1万 · 2015-5-17 23:34

bald 发表于 2015-5-17 19:51
这个电路本身还有一个缺陷，就是导通初期冲击电流过大。个人以为将OP01(B）配置改为闭环甚至配置成单位增益 ...

降低环路增益，会降低稳态精度，提高稳态误差，不能降低增益，应做相位校正。

只看该作者 · 2015-5-18 08:17

学习！

只看该作者 · 2015-5-18 19:10

zyj9490 发表于 2015-5-17 23:34
降低环路增益，会降低稳态精度，提高稳态误差，不能降低增益，应做相位校正。 ...

这个电路的环路增益估计超过180db（考虑到MOSFET的跨导）。降低运放环节增益不会对稳态精度造成很大影响。由于直流分量过高，不降低增益反而会对稳态误差造成较大影响。如果测量运放的两个输入端就会发现这个设计根本就满足不了运放虚短的条件，增益计算依据都无从确定。至于移相，环路中10K/1u的阻容环节就是起这个作用的，不过这个相移也太大了点，不仅大大降低了环路带宽，实际上交流增益也降低了很多。

1万 · 2015-5-18 19:26

bald 发表于 2015-5-18 19:10
这个电路的环路增益估计超过180db（考虑到MOSFET的跨导）。降低运放环节增益不会对稳态精度造成很大影响 ...

什么叫直流分量过高，估算过环路增益的零极点分布吗？主极点在那儿，多少斜率穿过0DB线的。

1万 · 2015-5-18 23:59

本帖最后由 zyj9490 于 2015-5-19 00:00 编辑

@maychang, 请看以上观点，是否有不当之处。

3万 · 2015-5-19 01:29

zyj9490 发表于 2015-5-18 23:59
@maychang, 请看以上观点，是否有不当之处。

是指28楼么？28楼所说本身并没有错，相位校正很重要。

但30楼bald所说也没有错。我也认为两个运放级联没有必要，用一个运放就够了，估计其稳态误差已经可以满足楼主的恒流要求。如果不能满足，问题多半出在运放的失调上而不是增益不够上。

1万 · 2015-5-19 08:35

maychang 发表于 2015-5-19 01:29
是指28楼么？28楼所说本身并没有错，相位校正很重要。

但30楼bald所说也没有错。我也认为两个运放级联没 ...

理论上一级OP就可以足够，但签于取样信号0.1V左右（由于温漂，取样电阻功率的关糸），必须放大，如果，整个环路增益能达到120DB，稳态误差足够保证的，还有一个概念，环路增益大，在起动时，不一定超调大，跟相位裕度有关糸，如果裕度大于60度，绝对是指数律上升的响应。OP1如果能做差动电路的形式，能性能更有保证，在每个OP做局部的超前校正，是必须的。我的经验每个OP不要工作在局部开环状态为好。

只看该作者 · 2015-5-19 09:11

bald 发表于 2015-5-17 21:09
经验问题，你做多了，也能在行。
才注意到你这个电路还有一个采样环节。猜想是不是由于控制精度不够而做 ...

先生，为什么不能用电位器呢，求解。。。

3万 · 2015-5-19 12:48

zyj9490 发表于 2015-5-19 08:35
理论上一级OP就可以足够，但签于取样信号0.1V左右（由于温漂，取样电阻功率的关糸），必须放大，如果，整 ...

"环路增益大，在起动时，不一定超调大，跟相位裕度有关糸"
完全正确。只要相位裕度够，就不会有超调(导通初期冲击电流过大)。

“我的经验每个OP不要工作在局部开环状态为好”。
是的。最好每个运放局部校正。

只看该作者 · 2015-5-19 21:21

根据密勒等效原理初步估计反馈部分有一个极点约在R5C33处
下面OP构成局部闭环极点约在FT/A2处，
加上全局两极点，反馈环路至少4个极点，相位裕度不够。（幸好楼主电路输出部分将交流短路）
环路直流增益约为GM*RS*A2*A1大于120DB应该不是问题（具体OP没有看）。
应该将R5减少，去掉C33,
在下面OP输出加上电阻到上面OP的负输入端，并将上面OP输出与负输入端通过电容连接，建立局部反馈。

只看该作者 · 2015-5-20 23:08

本帖最后由 bald 于 2015-5-20 23:10 编辑

higuain_king 发表于 2015-5-19 09:11
先生，为什么不能用电位器呢，求解。。。

一个原因是增益计算无据。我提到这个本意是考虑到电位器的温漂过大，仔细看了下图这个电位器绝对温漂对增益的影响不大。不过考虑到滑动触点会有不稳定感觉，我个人倾向于这一对电组不用电位器为好。

如zyj9490和maychang所议，这个应用单运放不是问题，如果放大器选择合适的活。单电源也不是问题。
不过既然有两个运放，既然有负电源，如果把前级输出比较变为为输入求和，是不是设计更为简洁明了？

_____你那个先生听着有些别扭，直接bald好了。