精密电路即CC和CV电路或电源

电器工程 电源 恒流
2022-01-13 06:29:54

我想设计一个 CC/CV(恒流/恒压)电路,我可以在其中设置 DAC 的 0 到 5V 范围的电压限制或电流限制。我知道如何设计可变CC电路和CV:

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

这是我的问题,我需要设计一个相当精确的可编程恒压恒流电路(输出需要在 DAC 输入的 0.1% 和 100uV 范围内),恒流部分也需要类似的精度,并且能够源0V 至 7V 时为 200mA。

我也有温度需求和噪声需求,所以我将使用低温度系数运算放大器低噪声运算放大器来构建它。我现在不那么担心了。现在我正试图找到一个好的电路拓扑结构,在我拥有这种类型电路的所有文献中都没有涵盖。由于纹波,我不想使用 DC 到 DC。

什么是可用于构建精密 CC/CV 电路的电路拓扑?

(如果需要,我也可以使用精密 LDO)如果它可以提供和吸收电流,我可以在电路周围建立轨道。

4个回答

如果你想要精确,那么你的 CC 源不会削减它,晶体管 alpha 和所有的都是什么。

执行此操作的经典方法是使用两个循环

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

电压和电流反馈都按比例缩放并以地为参考,并与您的 DAC 进行比较,并将比较 OR'd 到输出控制中,为方便起见建议使用达林顿。无论哪个循环“结束”,都会拉低收集器并调节输出。

请注意,需要保持稳定性,即设计用于,因此比较是在低增益下完成的。如果精度需要高增益,请在环路中添加积分器。我猜想这必须在控制 OR 之后发生,否则不活动的积分器会饱和并在需要接管时需要很长时间才能恢复。

由于您的电压和电流要求较低,因此只需要一个线性电源即可。

好的,所以我建议实际上是两个回路:电流回路过电压回路。这意味着,您有一个电流命令(这将是一个限制),然后是一个电压命令。DAC 的输出为最大值(电压命令/电流环路输出)。因此,只要未达到电流限制,电流回路就会饱和并且不会干扰。您唯一需要做的就是测量电压和电流,这是非常基本的东西。

根据电路 - 好吧,您没有提及电压/电流要求。因此,实际上最简单的方法可能是用于 DAC 功率放大的射极跟随器和用于电流测量的非常小的电流检测电阻器。

根据您的应用和可用的数字组件,我可能会建议使用 sigma-delta ADC 来测量电流。有些内置 PGA 非常好、非常准确,因此您将能够非常好地调整系统。

所以示意图如下。U3 是您的微控制器。从某种意义上说,整个系统与另一个答案中的系统相似,但电流回路应该更容易调节,但带宽会更低。

对不起,INST-乐器放大器;也忘记了底座上的电阻,但你明白了。

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

关于系统行为的更多话。如果一切都正确完成,电流回路将从零开始,并将电压缓慢升高到电压命令。但是如果系统在 CC 模式下正常工作,则有一些特殊情况。如果负载突然断开,然后重新连接,一段时间内它可能会在高于限制的电流下。因此,检测断开的负载并重置当前的 PID 回路可能很重要

- 取决于系统规格,否则我不会使用 DAC,而是使用 10 位 PWM (1024)

- 我会选择 <=0.1% Vref 并选择线性高端 CC 和 CV

示意图

CC循环被草率的原理图反转(对不起)

选择 k=0 到 1 为 CC= x 到最大值

在进行了更多搜索之后,我从 eevblog 中发现了另外一个电路,我想我想将其添加到列表中,因为它很有趣。它不是在“最大”配置中使用二极管,而是使用一个 mosfet 和一个二极管从 CV 切换到 CC。

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图