LT spice не предсказывает нестабильность

Я пытаюсь сделать линейный регулятор, используя операционный усилитель и проходной транзистор.

Вот схема:

схема

Исходя из моего ограниченного понимания, вы можете предсказать стабильность контура обратной связи схемы, посмотрев на коэффициент усиления контура. По графику V(fb)/V(in) мне сказали, что схема имеет запас по фазе ~75 градусов и запас по усилению ~25дБ.

Однако при тестировании на макетной плате выходной сигнал колеблется с частотой около 7 кГц при 100 мВ размаха. Я могу уменьшить частоту этих колебаний, увеличив сопротивление R5. Я также могу уменьшить амплитуду до нуля, увеличив C2 до 68 нФ (хотя я хотел бы избежать этого, чтобы уменьшить время отклика). Вопрос в том, что вызывает несоответствие между LT spice и реальностью?

Сюжет Боде:

Сюжет Боде:

Трассировка области:

Трассировка области:

Загрузите изображения в imgur и дайте ссылки. Кто-то отредактирует их в вашем вопросе. На данный момент у вас недостаточно представителей, чтобы сделать это самостоятельно.
Какую реальную нагрузку вы использовали? Силовые провода какой длины? Какое входное напряжение питания? Считали ли вы, что для реального входного питания нужны настоящие развязывающие конденсаторы? Вы когда-нибудь видели практический чип стабилизатора напряжения без входного конденсатора?
Есть ли в этой схеме мертвая зона в управлении выходом? Если это так, то запас по фазе не имеет большого смысла для анализа. Попробуйте смоделировать переходную реакцию на скачок выходной нагрузки и скачок входного напряжения.
Я бы начал с построения схемы на подходящей плате, а не на макетной плате, потому что паразитные характеристики этой платы будут раздвигать вашу петлевую характеристику повсюду.
@SpehroPefhany Теперь я добавил трассировку сюжета и масштаба. Что вы подразумеваете под мертвой зоной? Я смоделировал развертку ввода и построил вывод, и он кажется полностью линейным, но я не уверен, что вы имеете в виду именно это. Редактировать: я сделал несколько симуляций отклика на шаг, и, похоже, нет никаких перегибов в нарастающих/спадающих фронтах.
Я не собираюсь пытаться анализировать это в своей голове, но похоже, что выходной сигнал операционного усилителя должен значительно подскочить, чтобы перейти от зарядки к разрядке затвора MOSFET. Это похоже на мертвое время в ответе и, вероятно, вызовет колебания. Это больше не линейная схема, поэтому LTspice даст вам графики Боде, но они мало что значат.
@Andyaka Нет нагрузки, питание поступает от зарядного устройства для ноутбука на 19 В с множеством развязывающих колпачков на шинах питания макетной платы и на источнике питания операционных усилителей.
@SpehroPefhany Есть ли простой способ решить эту проблему? Думал решил проблему с зарядкой гейта буфером после ОУ
@Damo Дамо, я не уверен, что тебе нужен буфер с C2 и R3+R1||R2. Во всяком случае, для некоторого значения C2. Но если у вас есть буфер, он должен быть смещен, чтобы не было мертвых зон, искажений кроссовера или как бы вы это ни называли. Просто резистор затвор-исток, вероятно, очень помог бы.
Сценарий без нагрузки гораздо труднее обеспечить стабильность, чем ситуацию «под нагрузкой». Вы моделировали запас устойчивости на холостом ходу? Я предполагаю, что R5 является нагрузкой.
@ Andyaka R5 предназначен для работы в качестве минимальной нагрузки, поэтому все симуляции были выполнены только с 800 Ом.
@SpehroPefhany Я только что добавил 4,7k между затвором и источником, и колебание полностью исчезло, я не осознавал, что двухтактный этап вносит такого рода искажения. У меня было представление об этой проблеме, поэтому я добавил R13, но теперь, оглядываясь назад, это совершенно неправильное место для размещения раскрывающегося списка. Как бы вы рекомендовали размер этого резистора истока затвора? Какие еще советы по уменьшению мертвой зоны в этой конфигурации?
Был ли настоящий тест проведен с нагрузкой 800 Ом?
Базы вашего привода Q1 и Q2 сильно асимметричны ... Подтягивается до 68 кОм и вниз, как выходной привод операционного усилителя. Я бы попытался улучшить это, я считаю, что D1 предназначен для предусмотренной токовой петли, но я бы предпочел найти другое решение.
@Andyaka Настоящий тест был проведен с нагрузкой 800 Ом, изменение этой нагрузки изменило только частоту колебаний, но не амплитуду.
@carloc Вы правы, текущий контур управления в настоящее время реализован на макетной плате, насколько я могу судить. Я не уверен, что можно сделать с асимметричным базовым диском в такой конфигурации, есть предложения?

Ответы (1)

Проблема в том, что вы недостаточно точно смоделировали свою систему. Моделирование схем работает до тех пор, пока физическая система смоделирована правильно.

Вопрос в том, что вызывает несоответствие между LT spice и реальностью?

Ответ, вероятно, паразиты, провода, макеты и припой имеют паразитное сопротивление и индуктивность. Существует также паразитная емкость между любыми двумя точками металла. Проблема с SPICE заключается в том, что все узлы являются сверхпроводящими, между узлами нет индуктивности или сопротивления.

Если вы построили это на макетной плате, системы заземления может быть недостаточно. Заземляющий слой на печатной плате придает небольшую емкость всем дорожкам, а также уменьшает индуктивность.

8-дюймовая перемычка имеет сопротивление примерно 0,140 мОм и индуктивность 0,180 мкГн (измерено с помощью измерителя LCR).

Макетная плата имеет емкость примерно 2-4 пФ между двумя рядами. С четырехдюймовым проводом емкость подскакивает до 10 пФ.

Провода также могут добавить индуктивность в цепь, вы можете оценить индуктивность с помощью калькулятора. Макеты не подходят для прототипирования . Если вы добавите основные источники индуктивности, модель должна соответствовать физическому миру. Иногда это может быть и плохая модель, если это подозревается, вы можете протестировать модель в спайсе и сравнить результаты с таблицей данных, чтобы найти расхождения.

LT spice не предсказывает нестабильность
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v