Цифровое управление лабораторным источником (stm32f100c4)

[МитяРа]

сводилось именно к лени.

Этточно..
"Не чего кивать на детали, коли паяльник не тем концом держишь.."

[Satyr]

Изрядная доля лени в этом вопросе, конечно, есть. Но есть такие аспекты как необходимость и интерес. Т.е. мотивация, а с ней, зачастую, не очень -))

[Леонид Иванович]

Но есть такие аспекты как необходимость и интерес.

Во-о-от, а здесь мы плавно переходим к нищебродству. У человека успешного и состоятельного никакого интереса и мотивации пилить напильником переднюю панель для самодельного лабораторного БП нет.

[GP1]

... У человека успешного и состоятельного никакого интереса и мотивации пилить напильником переднюю панель для самодельного лабораторного БП нет.

Ну так ему и самодельный БП не нужен.
а у нас как: не можешь купить - сделай

[Инженер АПГ]

Доброго времени суток. Захотелось сделать более менее хороший лабораторный блок питания. Возникли затруднения с аналоговой частью, под рукой нет быстрых прецизионных ОУ. Пытался делать на OP07, OP27 http://pro-radio.ru/power/9704/ ничего хорошего не получилось. Отложил затею на пол года , увидел данное решение задачи, думаю продолжить изыскания. Многое хорошо, но есть нюансы, ОУ не прецизионные, необходима постоянная калибровка, для этого был бы очень кстати ЦАП с двуполярным питанием и несколько большей разрядностью. Для меня найти такой ЦАП оказалось достаточно просто, нашел 4шт PCM56. Только теперь есть сложности с поиском АЦП достаточной точности. Прикрепляю схему промышленного блока питания. В нем как раз использованы обычные ОУ, точный ЦАП и АЦП на "рассыпухе". Прошу прощения, что пишу именно в этой теме, думаю тут собрались люди столкнувшиеся с теми же проблемами что и я. Пошлите меня где можно прочесть о проектировании такого АЦП, самому разобраться не получается.

[Леонид Иванович]

Пытался делать на OP07, OP27 ничего хорошего не получилось

А почему именно не получилось? Что не устраивало? Это вполне подходящий ОУ для БП, я когда-то на OP27 моделировал, всё было хорошо. Отказался только по причине их высокой стоимости.

нашел 4шт PCM56. где можно прочесть о проектировании такого АЦП

А зачем в БП 16-разрядный ЦАП? Чтобы обеспечить такую точность всего тракта, нужно очень постараться. Обычно для практических нужд хватает БП с 10 - 12 разрядными ЦАП и АЦП. Как, например, в данной ветке. Или Вы строите какой-то прецизионный калибратор?

[Инженер АПГ]

А почему именно не получилось? Что не устраивало? Это вполне подходящий ОУ для БП, я когда-то на OP27 моделировал, всё было хорошо. Отказался только по причине их высокой стоимости.

Постоянно были возбуды , может схема была не та http://i049.radikal.ru/1012/c8/3efc5143ea53.gif , но когда ставил TL071 сразу становилось гораздо легче. Понимаю, что после ОУ не должно быть ничего с коэффициентом усиления больше 1, но тогда смог придумать только тот вариант, попробую спаять эту аналоговую часть схемы.

А зачем в БП 16-разрядный ЦАП? Чтобы обеспечить такую точность всего тракта, нужно очень постараться. Обычно для практических нужд хватает БП с 10 - 12 разрядными ЦАП и АЦП. Как, например, в данной ветке. Или Вы строите какой-то прецизионный калибратор?

При использовании не прецизионных ОУ, нужно компенсировать напряжение смещения, а оно может быть меньше или где-то посредине между ступенями 12 бит.

[Леонид Иванович]

Понимаю, что после ОУ не должно быть ничего с коэффициентом усиления больше 1

Полная чушь. Если полагаться на внутреннюю коррекцию ОУ, так после ОУ вообще ничего не должно быть, потому что схема с Ку = 1 в теории может вносить какой угодно фазовый сдвиг. А в БП нужно всего лишь правильно сделать частотную коррекцию.

При использовании не прецизионных ОУ, нужно компенсировать напряжение смещения, а оно может быть меньше или где-то посредине между ступенями 12 бит.

Ну и пусть. Получите ошибку не более кванта 12-разрядного ЦАП. Неужели этого мало?
Применение непрецизионных ОУ - плохая затея. У них большой температурный дрейф нуля, постоянно во время работы будут уплывать.

[Инженер АПГ]

А в БП нужно всего лишь правильно сделать частотную коррекцию.

Вот с этим у меня и возникли проблемы, заставить стабильно работать так и не получилось.

Это вполне подходящий ОУ для БП, я когда-то на OP27 моделировал, всё было хорошо.

поделитесь пожалуйста своими наработками, думаю многим это будет интересно

Применение непрецизионных ОУ - плохая затея. У них большой температурный дрейф нуля, постоянно во время работы будут уплывать.

Почему то разработчики НР решили использовать не прецизионные ОУ, а постоянно корректировать дрейф (насколько понял логику работы ЛБП схему которого выложил). Что то мне подсказывает, смысл в этом есть

[koyodza]

Применение непрецизионных ОУ - плохая затея. У них большой температурный дрейф нуля, постоянно во время работы будут уплывать.

Не всегда. Сам тоже раньше так думал. Но однажды пришлось калибровать в нескольких температурных точках (от -40 до +70) узел, где вместо повторителей на прецизионных ОУ поставили AD8542. Особенность работы была такова, что начальное смещение не имело значения, но дополнительное смещение из-за температурного дрейфа в 1мВ уже было практически смертельным. Я был против даже постановки изделия на испытания, но в результате сам был удивлён весьма хорошими результатами. Так что большое начальное смещение, свойственное ОУ общего назначения, не обязательно влечёт за собой соответствующий дрейф

[Леонид Иванович]

Вот с этим у меня и возникли проблемы, заставить стабильно работать так и не получилось.

PSpice Вам в помощь!

поделитесь пожалуйста своими наработками, думаю многим это будет интересно

Уже делюсь: http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=11&t=59168

Почему то разработчики НР решили использовать не прецизионные ОУ, а постоянно корректировать дрейф

Ничего там не корректируется.

[Инженер АПГ]

Применение непрецизионных ОУ - плохая затея. У них большой температурный дрейф нуля, постоянно во время работы будут уплывать.

Ничего там не корректируется.

Каким тогда образом достигается точность три знака после запятой?

[Леонид Иванович]

А она и не достигается. Внимательно читаем инструкцию:

Programming Accuracy[1] 12 months (@ 25°C ± 5°C), ±(% of output + offset)

Voltage 0.05% + 10 mV

[1] Accuracy specifications are after an 1-hour warm-up with no load and calibration at
25°C

[Инженер АПГ]

А она и не достигается. Внимательно читаем инструкцию:

Programming Accuracy[1] 12 months (@ 25°C ± 5°C), ±(% of output + offset)

Voltage 0.05% + 10 mV

[1] Accuracy specifications are after an 1-hour warm-up with no load and calibration at
25°C

Да, я как-то и не обратил внимания , оказалось не очень он и хорош. Значит необходимо использовать только прицезионные оу, нарыл тут tle2141, относительно дешев, быст и можно подстраивать смещение (понимаю, что тут большенство хочет отказаться от подстоичников, но мне они нравятся ). Сейчас моделирую на них эту-же схему http://radiokot.ru/circuit/power/supply/21 результаты пока радуют: динамика и точность удовлетварительны

[Андреййй]

Не так давно увлекся STM32. Хочу повторить этот проект, только использовать дисплей WH1602/WH0802. Прошивку намерен писать самостоятельно. Цена конечного изделия важна, но она на втором месте по важности, так как я готов переплатить за качество и делаю для себя. Также интересует возможность получить точность установки выходного напряжения/тока до 1мВ/1мА в диапазоне 0-32В/0-1А.

Наиболее важен для меня момент - алгоритм работы управляющего МК. Например:
1 начало
2 настройка периферии
3 инициализация переменных таких-то для целей таких-то
4 начало цикла Main
- из переменной V_set узнаем желаемое напряжение и соответствующие коэффициенты такие-то, обсчитываем вот-так и задаем параметры PWM1;
- из переменной I_set узнаем желаемое ограничение по току и соответствующие коэффициенты такие-то, обсчитываем вот-так и задаем параметры PWM2;
- измеряем напряжение на ADC1 и читаем коэффициенты такие-то из переменных таких-то, вычисляем вот-так и задаем величину текущего напряжения в переменную V_real;
- измеряем напряжение на ADC2 и читаем коэффициенты такие-то из переменных таких-то, вычисляем вот-так и задаем величину текущего тока в переменную I_real;
5 конец цикла Main

Моменты обработки нажатия кнопок и вывода на диспей можно опустить, так как:
1) это уже индивидуальные параметры, не влияющие на основной алгоритм;
2) их желательно реализовывать на прерываниях.

Вопрос 0: возможно ли опубликовать блок-схему алгоритма работы управляющего МК?
Вопрос 1: для каких целей используется линия PWR_MEAS на схеме с участием контроллера STM32F100C4?
Вопрос 2: какую функцию выполняет L1? какой ток проходит через L1/100uH (доступен CD54NP-101KC) и почему линия VDDA идет на МК сразу после стабилизатора напряжения, а не после L1 (на мой взгдляд VDD и VDDA должны быть поменяны местами относительно L1)?
Вопрос 3: на каком основании выбран именно LP2950-3.3 (какие альтернативы, цена - на втором месте)?
Вопрос 4: какие операционные усилители лучше использовать для максимальной точности/стабильности (желательна точность до 10мВ/1мА, цена - на втором месте)?
Вопрос 5: предложите вариант изменения схемы для повышения выходного тока в виде изображения схемы "до" и "после" для напряжений "до 30В" и "до 60В" (хочу сделать универсальный регулятор, к которому можно присоединить модуль с необходимыми шунтом и транзисторами, уже расчитанными на требуемые токи/напряжения).

[Леонид Иванович]

Сейчас моделирую на них эту-же схему http://radiokot.ru/circuit/power/supply/21 результаты пока радуют: динамика и точность удовлетварительны

Схема неплохая. Вот только удручает постоянно цитируемый бред: "Благодаря включению полевого транзистора повторителем дополнительная частотная компенсация схемы не требуется". Транзистор в этом БП включен с общим истоком, а не истоковым повторителем. Он обеспечивает усиление по напряжению (в этом можно убедиться, сравнив размах напряжения на выходе ОУ и на выходе БП). И как в любом другом БП, тут тоже требуется частотная коррекция.

[Galizin]

Также интересует возможность получить точность установки выходного напряжения/тока до 1мВ/1мА в диапазоне 0-32В/0-1А.

32/1mV = 32000 - то есть 15 разрядов требуется для ЦАП.

Наиболее важен для меня момент - алгоритм работы управляющего МК. Например:
1 начало
2 настройка периферии
3 инициализация переменных таких-то для целей таких-то
4 начало цикла Main
- из переменной I_set узнаем желаемое ограничение по току и соответствующие коэффициенты такие-то, обсчитываем вот-так и задаем параметры PWM2;

DAC - используется настоящий а не PWM

- измеряем напряжение на ADC1 и читаем коэффициенты такие-то из переменных таких-то, вычисляем вот-так и задаем величину текущего напряжения в переменную V_real;
- измеряем напряжение на ADC2 и читаем коэффициенты такие-то из переменных таких-то, вычисляем вот-так и задаем величину текущего тока в переменную I_real;
5 конец цикла Main

Более или менее правильно, только конца циклу нет. И изменение параметра происходит наоборот, изменяется величина DAC а уже потом это пересчитываестя в то что нужно отобразить. Конечно есть и обратное вычисление, на предустановленных значениях например.

Моменты обработки нажатия кнопок и вывода на диспей можно опустить, так как:
1) это уже индивидуальные параметры, не влияющие на основной алгоритм;
2) их желательно реализовывать на прерываниях.

Вопрос 0: возможно ли опубликовать блок-схему алгоритма работы управляющего МК?
Вопрос 1: для каких целей используется линия PWR_MEAS на схеме с участием контроллера STM32F100C4?
Вопрос 2: какую функцию выполняет L1? какой ток проходит через L1/100uH (доступен CD54NP-101KC) и почему линия VDDA идет на МК сразу после стабилизатора напряжения, а не после L1 (на мой взгдляд VDD и VDDA должны быть поменяны местами относительно L1)?
Вопрос 3: на каком основании выбран именно LP2950-3.3 (какие альтернативы, цена - на втором месте)?
Вопрос 4: какие операционные усилители лучше использовать для максимальной точности/стабильности (желательна точность до 10мВ/1мА, цена - на втором месте)?
Вопрос 5: предложите вариант изменения схемы для повышения выходного тока в виде изображения схемы "до" и "после" для напряжений "до 30В" и "до 60В" (хочу сделать универсальный регулятор, к которому можно присоединить модуль с необходимыми шунтом и транзисторами, уже расчитанными на требуемые токи/напряжения).

И так все реализовано на прерываниях, правда по таймеру.
0. Нельзя опубликовать блок схему за отсутствием оной. В целом работает это след образом. В основном цикле ждем окончания измерения. Как только оно окончено, пересчитываем и отображаем результаты. если нажата кнопка какая - то меняем картинку в зависимости от кнопки. И и так далее. Раз в секунду меняем время. При задании параметра - меняем значение ЦАПа - то что получилось пересчитываем и отображаем.
1. Для определения отключения питания.
2. Отвязывает аналоговое питание от цифрового. Ток питания контроллера и индикатора. Миллиампер 5, может 10. Контроллер не имеет отдельного вывода опорного напряжения, вместо него используется аналоговое питание. Поэтому обеспечивается его стабильность прежде всего, а цифре уже что достанется, тем более что для цифры в контроллере есть встроенный стабилизатор.
3. В магазине продают свободно и дешево. Любой 3,3 вольта стабилизатор подойдет. От его стабильности зависит стабильность всего источника.
4. Прецизионные с ПТ на входе. Но не обязательно. Полоса > мегагерца но не больше мегагерц 10.
5. В оригинале есть ссылки. Рисовать не буду. В статье написано, что менять, читайте. Расчет сводится к расчету делителя напряжения из 2 сопротивлений. Точнее 4 делителей. Универсальный не получится. Каждый раз нужно пересчитывать делители.
p.s. В разделе питания обсуждают схему на ARM. Возможно Вам нужно туда.

[Galizin]

Транзистор в этом БП включен с общим истоком, а не истоковым повторителем. Он обеспечивает усиление по напряжению (в этом можно убедиться, сравнив размах напряжения на выходе ОУ и на выходе БП). И как в любом другом БП, тут тоже требуется частотная коррекция.

1. Я имею ввиду, что сигнал подается на затвор, а снимается с истока. Такое включение называется истоковым повторителем. Сравнивать сигналы нужно между затвором и истоком.
2. Проверил в симуляторе. Есть небольшое ослабление сигнала, поданного на затвор, на истоке.

Поскольку Вы сделали такую грубую ошибку,я бы относился с осторожностью также и к последующему утверждению.
В теме по лаборатоному на ARM Вы также привели странный график АЧХ.
Из всего этого я делаю вывод, что либо Вы недоразобрались в теме, либо просто пробиваете на эмоции и трату времени.

[koyodza]

Транзистор в этом БП включен с общим истоком, а не истоковым повторителем. Он обеспечивает усиление по напряжению (в этом можно убедиться, сравнив размах напряжения на выходе ОУ и на выходе БП). И как в любом другом БП, тут тоже требуется частотная коррекция.

1. Я имею ввиду, что сигнал подается на затвор, а снимается с истока. Такое включение называется истоковым повторителем. Сравнивать сигналы нужно между затвором и истоком.

Вы не правы: истоковым повторителем (эмиттерным повторителем) называют схему с общим стоком (коллектором). Всё остальное - это домыслы, которые не имеют ничего общего с "истоковым повторитетем" в устоявшемся понимании. В Вашей схеме сигнал снимается со стока, что будет показано чуть ниже.

Поскольку Вы сделали такую грубую ошибку,я бы относился с осторожностью также и к последующему утверждению.
В теме по лаборатоному на ARM Вы также привели странный график АЧХ.
Из всего этого я делаю вывод, что либо Вы недоразобрались в теме, либо просто пробиваете на эмоции и трату времени.

Довольно резко сказано, и практически безосновательно.
Я давно знаю LiV, он неплохо подкован в теории. Хотя, конечно, ошибаться может каждый, но в данном случае всё довольно просто


На рисунке слева изображена эквивалентная схема Вашего выходного каскада. Токовый шунт в данном случае не является нагрузкой (по крайней мере в CV-режиме) и мы его выбрасываем, получаем вторую слева схему. От перемены мест источника питания и нагрузки ничего не меняется, таким образом получаем третью схему. А это не что иное, как усилитель с общим истоком. Который совсем не такой, как с общим стоком (правая схема), который как раз и принято называть истоковым повторителем.
Истоковый повторитель не может иметь Ку по напряжению более 1, Ваша схема имеет.

Как истоковый повторитель Вашу схему можно рассматривать только по отношению к токовому шунту, но не к нагрузке. Т.е. истоковым повторителем (с некоторыми допущениями) можно считать схему только в режиме СС (стабилизации тока)

[Galizin]

На выходе есть еще конденсатор в 33 uF в качестве нагрузки. На частотах единичного усиления ОУ, которые и определяют устойчивость, его нельзя исключать. И тогда приблизительно равно превращается в не равно.
У него правда есть еще ESR ....
И тогда Ваши рассуждения правильны. Так что коррекция может потребоваться.