Opamp Ausgang an schwacher Spannungsquelle ein Problem?

Wed Jun 30, 2010 11:08 am   

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Hallo!

Mein Ziel:
Ich versuche einen Dimmer für Leuchtstoffröhren von einem
Mikrocontroller anzusteuern. Der Dimmer hat einen "1..10V" Anschluss,
der für Lampensteuerungen wohl herstellerübergreifend bekannt ist. Die
Funktionsweise ist mir allerdings noch immer ein Rätsel: Der Anschluss
ist 2-polig und galvanisch getrennt von der Netzpannung. Allerdings ist
der Plan der Hersteller nicht, 1..10V an den Anschluss zu geben und
damit die Helligkeit einzustellen. Stattdessen liegen unbelastet schon
10V an, die man zum Beispiel mit einem Widerstand herunterziehen kann.
Der maximale Strom aus dem Gerät ist mit 0,6mA angegeben (also max 6mW
Leistung), so dass die Spannung (schnell) einbrechen kann. Der Anschluss
ist also auch kurzschlussfest.

Meine Schaltung:
Ein Mikrocontroller ATTiny44 liefert ein 0..5V PWM Signal. Dieses geht
auf einen RC-Tiefpass (10kOhm, 6,8nF). Das Ergebnis über einen weiteren
10kOhm auf den nichtinvertierenden Eingang eines L165V Opamp. Der
Ausgang ist mit einem Spannungsteiler aus zwei 100kOhm rückgekoppelt auf
den invertierenden Eingang, also ein Verstärkungsfaktor von 2. MCU und
Opamp haben unterschiedliche Spannungsversorgungen: MCU mit 5V gegen GND
und der Opamp mit 16V und GND versorgt. Der Ausgang des Opamps ist
ferner an den Dimmer angeschlossen, der gegen GND verschaltet ist.

Mein Problem:
Der Opamp wird recht warm, wenn der Dimmer angeschlossen ist. Ich denke
mir, er kann die umgekehrte Stromrichtung am Ausgang nicht abhaben. Mit
einem zusätzlichen 1k Widerstand zum Dimmer (Opamp Aus -> 1kOhm ->
Dimmer -> GND -> Opamp) wird es besser und die Schaltung funktioniert.
Aber gut ist das doch bestimmt nicht. Was soll ich da tun? Brauche ich
nur einen anderen Opamp?

Ich brauche den Aufbau später viermal, also nehme ich gerne Quad-Opamps
als SMD. Dann gesteuert durch einen 3,3V PIC. Dazu will ich den
Verstärkungsgrad einfach mit der Rückkopplung anpassen.

Gruß, Frank
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Wed Jun 30, 2010 11:20 am   

Also schrieb Frank Birbacher:


Ich hätte spontan gesagt: FET nachschalten...

Ansgar

--
*** Musik! ***

Wed Jun 30, 2010 11:39 am   

Frank Birbacher schrieb:

....


....


Bei 600µA darf da nichts warm werden. Sicher, daß der OpAmp nicht
schwingt? Du weißt anscheinend nicht, was sich genau hinter dem Anschluß
verbirgt. Da könnte der OpAmp ein C, RC oder sogar eine Induktivität
sehen...

Falk

Wed Jun 30, 2010 11:41 am   

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Hallo!

Am 30.06.10 12:20, schrieb Ansgar Strickerschmidt:

Ok, klingt gut. Der FET leitet ja in Abhänigkeit von der Ladung. Keine
Ahnung, was ich da genau tun muss. Soll ich den quasi als Kondensator
betrachten? Aus Angst vor FET habe ich allerdings mal mit einem BC547
probiert (erfolglos):

Schaltung:
L165V Ausgang -> 1kOhm -> Basis BC547
Emitter BC547 an GND, Kollektor an Dimmer und auch an positive
Rückkopplung des Opamp über zwei 1MOhm. Der invertierende Eingang des
Opamp erhält das Signal aus dem Tiefpass.

Problem:
Der Opamp sollte den Spannungsabfall über dem Transistor regeln, so dass
damit der Dimmer gesteuert wird. Laut Simulation mit NI Multisim
funktioniert das mit einem idealen Opamp. In der Praxis leitet der
Transistor allerdings (C-E Spannung 0,3V) unabhängig vom PWM Signal.

Muss ich den FET ähnlich einsetzen? Anders beschalten? Ich habe noch
keinen FET irgendwo benutzt. Und: welchen Typ brauche ich da?

Gruß,
Frank
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Wed Jun 30, 2010 11:51 am   

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Hallo!

Am 30.06.10 12:39, schrieb Falk Willberg:

Richtig. Ich weiß nicht, was sich dort verbirgt und ich habe keine
Dokumentation dazu. Und ich weiß auch nicht, wie ich den Opamp auf
Schwingen untersuchen soll. Ich habe kein Oszi. Kann ich was anderes
probieren?

Gruß, Frank
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Wed Jun 30, 2010 12:06 pm   

Frank Birbacher schrieb:


Er schwingt, und ein L165 ist für den Zweck auch ungeeignet, kommt nicht
sauber auf 1V am Ausgang runter.

Du brauchst aber gar keinen Opamp, ein Transistor (MOSFET oder auch
bipolar) tuts völlig, der Tiefpass ist auch schon im EVG drin.


Gruß Dieter

Wed Jun 30, 2010 12:09 pm   

Frank Birbacher schrieb:


AN1149 von IRF enthält die übliche Eingangsschaltung.


Gruß Dieter

Wed Jun 30, 2010 12:15 pm   

Also schrieb Frank Birbacher:


Nee, als spannungs-gesteuerten Widerstand. (Im Gegensatz zum bipolaren
Transistor, der ist ein strom-gesteuerter Widerstand.)
Bei den statischen Verhältnissen in Deiner Anwendung fällt die
Gate-Kapazität praktisch nicht ins Gewicht. Außer wenn's ggf. um die
Schwingneigung geht.


Hast Du den Common-Mode Range des Opamp beachtet? (Hab jetzt nicht
nachgesehen...) Oft darf man da nicht bis an die Versorgungsspannung
rangehen mit den Eingängen. Also für unipolare Versorgung den einen
Eingang einfach auf Minus legen kann ein Problem sein. Vielleicht kannst
Du den Bezugspunkt für das Eingangssignal (also den GND des µC) auftrennen
und den µC-GND für den Opamp auf ca. Ub/2 legen (Spannungsteiler)?


Wenn Du einen N-Kanal-MOSFET nimmst, kannst Du den direkt genauso
einsetzen.


Das Serien-R zum Gate darf sehr viel kleiner sein, weil nur zur Bedämpfung
der Schwingneigung relevant. Also ca. 10...100 Ohm.


Typberatung können Dir andere besser geben... mir wäre aber spontan der
Mosfet MMBF170 (bzw. BS170) eingefallen. Den verwenden wir für so
Kleinsch**ß immer gerne. Ob der so ideal ist, oder es ggf. noch
Passenderes gibt, mögen Dir Berufenere sagen.
Das Schöne an FETs ist jedenfalls, dass die im Gegensatz zu bipolaren
Transis mit Spannung statt mit Strom angesteuert werden. Was in Deinem
eher statischen Fall die Last für den Opamp auf praktisch Null reduziert.
Auf evtl. Schwingneigung solltest Du aber achten.

Ansgar

--
*** Musik! ***

Wed Jun 30, 2010 12:49 pm   

Ansgar Strickerschmidt schrieb:


Hier reichts ihn als Schalter zu verwenden.



Für 5V-uC ausreichend, für 3,3V nicht.


Gruß Dieter

Wed Jun 30, 2010 12:58 pm   

Ansgar Strickerschmidt schrieb:


Mit freundlichem Gruß

Jan

Wed Jun 30, 2010 1:33 pm   

Also schrieb Jan Kandziora:


Korinthenzähler. ;)

Ansgar

--
*** Musik! ***

Wed Jun 30, 2010 1:55 pm   

Ansgar Strickerschmidt <dropspamhere.stargar_at_arcor.de> wrote:

Wenn wir schon Korinthen bearbeiten: Strom-gesteuerte Stromsenke. Die
"Quelle" sitzt außerhalb vom Transistor.

Gruß,
Michael Karcher

Wed Jun 30, 2010 2:34 pm   

Michael Karcher schrieb:


Quelle ist pleite.


Gruß Dieter

Wed Jun 30, 2010 4:52 pm   

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Hallo!

Am 30.06.10 13:06, schrieb Dieter Wiedmann:

Ok.


Danke für diesen Hinweis! In der Application Note zum AN1149 habe ich
ein RC-Glied im Eingang gesehen. Da ist also die Kapazität für's
Schwingen. Und damit kann ich also direkt mit einem PWM auf den Dimmer
gehen?

In der kompletten Schaltung mit dem PIC habe ich noch vier Darlingtons
aus dem ULN2803 übrig. Wenn ich damit also den Dimmer per PWM
kurzschließe, dann sollte das tun, ja?

Gruß, Frank
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Wed Jun 30, 2010 5:02 pm   

Frank Birbacher schrieb:


Ja, so die Frequenz ausreichend hoch ist. Ansonsten kann man ja noch ein
weiteres RC-Glied vorschalten, R darf dabei halt nicht zu groß werden,
sonst kommst du nicht unter 1V. Und zu klein darf er auch nicht sein,
Impulsbelastbarkeit des Transistors beachten.



Darlingten ist ungünstig wegen hoher Restspannung, es könnte aber gerade
so reichen.


Gruß Dieter