DCG-Spike - Hardwareänderungen + Messungen

Hier könnt ihr Diskussionen über die Hardware und Abgleich des Labornetzteiles des c't-Lab führen.
Marcusp
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DCG-Spike - Hardwareänderungen + Messungen

Beitrag von Marcusp »

Nabend miteinander,

das hier sind die erforderlichen Änderungen, um den lange und heiß diskutierten DCG-Spike auf ein vielleicht erträgliches Maß zu reduzieren. Die Bilder dazu findet ihr unter

http://www.imgwelt.de/show.php?code=I0Z2D75VD44
http://www.imgwelt.de/show.php?code=7EA7EXTRZI8
http://www.imgwelt.de/show.php?code=1LS8EXW7EW0
http://www.imgwelt.de/show.php?code=NYD0L40B897
http://www.imgwelt.de/show.php?code=043ID0X82Q1
http://www.imgwelt.de/show.php?code=T4Z38SQCM4Z

Die darüberhinaus erforderlichen Änderungen sind die folgenden:

D8 --

R25 4k7
C12 47p

C27 390p (kann man aber auch bei 470p lassen, ist dann aber marginal langsamer)

R21 560p (drüberlöten)

Zwei mal 100n 50V 0805 an V+ bzw. V- gegen Masse unter U11 löten, beide nach innen, mit kurzem Draht verbinden und an die Massefläche in Richtung U12 legen. Diese Änderung ist zwingend nötig; U10 ist für einen schnellen Regel-OPV sonst nicht ausreichend gestützt, und die gegenseitige Verriegelung der Regler führt zu Sperrschwingungen (die Begrenzerschaltung sieht einem Multivibrator ja auch nicht unähnlich).

2x10/50 oder 1x22/50 1206 (Vielschichter) direkt über den Ausgang, unter der Platte. Vielschichter sind hier insofern besser als der empfohlene Elko, als die enthaltene und damit im Überlastfall nach draußen gebrachte Ladung (bei gleicher Kapazität) dieselbe ist, aber der Vielschichter eine wesentlich geringere ESR hat und damit die initiale Höhe des Rest-Spikes deutlich verringert.

Empfehlung wegen geringerer Verlustleistung in R56, ohne funktionale Änderung:

R56 0R15 2W
R52 680
R49 --

Resümee:

Mit den empfohlenen Änderungen ist der Spike nur noch vorhanden, wenn beim Lastabwurf kleine Spannungshübe stattfinden (<2V). Für große Hübe wird der Spike wegen der endlichen Slew Rate eliminiert. Die Scheitelhöhe des Spikes ist linear abhängig von der Ausgangskapazität, daher wurde diese zu 22µ gewählt. Damit ist er jedenfalls nicht mehr größer als 0.5V, eher so bei 400mV max. Die Länge des abklingenden Spikes für vollständig abgeworfene Last ist natürlich eine lineare Funktion dieser Kapazität.

Nebenbei ergibt sich durch den Sättigungsschutz an U10 auch noch eine schnellere Aktivierung der Strombegrenzung als beim Original, interessant vor allem für kleine eingestellte Ströme, wo die 3A-Notbremse mit Q7 doch ganz schön weit weg ist.

Erläuterungen zur Schaltung:

Beide Regler-OPV werden durch wechselseitige Verriegelung daran gehindert, bei Inaktivität nach oben in die Sättigung zu laufen. Um bei Erfordernis eine möglichst kurze Laufzeit bis zur Erreichung des entsprechenden Pegels zu erreichen, müssen sie möglichst nahe aneinander geklemmt werden. Deshalb nur eine Diode an der Basis T5. Leider reicht eine Diode für T6 nicht, da damit das Potential über D4 und U13 nicht klein genug wird, um diesen sicher zu sperren, also eine rote LED dazu (mit Uf etwa 1.5V). (Hinweis für Sparsame: Die LED allein reicht auch gerade noch nicht...)

Änderung C12: Spannungsregler möglichst schnell machen -> kurze Laufzeit bei Lastabwurf.

C über R21: Optimierung des Kleinsignalverhaltens des Spannungsreglers, minimiert den Überschwinger für größere Spannungshübe)

Empfehlung zum Einbau:

Kleine Lochrasterplatte machen und über der DCG-Platte mit den Anschlussdrähten an die im Schaltplan angegebenen Punkte löten. Das wird bei dauerhaften Rütteltests nur befriedigende Ergebnisse ergeben, aber auf dem Labortisch ist es sicher erst mal o.K.

Ausblick:

CM hat sich zurückgemeldet und einen anderen Lösungsansatz skizziert. Ich halte diesen insofern für interessant, als er den Sprung am Spannungsregler vermeiden will, sehe aber zweierlei Schwierigkeiten:
Erstens in der Realisierung in der erforderlichen idealen Diode, die wieder viel Schleifenverstärkung braucht, damit ihre Kennlinie einen scharfen Knick bekommt. Sie liegt ansatzgemäß in Reihe mit dem Regler, das könnte erhebliche Schwierigkeiten bei Dynamik vs. Stabilität geben. Die zweite Schwierigkeit ist vielleicht eher eine sekundäre, nämlich dass man nicht nur einige zusätzliche Bauteile auf die Platte wird bringen müssen, sondern wahrscheinlich massive Änderungen der Schaltungsstrukturen vornehmen muss. Je nach Umfang der Veränderungen könnte das deutlich schlimmer werden als bei der hier vorgeschlagene Lösung.

Aber: Für ein Redesign der Schaltung würde ich auch eher den Ansatz mit der Reihenschaltung wählen als den mit zwei parallelen Reglern. (Das war aber bis jetzt nicht das Thema.)

Immerhin wäre es also möglich, dass die CM-Lösung auch den Rest-Spike noch aus der Welt schafft, also sollte man mit dem Nachbau vielleicht noch warten bis es dort ein Ergebnis gibt und dann vergleichen.

Grüße
Marcusp
ebe23
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Beitrag von ebe23 »

Hallo Marcusp,

da hast du dir aber ein dickes Lob für deine Arbeit verdient....

Das ganze sieht ja schon viel viel besser aus als vor einigen Tagen...

Wir haben jetzt erstmal eine Lösung....

Jetzt schauen wir mal was cm noch hinbiegt...

Je nach dem würde sich ein redesign des Layouts anbieten???

Sind bestimmt genug Leute die das ganze gerne auf einer Leiterplatte hätten...

greets ebe23
Rainer
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Mögliche DCG Spike Lösung?

Beitrag von Rainer »

CM hat eben eine kleine Schaltung als Bugfix für das DCG auf der ct-Lab Webseite online gestellt. Sobald ich etwas Zeit habe, werde ich mal versuchen, diese nachzubauen und über die Resultate berichten. Aber vorher muß ich erst noch alle Bauteile besorgen. ;)

Ciao,
Rainer
Marcusp
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Achtung! Kleiner Schusselfehler im Schaltplan! Korrigieren!

Beitrag von Marcusp »

Sorry guys,
da ist mir doch gestern beim Malen des kleinen Schaltbildes ein Schusselfehler unterlaufen, habe ich erst vorhin gemerkt, als ich den Igel mal auf eine kleine Lochrasterplatte bringen wollte. Die beiden unteren Anschluss-Angaben sind vertauscht. So herum spielt es natürlich nicht.

Korrektes Bild ist hier:
http://www.imgwelt.de/show.php?code=GBP70A1FBT7

Sorry, ist mir echt peinlich, hoffentlich hat sich noch keiner drüber geärgert.

So, und jetzt gucke ich mir schnell noch die CM-Lösung an, bevor ich ins Bett gehe.

Gruß Marcusp
Marcusp
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Beitrag von Marcusp »

Mahlzeit miteinander,
ich habe mir noch mal das Bugfix von CM angeguckt; es scheint aber doch wieder eine Korrektur nötig. Habe folgenden Text dort ins Forum gestellt:

<<
Tut mir leid, wenn ich nerve, aber ich fürchte, es gibt doch wieder
ein Problem. Wenn nämlich maximale Ausgangsspannung eingestellt ist
und Ausgangskurzschluss anliegt, geht U10 auf der Bugfix-Platine auf
etwa +10V. Je nach eingestelltem Sollstrom ist sein Pin3 auf 0...1V.
Das bedeutet für Q2 eine Ube=-9...-10V, also einen Wert deutlich
außerhalb der Spec, der erfahrungsgemäß auch ausreicht, um Schaden zu
verursachen.

Abhilfe: Eine 4148 in Reihe zur Basis Q2. Mit dieser ist auch ein
zweites Problem erledigt, nämlich das folgende:

Wenn der Stromregler nicht aktiv ist, wird er durch die BE-Strecke
von Q2 auf 0.6V unter dem Potential U10 Pin3 geklemmt. Dieses liegt
bei Ausgangsströmen von ca. 2A bei etwa 1V, d.h. U10 Pin6 hat etwa
(+)400mV. Damit fließen bei Sollspannungen nahe Null durch D1 und R3
etwa 3...4µA, was am Ausgang einen Spannungsfehler von 60...80mV
verursacht. Der Ausgangswiderstand im Spannungsregelbetrieb steigt
also an, bzw. die Regeleigenschaften verschlechtern sich. Mit der
zusätzlichen Diode an der Basis Q2 wird aber das Potential U10 Pin6
sicher unter 0 abgesenkt, womit auch dieses Problem erledigt ist.

Diese Dinge habe ich allerdings noch nicht ausprobiert, das sind
bisher nur Erwägungen.
>>

@Rainer: Wäre cool, wenn Du das Ding mal bauen und probieren könntest! Ich muss mich mal wieder um ein paar andere Sachen kümmern. Bitte bau die Diode mit rein; kurzgeschlossen ist sie schnell. Aber mach vorsichtig, Q2 könnte dabei leicht Schaden nehmen (manchmal merkt man das gar nicht unbedingt gleich, die hfe wird stark verringert und die Totalausfall-Wahrscheinlichkeit erheblich erhöht!).

Grüße Marcusp
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Beitrag von linux-is-sexy »

Hi,
wollte mal fragen, ob es schon ein Layout zum verbesserten Bugfix gibt und dann wuerde mich noch interessieren, ob ich wenn ich den Bugfix installiere auch alles neu abgleichen muss.

Gruesse
LiS
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Beitrag von hans23 »

Klar gibts das Layout schon. Die Diode hat er doch gleich hinzugefügt.
Neu Abgleichen? Eigentlich nicht.
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Beitrag von linux-is-sexy »

Hi,
Klar gibts das Layout schon. Die Diode hat er doch gleich hinzugefügt.
Oops das hab ich wohl uebersehen.

Gruesse
LiS
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Beitrag von hans23 »

Bin ich eigentlich der erste der die Bugfix-LP nachgebaut hat?
Naja hab das auf jedenfall mal aufgebaut.
Hier die Ergebnisse:

4V, Belastung mit 2 Ohm, 10µF am Ausgang
Bild
1ms/div 1V/div

4V, Belastung mit 25mOhm, auch 10µF
Bild
1ms/div 1V/div

Das is irgendwie nicht so recht zufriedenstellend. Da sah das von cm ja doch ganz anders aus...
Vielleicht hab ich ja auch was falsch gemacht?

Hat noch jemand das aufgebaut? Wär jetzt hilfreich...

PS: sorry für die schlechten Bilder...
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Rainer
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Beitrag von Rainer »

Kann es sein, daß du die Bilder vergessen hast an den Beitrag anzuhängen oder wo sind diese zu finden?
Ich sehe nämlich keine Bilder und auch keinen Link zu irgend welchen Bildern.

Leider bin ich momentan ziemlich im Streß, weshalb ich die Bugfix-Platine immer noch nicht nachgebaut habe. :(

Ciao,
Rainer
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Beitrag von hans23 »

Rainer hat geschrieben:Kann es sein, daß du die Bilder vergessen hast an den Beitrag anzuhängen oder wo sind diese zu finden?
Ich sehe nämlich keine Bilder und auch keinen Link zu irgend welchen Bildern.
sollten eigentlich eingebettet sein - bei mir zumindest wird das korrekt angezeigt...
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Beitrag von linux-is-sexy »

Also ich kann die Bilder sehen

Gruesse
LiS
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Beitrag von LegoTechniker »

@Rainer
Hast du evtl auch noch den alten Style?
Dann werden nämlich keine Anhänge und Bilder angezeigt.
Rainer
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Beitrag von Rainer »

Ok ich habs rausgefunden, wieso ich die Bilder nicht gesehen habe.
Ich habe im Firefox die Erweiterung Adblock installiert, welche standardmäßig bei mir alle Bilder von der Domain imageshack.us blockiert. ;)

Ciao,
Rainer
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Beitrag von linux-is-sexy »

Ich moechte behaupten, dass du dich selber ausgetrickst hast :)

Gruesse
LiS
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