Estoy desarrollando un circuito para que actúe como una carga electrónica para probar fuentes de alimentación de banco. Una pregunta anterior sobre cómo probar este circuito recibió varias respuestas muy útiles y se puede encontrar aquí: ¿Cómo probar la estabilidad del amplificador operacional? . Esta pregunta trata sobre cómo interpretar mi simulación y los resultados de las pruebas.
Este es el esquema del circuito simulado y probado en la placa de pruebas:
La trama producida por LTSpice indica que el circuito es bastante estable. Hay un sobreimpulso de 1 mV en el aumento de 5 V que se resuelve en un ciclo. Apenas se puede ver sin acercarse un poco.
Esta es una foto de la misma prueba usando el alcance en el circuito de prueba. El aumento de voltaje es mucho menor y el período es más largo, pero la prueba es la misma; alimentar una onda cuadrada en la entrada no inversora (+) del amplificador operacional.
Como puede ver, hay un sobreimpulso significativo, quizás del 20%, luego una disminución exponencial a una oscilación constante durante la duración de la señal alta, y hay un sobreimpulso menor en la caída. La altura de la señal baja es solo el piso de ruido (aproximadamente 8mv). Esto es lo mismo que cuando el circuito está apagado.
Así es como se ve la construcción del tablero:
El MOSFET está en la parte superior de un disipador térmico, conectado por los cables amarillo, rojo y negro; compuerta, drenaje y fuente, respectivamente. Los cables rojo y negro que conducen a la pequeña placa de control son IN + e IN- respectivamente, conectados a los conectores banana de la placa de prueba para evitar la corriente de nivel de potencia a través de la placa de prueba. La fuente de alimentación que se carga en la prueba es una batería sellada de plomo-ácido (SLA), para evitar cualquier inestabilidad en la fuente de alimentación. El puente plateado es donde se inyecta la onda cuadrada desde mi generador de funciones. La resistencia, el diodo, etc. en la parte inferior izquierda es parte de un subcircuito de ajuste de nivel de carga manual (basado en potenciómetro) y no está conectado.
Mi pregunta principal es: ¿por qué LTSpice no predice esta inestabilidad significativa? Sería realmente útil si lo hiciera porque entonces podría simular mi red de compensación. Tal como está, solo tengo que conectar un montón de valores diferentes y volver a probar.
Mi hipótesis principal es que la capacitancia de puerta del IRF540N no está modelada en el modelo SPICE y estoy manejando una carga capacitiva de ~ 2nF que no se tiene en cuenta. No creo que esto sea correcto porque veo capacidades en el modelo ( http://www.irf.com/product-info/models/SPICE/irf540n.spi ) que parecen ser del orden de magnitud correcto.
¿De alguna manera puedo obtener la simulación para predecir esta inestabilidad para poder también ajustar mis valores de red de compensación?
INFORME DE RESULTADOS:
Ok, resultó que el modelo LTspice que estaba usando para el amplificador operacional LM358 era bastante viejo y no era lo suficientemente sofisticado como para modelar la respuesta de frecuencia correctamente. La actualización a una relativamente reciente por parte de National Semi no predijo la oscilación, pero mostró claramente el exceso de 20%, lo que me dio algo con lo que trabajar. También cambié el voltaje pico del pulso para que coincida con mi prueba de prueba, lo que hizo que el sobreimpulso fuera más fácil de ver:
Basado en esa "retroalimentación", comencé con el método de compensación recomendado por unanimidad, que creo que es un ejemplo de compensación de poste dominante . No estoy seguro de si la resistencia de compuerta es parte de ese o un segundo esquema de compensación, pero resultó ser crítico para mí. Estos son los valores con los que terminé después de una buena cantidad de prueba y error:
Esto produjo una forma de onda muy estable, aunque me gustaría subir y bajar un poco más si pudiera, para probar mejor la respuesta de frecuencia de las fuentes de alimentación que probaré con esta carga. Trabajaré en eso un poco más tarde.
Luego usé los nuevos valores en el tablero, y he aquí que obtuve esto:
Estaba muy emocionado por eso :)
Sobre todo porque, para encajar en los nuevos componentes, empecé a hacer que los parásitos de la placa empeoraran en lugar de mejorar:
De todos modos, este terminó felizmente, espero que esto ayude a otros que lo encuentran en la búsqueda. Sé que habría arrancado el poco cabello que me queda tratando de marcar estos valores al meter diferentes componentes en el tablero :)