LM358, непонятное поведение
- Войдите на сайт для отправки комментариев
Вс, 03/09/2017 - 18:10
Всем привет!
Делаю зарядно-тестерное устройство для зарядки Li-ion аккумуляторов. Для измерения тока использую ОУ LM358. Собрал тестовый двунаправленный амперметр, схема:
Выходы подключил к МК. Амперметр работает без проблем, и меряет ток в обоих направлениях.
Дальше собрал схему тестерно-зарядного устройства:
Здесь приведена только общая схема (без всяких кнопок управления, делителей, для измерения напряжения и т.д. оставил только тестерно-зарядную часть) что бы легче было разобраться.
Верхние 3 транзисторных ключа - "регуляторы" тока заряда аккумулятора, где резисторы 12, 20 и 23 - задают ток заряда.
Нижний транзисторный ключ - включает разряд аккумулятора (для измерения емкости). В качестве нагрузки - R5.
В чем проблема:
Если включить тестирование емкости аккумулятора (открыть нижний ключ) то LM358 нормально меряет напряжение на шунте. В данном случае напряжение берется с 1-го выхода (Усилитель №1). Соответственно измерять силу тока можно без каких-либо проблем.
Но если включить заряд аккумулятора (открыть какой-то из верхних ключей) то LM358 ведет себя странно. В данном случае напряжение берется с 7-го выхода (Усилитель №2). Напряжение на выходе усилителя начинает расти. То есть если при включении заряда аккумулятора LM358 на 7-м выводе дает правильное напряжение (соответствующее силе тока), (на пример 0.35 в.), то за 5-10 секунд это напряжение постепенно увеличивается до 3.9 вольт и так и остается. Но бывает что сразу при включении на выходе 3.9 вольт. Соответственно замерять реальную силу тока невозможно.
Это точно не ошибка программы, так как для обоих измерений используется один и тот же код (только в начале идет выбор с какого вывода берем напряжение, с 1-го или с 7-го). Схему (пайку) уже 10 раз пересмотрел/прозвонил на предмет обрывов/коротышей. Но, так и не понял в чем проблема. Может "глаз замылился" и просто пропускаю что-то элементарное?
Может кто разбирается в ОУ? Можете подсказать какую конкретную "точку" нужно проверить? Из-за чего может наблюдаться подобное поведение?
В дата на ОУ написано "The upper end of the common mode voltage range is VCC –1.7 V.".
В Вашем случае 5-1.7=3.3В -> работа при напряжениях выше этого не гарантирована.
При зарядке Вы явно превышаете это значение, при разрядке тоже, но тут Вам, похоже, просто повезло.
Попробуйте запитать ОУ от 12В.
Спасибо. Запитал от 12-ти вольт.
Помогло ? Черканите, если да, чтобы другие читатели поста узнали решение.
Да, что-то забыл написать.
По результату: запитал ОУ от 12 вольт. Насыщение практически ушло. но не совсем. Теперь насыщение ОУ происходит со скоростью примерно 0.03 вольт в час. По сути им можно пренебречь. В устройстве это насыщение не играет никакой роли так как происходит только во время заряда аккумулятора и не влияет на реальный ток заряда, а лишь на отображаемое на дисплее значение. По этому я не стал более углубляться в решение проблемы.
По результату: запитал ОУ от 12 вольт. Насыщение практически ушло. но не совсем. Теперь насыщение ОУ происходит со скоростью примерно 0.03 вольт в час.
Честно говоря, не вполне понятно откуда оно берется. У вас же напряжение питания теперь существенно выше измеряемого...
Сам не знаю... сто раз все пересмотрел... схему 2 раза спиртом промыл.. проверил "сопли"... так и не понял откуда этот дефект
Просто не лучшая схема диф. усилителя. Возьмите из даташита, если плату еще не развели. Ту схему, которая с высоким входным Z, на двух усилителях.
Поможет пересчет усилителя на бОльшие резисторы на входе, не 10К, а 100К (как я разгладел ;) ). Но лучше поменять схему.
Можно еще програмно сделать такую штуку, чтобы сбрасывать накопившийся заряд на землю периодически. Придется ключи всякие дополнительные городить. и пр.
Длительное измерение - это не совсем просто, так как любая мелкая емкость начинает накапливать заряд, которому некуда стечь.
А потенциал на измерительном шунте в импульсе - +12В. Ровно, как и питание ОУ. Замечаете проблемму?
Следите за потенциалами при разработке. Не следует допускать импульсный потенциал больше питания.
В Вашем случае поможет простой делитель напряжения.
И совершенно верно, что при разрядке - все работает, а при заряде - я объяснил. С 12 вольтами питания - все стало лучше, а с делителем, или 15 вольтами питания - будет все совсем хорошо!
--------------
Удачи!
Странно, хотя можно попробовать объяснить.
Первое - на второй схеме не очень видны номиналы, если коэффициент усиления по напряжению у ОУ составляет 100 (как на верхней схеме) то тогда это напряжение смещения, которое по дата составляет до 3мВ и вполне может пересчитаться в 300мВ на выходе и постепенно разгоняться до этого значения (например, от температуры) - наиболее вероятный сценарий, без замены ОУ со смещением ничего не сделать, хотя есть варианты.
Второе - это дрейф резисторов делителя (от той же температуры) - но они греться не должны, разве что расположены рядом с чем-то греющимся (Q3,Q5,Q7).
В любом случае, достигнув определенного значения (не более 300мВ) , рост должен прекратиться.
Можете погреть платку и отдельные элементы феном, чтобы проверить эту гипотезу.
Вообще то, в наихудшем случае получим погрешность в 3Е-3В / 15Е-3Ом = 200 мА, что довольно таки значительная величина, поэтомы надо бы убрать.
Если это смещение ОУ, то должно существенно снизиться, если увеличить шунт в 10 раз (если измеряемый ток это допускает) и уменьшить в 10 раз коэффициент передачи, тогда то же смещение на входе на выходе уменьшится в 10 раз и даст максимальную ошибку в 20 мА, что уже приемлемо.
Увеличивать номиналы входного резистора опасно, для сохранения передачи придется увеличивать и резистор ОС, а тепловой шум растет пропорционально номиналу, хотя ... не все равно опасно.