NPN-transistorin lämpötilakompensointi

Tervehdys palstalle. Kokeilen josko täältä löytyisi ratkaisu pieneen ongelmaani. Käytän NPN-transistoria BC857 (tai BC557) eräässä vakiovirtakytkennässä. Virrat ja jännitteet ovat pieniä, vain milliampeereita ja muutamia voltteja. Vakiovirtakytkentä pyrkii tekemään alle 1 ampeerin vakiovirtaa säädettävällä regulaattorilla haistelemalla jännitettä shunttivastuksen yli transistorin kannan ja emitterin (BE) välillä. Ongelma on siinä, että sen pikkutransistorin BE-jännite on huoneenlämmössä noin 0,55 volttia ja kytkennän hieman lämmetessä noin 0,48 volttia. Se aiheuttaa reilusti yli 10% aleneman kaipaamaani vakiovirtaan. Osaako kukaan heittää ilman isompaa vaivaa jotain yksinkertaista ja helppoa ratkaisua?
19514
Äänestä

Muut lukivat myös

Vastaukset 19

Vanhimmat

Vielä pieni korjaus, siis PNP eikä NPN, vaikka eipä sillä sinänsä ole merkitystä ongelman ja sen mahdollisen ratkaisun kannalta.

Äänestä
  • Vakiovirtageneraattori tehdään siten, että pienen vastuksen yli mitataan jännite. Tämä edustaa vakiovirran suuruutta. Tuo mittavastuksen yli oleva jännite viedään ensin jännitevertailupiirille (säädettävä referenssijännite) ja siitä edelleen erotusjännite takaisinkytkennän avulla säätöpiirille, joka pitää virran asetetussa arvossaan. Oikein tehdyn vakiovirtageneraattorin transistorien kynnysjännitteen muutokset eivät vaikuta vakiovirran suuruuteen.

    Eli kytkennässäsi on suunnitteluvirhe, jos mittausvastus on transistorin kannan ja emitterin välissä.

    Äänestä

  • Constat Current kirjoitti:

    Vakiovirtageneraattori tehdään siten, että pienen vastuksen yli mitataan jännite. Tämä edustaa vakiovirran suuruutta. Tuo mittavastuksen yli oleva jännite viedään ensin jännitevertailupiirille (säädettävä referenssijännite) ja siitä edelleen erotusjännite takaisinkytkennän avulla säätöpiirille, joka pitää virran asetetussa arvossaan. Oikein tehdyn vakiovirtageneraattorin transistorien kynnysjännitteen muutokset eivät vaikuta vakiovirran suuruuteen.

    Eli kytkennässäsi on suunnitteluvirhe, jos mittausvastus on transistorin kannan ja emitterin välissä.

    Jos operoit transistoreilla, niin jännitevertailija pitää tehdä differentiaalivahvistimella, joka muodostuu kahdesta samanlaisesta transistorista. Tällöin molempien transistorien kynnysjännitteiden muutos lämpötilan funktiona kumoaa toisensa.

    Eli tähän tyyliin:
    http://aijaa.com/0000610085487

    Saman jännitevertailun voi tehdä myös op.ampillla.

    Äänestä

  • Constant Current kirjoitti:

    Jos operoit transistoreilla, niin jännitevertailija pitää tehdä differentiaalivahvistimella, joka muodostuu kahdesta samanlaisesta transistorista. Tällöin molempien transistorien kynnysjännitteiden muutos lämpötilan funktiona kumoaa toisensa.

    Eli tähän tyyliin:
    http://aijaa.com/0000610085487

    Saman jännitevertailun voi tehdä myös op.ampillla.

    Tuossa on helppotekoisen ja hyvälaatuisen vakiovirtalähteen periaate:
    Vain op-amp ja MOSFET
    http://twilightrobotics.com/images/stories/constantCurrent/constCurrentMainSchematic.jpg

    http://twilightrobotics.com/electronics/constantcurrentsource

    Äänestä

  • Constat Current kirjoitti:

    Vakiovirtageneraattori tehdään siten, että pienen vastuksen yli mitataan jännite. Tämä edustaa vakiovirran suuruutta. Tuo mittavastuksen yli oleva jännite viedään ensin jännitevertailupiirille (säädettävä referenssijännite) ja siitä edelleen erotusjännite takaisinkytkennän avulla säätöpiirille, joka pitää virran asetetussa arvossaan. Oikein tehdyn vakiovirtageneraattorin transistorien kynnysjännitteen muutokset eivät vaikuta vakiovirran suuruuteen.

    Eli kytkennässäsi on suunnitteluvirhe, jos mittausvastus on transistorin kannan ja emitterin välissä.

    Kyllä sen voi tehdä ihan transistorillakin. Transistorin lämpötilariippuvuudesta pitäisi siis päästä eroon. Lämpötilan kasvaessa virta kasvaa. Kompensointia tälle voisi yrittää vaikka seuraavasti. Kyseessä on(pelkistettynä) transistorin kannan ja emitterin välisen diodin lämpeneminen, joka kasvattaa kanta virtaa. Tästä seuraa tunnetusti, koska transistorilla on vahvistusta, virran kasvaminen kollektori-emitteri piirissä. Siispä kantavirtaa pitäisi saada pudotettua lämpötilan kasvaessa ottaen huomioon transistorin vahvistus. Hmm.. itse laittaisin vastusjaon, josta vertailujännite otetaan, myötäsuuntaisen diodin kanssa sarjaan. Tällöin tietysti pitää emitterille laittaa myös vastus, jotta saadaan transistorin kanta-emitterijännitettä nostettua ylemmäs, kuin diodijännite. Näin siis NPN:llä.

    Äänestä

  • Constant Current kirjoitti:

    Kiitokset, että viitsit nähdä noin paljon vaivaa vastaukseesi, vaikka silti et vastannut kysymykseeni. Nuo monimutkaisemmat kytkennät olivat kyllä jo ennestään tiedossani, mutta kun en siis niitä edes kysynyt.

    Monimutkaiset kytkennät estää tilan puute ja kustannuspaineet. Ja se että kyseessä on jo olemassa olevat piirikortit. Eli kaipasin esimerkiksi sellaista vinkkiä, että löytyisikö maailmasta tuolle käyttämälleni transistorille jollain tavalla sisäisesti lämpötilakompensoitua tai pienemmän lämpötilaryöminnän omaavaa vaihtoehtoa. Tai joku yksinkertainen NTC- / PTC-vastus sopivasti johonkin sen rinnalle/sarjaan.

    Tuossa alempana on ehkä paremmin sen suuntaisia ehdotuksia, pitääpä tutustua niihin. Tai ehkä piirrän joskus ehtiessäni sen ongelmakytkennän kytkentäkaavion ja laitan tänne esille, niin sittenhän sitä olisi helpompi ihmetellä.

    Äänestä

  • kunhan kokeilen kirjoitti:

    Kiitokset, että viitsit nähdä noin paljon vaivaa vastaukseesi, vaikka silti et vastannut kysymykseeni. Nuo monimutkaisemmat kytkennät olivat kyllä jo ennestään tiedossani, mutta kun en siis niitä edes kysynyt.

    Monimutkaiset kytkennät estää tilan puute ja kustannuspaineet. Ja se että kyseessä on jo olemassa olevat piirikortit. Eli kaipasin esimerkiksi sellaista vinkkiä, että löytyisikö maailmasta tuolle käyttämälleni transistorille jollain tavalla sisäisesti lämpötilakompensoitua tai pienemmän lämpötilaryöminnän omaavaa vaihtoehtoa. Tai joku yksinkertainen NTC- / PTC-vastus sopivasti johonkin sen rinnalle/sarjaan.

    Tuossa alempana on ehkä paremmin sen suuntaisia ehdotuksia, pitääpä tutustua niihin. Tai ehkä piirrän joskus ehtiessäni sen ongelmakytkennän kytkentäkaavion ja laitan tänne esille, niin sittenhän sitä olisi helpompi ihmetellä.

    "Kiitokset, että viitsit nähdä noin paljon vaivaa vastaukseesi, vaikka silti et vastannut kysymykseeni."

    Kyllähän minä vastasin. Käyttämällä transistoriparia differentiaalivahvistimena päästään lämpöryöminnästä. Piirroskin periaatteesta oli.

    "Tai ehkä piirrän joskus ehtiessäni sen ongelmakytkennän kytkentäkaavion ja laitan tänne esille, niin sittenhän sitä olisi helpompi ihmetellä."

    Ilmeisesti sinulla on yksinkertainen virranrajoitukseen tarkoitettu systeemi. Piirrä ja postaa kytkentäsi tänne. On helpompi esittää parannusvaihtoehtoja, kun näkee suunnitelmasi.

    Äänestä

Onko virta 1mA vai 1A?
Mikä regulaattori on käytössä, saako sillä tehtyä suoraan vakiovirta-toimintaa?
Yksi tapa on pienentää transistorin kantavirtaa NTC-vastuksella jotenkin näin:
http://aijaa.com/0053610089307

Äänestä

1N4148 ja järkeä. Diodi-liitos kompensoi liki täysin transistorin lämpöryöminnän ~6 mV/K.

Äänestä

Yhdellä transistorilla ja diodilla? Laita kytkentä tänne.

Äänestä
  • Vähällä pärjää kun osaa - se erottaa ammattilaiset amatööreistä.

    Äänestä

  • hw-asiantuntija kirjoitti:

    Vähällä pärjää kun osaa - se erottaa ammattilaiset amatööreistä.

    Kerropas "ammatti"-mies, mihin sinä sen kompensointidiodin survaiset, kun kysyjällä kertomansa mukaan on tällainen virranrajoituskytkentä:
    http://aijaa.com/0030810108603

    Tosi ammattilainen kun luultavasti osaa hahmottaa toisen kertomuksesta, millainen kytkentä on kysymyksessä.

    Eli jotta ei olis kysymyksessä turha leukojen lonksuttelu, niin kerropas kysyjälle se diodin paikka.

    Äänestä

  • Mikä ammatti? kirjoitti:

    Kerropas "ammatti"-mies, mihin sinä sen kompensointidiodin survaiset, kun kysyjällä kertomansa mukaan on tällainen virranrajoituskytkentä:
    http://aijaa.com/0030810108603

    Tosi ammattilainen kun luultavasti osaa hahmottaa toisen kertomuksesta, millainen kytkentä on kysymyksessä.

    Eli jotta ei olis kysymyksessä turha leukojen lonksuttelu, niin kerropas kysyjälle se diodin paikka.

    Kannattaakin kompensoida samanlaisella trankulla, VBE lämpötilakäyttäytyminen samanlainen.
    Jotenkin näin:
    http://aijaa.com/0003310109958
    Shunt-vastuksesta (R1) oikealla on trankkusäädin.
    Vasemmalla on simulointia virtalähteestäsi, tai sinnepäin.
    V2 ja V4 ovat vain simulointia varten, tuottavat 100mV siniaaltoa, joka simuloi 50'C lämpötilamuutosta (2mV/'C).

    Eli:
    -kompensointitrankku kannan ja shuntin väliin
    -virtatrankun emitterille vastus, esim. 390 ohmia
    -trankun kannalle ylösveto 750k-vastuksen kautta jostain 5V:sta

    Äänestä

Kylläpäs tämä pieni kysymykseni aiheutti kovasti vaivaa palstalaisille, anteeksi siitä. Ratkaisin kuitenkin ongelman ihan itse pähkäilemällä. Tuossa ongelma ja sen ratkaisu kytkentäkaavion muodossa:

http://aijaa.com/0015910114856

En paljasta koko kytkentää, koska se on vähän niinkuin liikesalaisuus. Monimutkaisemmat ratkaisut operaatiovahvistimilla ja vastaavilla eivät käyneet, koska ne olisivat lisänneet komponenttimäärää ja kaikkea, ja olisivat tarvinneet vakavoidun jännitesyötön, joka ei myöskään ollut mahdollinen.

Eli yksinkertaisin ratkaisu on usein kaikkein paras. Tässä tapauksessa se on yksi halpa NTC-vastus, joka on helppo juottaa olemassaoleviin piirilevyihin transistorin juotostäplien väliin.

Vastusarvoja joudun vielä hieman kokeilemaan, kunhan pääsen arjen koitettua tilailemaan muutamia erilaisia NTC-vastuksia, mutta eiköhän se siitä. Absoluuttiseen tarkkuuteen tuskin tuolla ratkaisulla pääsen, mutta ei tarvikaan, riittää kun saan yli 10 % lämpötilaryöminnän rajattua vain noin pariin prosenttiin.

Kiitokset kaikille! (Vaikka eipä teistä apua ollut ;-))

Äänestä
  • "Kiitokset kaikille! (Vaikka eipä teistä apua ollut ;-)) "

    Differentiaalitransistoriparilla (samassa kotelossa 2 transistoria) ja differentiaalikytkennällä olis päässyt täydelliseen kompensaatioon, mutta ei kelvannut tuo, jota jo alussa ehdotin. Eli tämä:
    http://aijaa.com/0000610085487

    "En paljasta koko kytkentää, koska se on vähän niinkuin liikesalaisuus."

    Aikamoinen väkerrys tuosta "ammattisalaisuudesta" taitaa tulla. Ja mikähän siinä on liikesalaisuutta, jos koko kytkentä on kopsattu netistä. Ja mitään liikesalaisuutta vakiovirtalähteessä ei voi olla. Kaikki on jo keksitty ja suunniteltu paljon paremmin, kuin tuo väkerrys.

    "Monimutkaisemmat ratkaisut operaatiovahvistimilla ja vastaavilla eivät käyneet, koska ne olisivat lisänneet komponenttimäärää ja kaikkea, ja olisivat tarvinneet vakavoidun jännitesyötön, joka ei myöskään ollut mahdollinen."

    Höpö,höpö, siihen mitään jännitevakavointia välttämättä olis tarvinnut. Eikä edes ole monimutkainen. Siihen olis käynyt joku single supply op-amp, jonka input-jännitealue on sama, kuin syöttöjännite. esim LM324. Lisäksi pari lisäkomponenttia. Ja se olis ollut siinä.

    "En paljasta koko kytkentää, koska se on vähän niinkuin liikesalaisuus."

    Onko elektroniikkafirmojen suunnittelu nykyään harrastelijoiden väkerrysten varassa? Taidat olla Nokialla töissä! :)

    Äänestä

  • ""Monimutkaisemmat ratkaisut operaatiovahvistimilla ja vastaavilla eivät käyneet, koska ne olisivat lisänneet komponenttimäärää ja kaikkea, ja olisivat tarvinneet vakavoidun jännitesyötön, joka ei myöskään ollut mahdollinen."

    Jopa on monimutkaista!
    http://aijaa.com/0095610115014

    Kytkentä lähteestä:
    http://www.ti.com/lit/an/snla140a/snla140a.pdf sivu 14.

    Äänestä

Kommentoi aloitusta


kunhan kokeilen kirjoitti:

Tervehdys palstalle. Kokeilen josko täältä löytyisi ratkaisu pieneen ongelmaani. Käytän NPN-transistoria BC857 (tai BC557) eräässä vakiovirtakytkennässä. Virrat ja jännitteet ovat pieniä, vain milliampeereita ja muutamia voltteja. Vakiovirtakytkentä pyrkii tekemään alle 1 ampeerin vakiovirtaa säädettävällä regulaattorilla haistelemalla jännitettä shunttivastuksen yli transistorin kannan ja emitterin (BE) välillä. Ongelma on siinä, että sen pikkutransistorin BE-jännite on huoneenlämmössä noin 0,55 volttia ja kytkennän hieman lämmetessä noin 0,48 volttia. Se aiheuttaa reilusti yli 10% aleneman kaipaamaani vakiovirtaan. Osaako kukaan heittää ilman isompaa vaivaa jotain yksinkertaista ja helppoa ratkaisua?

Anonyymi
5000

Ilmoita asiaton sisältö

  • Sisältää materiaalia, joka on loukkaavaa, herjaavaa, rasistista, uhkailevaa tai ahdistelevaa.

  • Materiaali sisältää nimiä, yhteystietoja tai muita henkilökohtaisia tietoja. Julkisuuden henkilöistä, julkisissa viroissa toimivista ihmisistä sekä yritysten vastuuhenkilöistä saa keskustella työhön liittyen. Myös yksityiselämään liittyvistä asioista voi keskustella siltä osin, kuin niistä on julkisesti kerrottu.

  • Sisältää lapsille haitallista tai heiltä kiellettyä materiaalia. Seksuaalinen sisältö on sallittua aiheeseen tarkoitetuilla palstoilla, joiden ikäraja on 18 vuotta.

  • Lainvastaista sisältöä voi olla mm. yksityiselämää loukkaavan tiedon levitys, kiihottaminen kansanryhmää vastaan, laiton uhkaaminen, alaikäisiin liittyvä seksuaalinen sisältö/grooming, petokset, identiteettivarkaudet, kunnianloukkaukset ja tekijänoikeusrikkomukset.

  • Sisältö ei liity palstan tai keskusteluketjun aiheeseen.

  • Viesti ei ole suomea tai ruotsia (pl. International Forums), se sisältää mainontaa, se sisältää tekijänoikeuksin suojattua materiaalia, se on massapostitus tai jokin muu syy.

Jaa keskustelu