Simple PWM TEC Controller

[equal]

Hallo Laserfreaks,

ich versuche die Funktion des folgenden TEC Controllers zu verstehen:

http://redlum.xohp.pagesperso-orange.fr ... M-TEC.html

Grundsätzlich ist mir die Funktion des Schaltreglers und des Feedback Eingangs bekannt. Nur die Kopplung des Compensation Pins mit der Feedback Spannung ist mir nicht klar. Ohne diese Kopplung müsste die Funktion dieser Schaltung eine Zweipunktreglung darstellen:

Wenn die Feedbackspannung größer Uref ist, so fliesst kein Ausgangsstrom. Ist die Feedbackspannung aber kleiner Uref, so stellt sich ein Ausgangsstrom ein der nur durch die Schaltregler interne Strombegrenzung begrenzt wird.

Ich vermute das die Kopplung des Compensation Pins mit der Feedback Spannung für eine stetige Regelung sorgt. Ist das so? Wenn ja - wie geschieht das genau?

Kann bitte jemand meine Unwissenheit beseitigen?

Gruß aus Essen ... Erik

[dyak]

Hi

Ich glaube das Ding bleibt nach wie vor ein Zweipunkt Regler.
R4 und C1 ist ein Hochpass mit einer Grenzfrequnez von 0,01Hz !
R1 und C5 versucht alles über 6khz wegzuholen.
Ich denke das der Hochpass einfach nur als Kompensation dient um den Treiber extrem träge zu machen. Das dürfte ja auch durchaus gewollt sein.

mfg Dirk

[andythemechanic]

Das Teil ist kein Zweipunktregler sondern ein PI-Regler. Ohne Feedback zwischen FB und CMP wäre es nur ein P-Regler mit den offensichtlichen Nachteil starker Oszillationen.
Um die PI-Reglercharakteristik zu verstehen muss man sich den inneren aufbau des ICs anschauen.
Der FB pin geht an einen Differenzverstärker, welcher die Differenz einer Referenzspannung und der Spannung an FB bildet und verstärkt (P-anteil der Regelung). Der Cmp-Pin (Vc im Datenblatt)ist der Ausgang dieses Differenzverstärkers. Über Rückkopplung dieses Ausgangs kann man die Reglercharakteristik beeinflussen in diesem Fall einen I-Anteil hinzugügen.
Das entstehende Signal wird letztlich mit einer Rampe, erzeugt durch einen Oszillator multipliziert und in einen Comparator gefüttert welcher die Schaltpunkte für die PWM Regelung erzeugt. Der Duty cycle ist damit eine Funktion der Spannung am CMP Pin. Da es sich um einen einfach Stap down Converter handelt ist die Ausgangsspannung proportional zum Duty cycle.
Ich benutze schon seit längern und inspiriert von der obigen Seite ( die übrigens von Forenmitglied Wler ist) einen solchen TEC-Regler (basierend auf dem FAN8301 Step down IC) und kann auch aus Erfahrung sagen, das er eine kontinuieliche Regelung besitzt.

Grüße
Andreas

[equal]

Vielen Dank für die Antworten!

Ich glaube ich habe meinen Denkfehler erkannt. Der FB Eingang hat keine Komparator Eigenschaft, sondern der Fehlerverstärker hat eine Spannungsverstärkung < unendlich.

Wenn das zutrifft ist die stetige Regelung erklärbar. Nur zur Kontrolle:

Ufb = 0V ==> Duty Cycle = 100%
Ufb = Uref/2 ==> Duty Cycle = 50%
Ufb >= Uref ==> Duty Cycle = 0%

Ist das so richtig?


Gruß aus Essen ... Erik

[goamarty]

Das ist echt eine schöne Schaltung, der einfachste TEC Regler mit Schaltregler und PI Regelung, den ich bis jetzt gesehen habe.

[wler]

Das ist echt eine schöne Schaltung, der einfachste TEC Regler mit Schaltregler und PI Regelung, den ich bis jetzt gesehen habe.

Dankoe fuer die Blumen... uebrigens gibt's auch eine Variante mit dem L5973D, der ist als 8-SOIC kleiner und auch leichter erhaeltlich, und er hat auch einen Referenzspannungsausgang so dass man sich den 78L05 schenken kann. Das ganze passt auf ein paar cm^2. Andy hat schon mit dem FAN8301 eine aehnliche Schaltung incl Platine bereitgestellt.

[lexa]

Hi Zusammen,

ich weiß Totengräber, aber warum neuen Post wenn es doch genau um dieses Thema geht ?

Also Ich Versuche gerade die obige Schaltung mit dem L5973D aufzubauen, habe aber überhaupt keinen Erfolg.
Ich habe die Schaltung zunächst, nach der Datenblattvorgabe aufgebaut. Funktioniert.

Was aber nicht klappt/ich nicht verstehe. Gebe ich z.B. über ein Poti dem Feedback-Pin eine Spannung vor, so müsste sich doch damit dierekt das Tastverhältniss des erzeugten PWM Signales ändern lassen (ohne Koppelung zwischen FB und COMP) ? Statt dessen ligt der OUT-Pin immer auf Low.
Wovon ich ebenfalls nichts so richtig Verstehe ich R4 und C1 Dimensioniere/ bzw welchen einfluss deren Werte auf das I-Verhalten haben.

Wenn jemand etwas mit diesem IC am laufen hat würde ich mich sehr über ein wenig Hilfestellung freuen.


Gruß Axel

[wler]

Fer feedback pin geht auf einen opamp input mit immenser Verstaerkung, und daher wird der output meist immer high oder low sein, je nachdem ob man unterhalb oder oberhalb der Referenzspannung ist. Ich weiss eben nicht ob die 1.25 oder 3.3V oder so ist, jedenfalls musst du diesen Wert kreuzen um eine Aenderung zu sehen. Ohne Rueckkopplung wird man da nie ein kontinuierliches "weiches" Verhalten sehen. Und ja, der R und der C beeinflussen das PI Verhalten, und da gaebe es viel zu sagen. Grob, je groesser die Werte, desto langsamer die Regelung.

Eine aufwaendigere aber erheblich praezisere Schaltung mit PID-Regelung habe ich hier beschrieben:
http://redlum.xohp.pagesperso-orange.fr ... s.html#pwm
Ich wollte die aber mal aufraeumen und vereinfachen.

Happy New Year!

[lexa]

Leider habe ich nur mässigen Erfolg.

(uber sollTemp) Ausgang = high
dann kühlt die Last ab.
ganz kurzer moment (1s) wo ein PWM Signal erzeugt wird. tastgrad nimmt dabei ruckzuck ab.
Danach ausgang low.

also quasi eine Zweipunkt Regelung mit PWM Verhalten im Schaltpunkt.

Wenn ich die Schaltung richtig deute sollte sich aber doch ein tastgrad einstellen, welcher genau ausreichend ist um die Last in diesem Punkt auf konstanter Temperatur zu halten.

Also ihrgent wie muss ich noch die Zeit in der ein wirkliches PWM signal erzeugt wird Strecken....
Wo habt ihr denn den Temperatursensor angebracht? Direkt auf dem TEC (dann wird schnell auf Tamperaturänderungen reagiert)
oder an der Diode (macht die strecke träger und begünstigt das Zweipunkt verhalten)

[wler]

Hi Lexa,

ich kann es mangels genauerer Daten nicht sagen, woran es liegt. Ich nehme mal an, dass die thermische Kopplung nicht damit zusammenhaengt, weil das Symptom nicht so danach aussieht (sonst gaebe es zB Oszillationen). Und nehme auch an dass der Rueckkopplungzweig via R/C geschlossen ist (sonst waere das Verhalten eh keine Ueberraschung).

Das Symptom koennte auch thermal shutdown des ICs sein - hast du irgendeine Vorkehrung der Strombegrenzung? Wieviel Strom fliesst durch den TEC in dem kurzen aktiven Moment?

Ich hatte damals meine liebe Not mit diesen ICs, weil sie wenig aushalten und schnell hinueber sind, wenn man sie nicht gut kuehlt (also Unterseite unbedingt anloeten), und oft raetselte ich warum etwas nicht klappte, und es ging dann wieder nach Austausch des IC.