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利用单位阶跃响应稳定热电控制器(TEC)回路来演示该过程

来源:analog 发布时间:2023-08-22

摘要: TEC回路可以使用单位阶跃并记录响应来稳定。要做到这一点,增益必须降低到电路稳定的程度。MAX8520/21 EV套件将用于演示。

过程

移除三个积分器组件(C16、C17和R16)和两个差分组件(R18和C18)。在运放上放置一个500k欧姆或更大的电位器(输出到反馈)。这就形成了一个只有直流增益的误差放大器。将示波器探头放在THERM测试点上,用R23快速改变温度设定点。用安装的电位器提高增益,直到从瞬态步进观察到强烈的振铃或振荡。注意不稳定(环)的频率。

请注意,tec在加热模式下具有更强的热增益,这对于瞬态响应来说应该是最坏的。通常振铃是由TEC中第二极的相位裕度差引起的,可以用PID的差分分量(R18和C18)来补偿。微分器能够增加多达90度的超前相移。以计算差分分量为例,如果振铃为2Hz, R17为50k欧姆,则微分器应从0.3Hz开始加相,到12Hz结束。

因此,要在0.3Hz启动微分器:


以10Hz结束微分器:


重新安装C18和R18后,调整电位器以获得最佳瞬态。一旦有了良好的瞬态响应,就可以添加积分帽(C16)。C16将积分器设置为零。这个零点应该与TEC模块的第一极匹配,通常为0.02Hz到0.06Hz。

因此:


通常环路增益足够高,积分器插入的零的频率不需要精确。C16应该是陶瓷的,较小的电容器对电路性能更好。

环路增益应以至少比差分高两倍的频率滚转。在本应用笔记中的示例中,这将是24Hz或更高。C17滚出回路增益,其值可以使用:


可能有必要对所有电路值进行缩放,直到找到实际的元件。请注意,在加热模式下(冷却环境),有较高的热回路增益,这是稳定性最差的情况。

MAX8521 EV套件原理图


MAX8521 EV套件组件列表
指定数量描述
C1 c2 c3 c5 c11 c2061µF±10%,6.3V X5R(0603)陶瓷电容器Murata GRM188R60J105K,Taiyo Yuden JMK107BJ105KA
C4 c10 c163.10µF±20%,6.3V X5R(0805)陶瓷电容器Taiyo Yuden JMK212BJ106MG
C6 c7 c12 c13 c1450.1µF±10%,25V X5R(0603)陶瓷电容器Murata GRM188R71E104K,Taiyo Yuden TMK107BJ104KA
C810.047µF±10%,10V X7R(0402)陶瓷电容器Murata GRP155R71A473K
制备过程0未安装(1206)
C150未安装(0603)
C1710.022µF±10%,50V X7R(0603)陶瓷电容器Murata GRM188R71H223K
C18110µF±20%,4V X5R(0603)陶瓷电容器TDK C1608X5R0G106M
C211150µF±20%,6.3V, 18m ESR, 2.8A, D2E尺寸,POSCAP三洋6TPE150MI
j - 11DB25公直角连接器
J212-pin头
J3-J60没有安装
J7, J823头
L1, L222.2mH, 1.6A电感Sumida CDRH2D18/HP-2R2
Q1 q2 q33.npn双极晶体管,40V, SOT-23 Central Semiconductor CMPT3904
R110.1欧姆±1%,0.25W(1206)感测电阻松下ERJ8RSFR10
R3147k欧姆±5%(0402)电阻
R41100k欧姆±1%(0402)电阻
R5-R8,: R240未安装(0402)
R9 r10 r113.4.7k欧姆±5%(0603)电阻
R12-R15, R1851k欧姆±5%(0603)电阻
R161240k欧姆±5%(0603)电阻
R17147k欧姆±1%,(0603)电阻
R19110欧姆±5%(0603)电阻
R20110k欧姆±0.1%,25ppm/°C(0805)电阻松下ERA6YEB103
一下R21, R220未安装(0603)
R23110k欧姆电位器(多匝)
SW11开关,瞬时,NO
U11电源驱动器,36针UCSP MAX8521EBX
U21运算放大器,6针SOT23 MAX4238AUT-T
U30未安装,8针SO
的愉快1串行,14位DAC, 10引脚mMAX MAX5144EUB
MAX8521 EV套件包装BOM
数量描述E数量
1盒子(标有EV套件部件号和日期代码)9.25英寸x 7.25英寸x 1.0125英寸TTM纯牛皮纸N/A
1说明Maxim的数据表N/A
1防静电袋,未密封(尺寸足够,便于拆卸电路板组件)N/A
1防静电泡沫包装材料(防止PC板在盒内移动)N/A
1MAX8520 / 21软件盘N/A
1MAX8521EVKIT电路板组件N/A



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