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オペアンプをコンパレータとして使いたいです
2023/10/17 22:20
- AC100Vの通電状態を検出する回路を考えています
- コンパレータとヒステリシスを使用して信号を判断しようと考えています
- オペアンプを使用して電源の検出回路を作成できるかアイデアを求めています
オペアンプをコンパレータとして使いたいです。
2009/01/15 20:16
AC100Vが通電されたか停電されたかを検出する回路を考えています。
コンパレータを使用してヒステリシスを持たした信号をマイコンに入力することで判断しようと考えていたのですが、
回路の他の部分でオペアンプが余っているので、
オペアンプを使用して電源の検出回路を作れないかと考えています。
何か良いアイデアはあるのでしょうか。
よろしくお願いします。
回答 （3件中 1～3件目)
毎度ＪＯです。
現実的にAC100Vの停電を監視するとは、マイコンのEEPROM書き込む場合、書き込み途中で電源断は困るので、電源を監視する事があります、
電圧低下が検出出来れば、書き込み開始しない事とすれば、書き込みデータの損傷を防ぐ事が出来ます、
マイコン電源の上流に１次電源（１２Ｖなど）が有り、そこからロジック電源（3.3V 5V等）を生成しているなら、12Vを監視することで、AC100Vの断が検出出来ます。
しかしAC100Vから、SW電源などでロジック電源を得ている場合、上記の手段は取れません。
停電まで行かないまでも、電源電圧低下で誤動作は避けなければなりません。
そこで確実にAC100Vの停電を監視するなら、AC入力タイプのフォトカプラに抵抗器２本で、停電監視回路を設けてはいかがでしょうか？
フォトカプラの出力が、10ms間隔程度で２度続けて検出出来なければ停電を検出出来ます、
ロジック回路上流の電圧監視より高速に検出できます。
毎度ＪＯです。
>>今はAC100Vを整流した後の信号を引き出し
この場合、絶縁の問題は解決されていますか？
問題なければヒステリシスは持たせられます
＋５Ｖ－－－Ｒ１－－＋－－Ｒ２－－－ＧＮＤ
│
＋－－－－－Ｒ３－－－－－＋
│ │
＋－－ＯＰ＋入力 │
ＯＰ出力－－＋－－－出力
分圧された検出すべき電圧 ＯＰ－入力
Ｒ１・Ｒ２＝１０ＫΩ
Ｒ３＝１００ＫΩ
レールＴＯレール出力のＯＰアンプなら、計算によりヒステリシスが計算できます
フォトカプラと抵抗2本の回路
＋－１００ｋΩ－－入力 Ｃ－－－ＶＣＣ
ＡＣ１００Ｖ フォトカプラ
＋ー－－－－－－－入力 Ｅ－＋－－マイコン
│
１０ｋΩなどでＧＮＤ
マイコンへの出力は１００Ｖ通電中でも常時ロジックレベルＨではありません、
１０ｍｓ程度の間隔で何度かチェックし連続４回ロジックレベルＬとかで停電と認識します。
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ヒステリシス付きコンパレータの回路そのものは，
前の回答者のお示しになったとおりと思います。↓
http://www.nahitech.com/nahitafu/mame/mame3/histcomp.html
ただし，実用回路とするには少々考慮する必要があります。
どの程度の性能と信頼性を求まられるか次第ですが，以下のような事柄を
考慮した方がよりよい製品になると思います。
・オペアンプにはVssより低い入力電圧を加えることができないので，
単電源動作ならば，交流入力を適当に分圧しただけで入力端子に接続できない。
・であれば，交流を整流して脈流にすれば許容入力電圧範囲はクリアできる
が，電源周波数の２倍周期でコンパレータ出力がＨ－Ｌを繰り返すことに
なる。これをマイコンのソフト側で処理するか，コンパレータのハード側
で処理するか。
・ハードで処理するなら，コンパレータの入力側で波形操作（平滑化）するか
出力側で処理するか？ 出力側で処理したのではコンパレータの意味が希薄
になるので入力側が一般的な判断か？
・整流回路に平滑コンデンサを接続しただけの回路では，充電時定数が短く
放電時定数が長くなるが，停電検出／復帰検出のタイミングに問題が生じな
いか？
・電源をランダムにオン－オフ繰り返したときに異常なモードに陥ることは
ないか？(いわゆる意地悪試験の一種）
・電源電圧がゆっくりゼロに向かって低下していったり，ゼロから定格に向か
って上昇したりするときに異常は生じないか？（ブラウンアウト試験）
＞オペアンプの方が応答が遅いか
ｎｓオーダーの応答が必要な高速伝送線路のレシーバーではなく，電源周期レ
ベル（ｍｓオーダー）の検出であれば，オペアンプの応答で十分と思います。
若干の参考情報
応答速度を上げたいならば，位相補償コンデンサ外付けタイプのオペアンプを
使って，接続する補償容量を最小限にすることがいいのですが，お問い合わせ
の場合は位相補償内蔵かと思いますので無理かもしれません。
次に，オペアンプを深く飽和させないことも高速動作にとって重要です。入力
電圧を制限したり，帰還回路に工夫を施したりします。
コンパレータには，上記のような課題はありませんが，出力回路がオープンコ
レクタなので，負荷抵抗が高い場合は必ずしも応答が速い訳ではありません。
お礼
2009/01/16 10:19
ohkawa様
色々と注意点をご教授下さりありがとうございます。
追加で質問させてください。
オペアンプをコンパレータとして使用する場合、
コンパレータとしてリリースされているデバイスに比べて、
反応速度が落ちると聞いたことがあるのですが、
その辺でどのようなことを注意すればよいのでしょうか。
よろしくお願いします。
お礼
2009/01/16 10:29
ＪＯ様
ご提案ありがとうございます。
まさしくご指摘の通り、AC100Vが遮断されたのを検出して、コンデンサでバックアップされている期間にEEPROMに必要なデータを記録しようとしています。
そして電源はチョッパ式スイッチング電源を使おうと思っています。
今はAC100Vを整流した後の信号を引き出し、
抵抗分圧した電圧とツェナーダイオードの電圧をコンパレータで比較して停電、通電を検出しようとしています。
検出電圧付近でのバタつきをなくすためヒステリシスを持たせようと思っています。
ただ、回路のほかの部分でオペアンプが2素子余っているので、コンパレータではなくオペアンプを使用して同様の検出回路ができないものかと思っていたしだいです。
ちなみにご提案のフォトカプラと抵抗2本と言う回路は具体的にどのような回路なのでしょうか。
重ねて質問して大変申し訳ありませんが、よろしくお願いします。