Hallo allseits, ich bin gerade dabei, eine Strombegrenzung für ein (bereits existierendes und ebenfalls selbst gebautes) 2x 35V-Schaltnetzteil zu entwerfen. Dabei bin ich auf ein Problem gestoßen. Die Begrenzung soll bei 10 A einsetzen, aber der genaue Wert sollte ja nix zur Sache tun. Das Netzteil liefert relativ zu Masse einmal "Plus" 35V und einmal "Minus" 35V. Im Idealfall wird die Masseleitung kaum belastet und der Strom fließt fast nur über die beiden 35V-Adern. Die Strommessung muss also in den 35V-Leitungen erfolgen (und zwar für beide separat). Es wäre ja naheliegend, in beide Leitungen einfach einen Shunt einzubauen und den Spannungsabfall dann mit einem OPV auf hinreichend große Werte zu übersetzen (um dann damit an die PWM-Schaltung heranzugehen). Nur leider führen diese "Starkstrom"-Leitungen ja jeweils 35V Potential. Dem OPV hingegen kann ich nur eine Versorgungsspannung anbieten, die symmetrisch um Masse herum liegt (+/- 12V). Und ich kann ja dem OPV nicht auf seine beiden Eingänge Signale geben, die zwar zueinander eine sehr kleine Potentialdifferenz haben, aber beide voll außerhalb der OPV-Versorgungsspannung liegen... Hat jemand eine Idee? Vielleicht bräuchte ich so was wie eine Gleichspannungs-Potentialtrennung... Aber für einen Optokoppler ist der Spannungsabfall an den Shunts ja viel zu klein. Viele Grüße Martin
2 OpAmp ? OpAmp mit "beyond th rail" Messmöglichkeit wie LT1490 oder INA117 ? Spannungsteiler und die geteilten Werte vergleichen ? Allgemein Stromregelung in Schaltnetzteilen in den Datenblättern von TL103, TSM103, NCP4300: www.21icsearch.com/download.shtml?id=D1BB971500660FA9
Danke für die schnelle Antwort. Die Möglichkeit mit dem Spannungsteiler war mir auch schon eingefallen, nur wenn ich zwei Signale um die 35V, die sich zueinander nur um ein paar Millivolt unterscheiden, per Spannungsteiler runterbreche, wäre selbst 1% Toleranz in den Widerständen schon viel zu viel. Deshalb hatte ich das nur als Notlösung gesehen. Alle SMPS-Schaltpläne, die ich habe, machen ihr Current Sensing im Massezweig. So ja auch im Datenblatt vom NCP4300A, das du mir empfohlen hast. Und das kann ich ja leider gerade nicht tun. "beyond the rail"-OpAmps kenne ich bisher gar nicht. Können die von dir genannten Typen wirklich Eingangssignale verkraften (und sinnvoll verarbeiten), die über der positiven Betriebsspannung liegen? Laut dem Schaltplan im Datenblatt des LT1490 liegen ja die Eingangstransistoren letztlich trotzdem zwischen V+ und V-. Gruß Martin
> Können die von dir > genannten Typen wirklich Eingangssignale verkraften (und sinnvoll > verarbeiten), die über der positiven Betriebsspannung liegen Sicher. Siehe Datenblatt. > wäre selbst 1% Toleranz in den Widerständen schon viel zu viel ?!? Bringt 1% mehr Ungenauigkeit, was sonst ?
Wegen den 1%: Angenommen ich nehme einen 1:10-Spannungsteiler mit 1%-Widerständen. Dann habe ich am Ausgang 3,5V mit +- 35mV Ungenauigkeit. Soweit Ok. Nur war ja die Spannungsdifferenz am Shunt, die ich eigentlich messen will, ursprünglich schon nur 100mV. Das wird also nach dem Spannungsteiler 10mV. Und 10mV Nutzsignal bei 35mV Ungenauigkeit ist natürlich Mist. Und nochmal zu den "beyond the rail"-OpAmps: Die sehen ja soweit gut aus. Nun kommt das nächste Problem. Normalerweise stellt man ja bei einem OpAmp den Verstärkungsfaktor ein, indem man den Ausgang auf den negativen Eingang rückkoppelt. Wenn jetzt aber beide Eingänge vom Potential viel höher liegen, als der Ausgang je werden kann, ginge das ja schon wieder nicht mehr. Vielen Dank und Gruß Martin
Nur nochmal ein Schaltplan, um das Problem plausibel zu machen.
-------- R1 -------------- +35V | | R R | | | | |-----------)------- | | OPV HauMichTotIrgendwas | |------- | | R R | | -------------------------- GND Das Selbe für -35V noch mal.
@Gast: Diese Idee hatte ich ja auch schon. Aber das geht leider nicht, wie drei Beiträge weiter oben von mir schon dargelegt. Die Toleranzen der Widerstände machen die Abweichung der Spannung deutlich größer als das Nutzsignal am Spannungsteiler. Ich bräuchte dazu 0,01% (!!)-Widerstände, und die kann ich mir nicht leisten :-) Edit: Man könnte mit einem Spindeltrimmer das ganze so justieren, dass bei I=0 die Spannungen gleich sind. Aber dann muss man wieder was justieren... Nur als Notlösung. Ich hab grad bissel rumgelesen und bin auf den ISL24021 (http://www.intersil.com/data/fn/fn6637.pdf) gestoßen. Das ist ein Beyond-The-Rail-OpAmp mit "unity gain". Kurze Frage: Heißt das, dass die Ausgangsspannung immer genau der Differenz der Eingänge entspricht, auch wenn man keinen Rückkopplungswiderstand zwischen Ausgang und negativem Eingang hat (den man ja sonst braucht, um auf einen definierten Verstärkungsfaktor von z.B. 1 zu kommen)? Wenn ja: Kennt jemand noch einen anderen OpAmp mit den beiden genannten Eigenschaften? Er braucht nicht so große Ströme abzugeben und sollte möglichst nicht so teuer und kein SMD sein. Vielen Dank Martin
Martin B. schrieb: > Die Toleranzen der > Widerstände machen die Abweichung der Spannung deutlich größer als das > Nutzsignal am Spannungsteiler. Dann nimmst Du statt der zwei Widerstände je einen Spindeltrimmer, da bleibt das Teilungsverhältnis mit der Temperaturänderung ziemlich stabil. Martin B. schrieb: > Die Toleranzen der > Widerstände machen die Abweichung der Spannung deutlich größer als das > Nutzsignal am Spannungsteiler. Mit Trimmern nicht mehr relevant.
mhh schrieb: > Dann nimmst Du statt der zwei Widerstände je einen Spindeltrimmer, da > bleibt das Teilungsverhältnis mit der Temperaturänderung ziemlich > stabil. Ok, so kann man das natürlich machen. Dann müsste man nur einmal einen Abgleich durchführen. Danke für den Vorschlag. Lieber wär mir jedoch trotzdem noch die Variante mit dem "Beyond-The-Rail"-OpAmp. Hat jemand eine Idee, wie ich mit einem solchen ein genau definiertes Verstärkungsverhältnis hinkriege, wenn nicht wie üblich einer der Eingänge auf Masse liegt?
Hallo, ich habe jetzt die Variante mit den Spindeltrimmer-Spannungsteilern mal in meinen Schaltplan eingezeichnet. Kann mal bitte der ein oder andere drüber gucken, ob das so funktioniert? Beide Ausgänge haben jetzt Strom- und Spannungsbegrenzung. Die Bauteile haben noch keine Werte, da trage ich noch passende ein. Der erste OpAmp in jedem Zweig ist ein Differenzierglied, der zweite ein nicht-invertierender Verstärker, dessen Verstärkungsfaktor über den Trimmer eingestellt werden kann. Dies soll so geschehen, dass genau bei Überstrom die LED im Optokoppler erstmals leuchtet. Was die Optokoppler letztlich machen, sieht man hier nicht. Sinngemäß sind die vier Opto-Transistoren parallel geschaltet, und wenn diese Einheit leitfähig wird, werden die PWM-Pulse schmaler. Vielen Dank und Gruß Martin
Es gibt extra ICs für die Highside Strommessung. Da ist dann auch ein OP drin, der bis ganz an die Versorgung ran messen kann. Umgesetzt wird das dann in einen Strom, den man relativ leicht in eine Spannung relativ zu GND umsetzen kann, oder gleich per Optokoppler überträgt. Man kan sich die Schaltung auch selber aufbauen mit eine passenden OP und einen Transistor. Etwas Problematisch wird höchstens wenn die Spannung sehr kleine wird (z.B. unter 5 V). Für die negative Seite kenne ich keine solchen ICs, da ist es aber realtiv leicht einen OP für Single Supply zu finden und das einzeln aufzubauen. Bei der Schaltung könnte man ggf. auch die Stromstärke induktiv abgreifen, direkt hinter dem Trafo, oder an den Drosseln hinter den Dioden. Wobei mir da eigentlich je eine extra Diode fehlt, als "Freilaufdiode".
Hallo Ulrich, vielen Dank für den Hinweis. Beim Googeln nach "Highside Current Sensing" gibt es viele fertige ICs (hätte ich auch selbst drauf kommen können ^^). Bisher sind die leider alle SMD (wär zur Not auch kein Problem), und gingen auch nicht für den negativen Zweig. Deinen Tipp, die Schaltung stattdessen diskret aufzubauen, habe ich ja in meinem oben genannten Schaltplan quasi befolgt. Die Lösung wäre ganz gut: billig, nur ein IC und kein SMD. Würde sie denn funktionieren? Oder habe ich einen Denkfehler gemacht? Wo fehlen deiner Ansicht nach die "Freilaufdioden"? An den Drosseln nach dem Trafo? Oder am Trafo selbst? Am Trafo würden die ziemlich schnell gegrillt, da es hier ja um ein Netzteil mit knapp 1000 Watt geht... Und bei 100kHz Schaltfrequenz ist es auch nicht ganz trivial, induktiv den Strom an der Drossel zu messen. Gruß Martin
Hallo, ich glaube ich hab mein Problem nach ewigem Rumgesuche jetzt selbst gelöst. Ich habe den tollen OpAmp LT1990 gefunden. Der verkraftet an seinen Eingängen Potentiale von +-200V relativ zur Versorgungsspannung und hat eine fest auf 1 oder 10 eingestellte Verstärkung. Damit kann ich nun sowohl im positiven als auch im negativen Zweig die Spannung am Shunt verstärken. Bei Interesse: http://cds.linear.com/docs/Datasheet/1990fb.pdf Trotzdem würde mich noch interessieren, ob jemand in diesem Teil noch grobe Design-Fehler sieht. Vor allem, wo die vorhin erwähnten "Freilaufdioden" fehlen könnten. Viele Grüße Martin
Es sollte besser gehen, wenn da noch zusätzliche Dioden wären, von dem Punkt zwischen den Dioden und den Drossen zur Ausgangsmassen (Pin 5 des Traofs). Bei vielen Schaltplänen sind die Dioden drin. Es hängt von der Kurvenform am Trafo und dem Wert der Drosseln ab, ob die extra Dioden was helfen. Bei einem Resoanten Trafo wird es wohl nicht viel helfen, bei einem Rechteckbetrieb, können die Dioden schon etwas helfen. Der Strom druch die Drossel will ja weiterfließen jetz geht das über die Dioden ggf. auch dann noch wenn die Spannung am Trafo schon das falsche Vorzeichen hat. An den Ausganag sollten auch noch Kondensatoren/Elkos. Wenn so einer den Verbraucher abzieht, gibt es wegen L1 bzw L2 einen Überspannungspuls.
Ich hab genau das gleiche Problem: Hab ein Doppelnetzteil gebaut und nun soll eine Strombegrenzung her. Außerdem eine dem Strom proportionale Spannung um sie auf einer digitalen Anzeige auszugeben. Am Ende dieses Threads gibts eine Schaltung die ich probeweise aufgebaut habe und die gut funktioniert: Beitrag "ASC715 Hallsensor" Sie kann exakt genauso auch die Spannung im negativen Zweig messen; diese muss dann nur noch invertiert werden.
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