Highside Current Sense mit diskreten Bauteilen

BMK Gast #1982730
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Es geht um das folgende Schaltbild (Bild 1) :

http://www.diodes.com/zetex/_pdfs/5.0/pdf/ZE0435_d.pdf

Klar ist, dass die jeweiligen Transistor-Pärchen möglichst identische
Parameter und Temperatur-Gleichheit haben sollten.

Hierzu eignen sich imho die bei Reichelt erhältlichen Typen:

http://www.reichelt.de/?ACTION=3;ARTICLE=18583;
http://www.reichelt.de/?ACTION=3;ARTICLE=18582;

also der BCV62 als PNP Doppel-Transistor (oben)
und der BCV61 als NPN Doppel-Transistor (unten)

Einsatz wäre z.B. in einem Buck-Konverter mit Strom-Regelung.
Nehmen wir mal einen Strom von 3A. Hierfür setze ich mal für
den Shunt R2 einen Wert von 20 mOhm. Für R1 nehme ich mal 100 Ohm
und für R3 = R4 1kOhm.

Gemäß der von ZETEX angegeben Formel 'Usense * R4/R3' hätte ich
dann eine Verstärkung von 10 und die 60mV an R2 bei 3A müssten dann
an R4 eine proportionale Spannung von 600mV zur Folge haben.
Also bestens geeignet für einen Komparator zur 2-Punkt Regelung.

Ich erwarte hier jetzt auch keine super Linearität ab 0,0A, aber
die 3A (+-20%) sollten hier schon in einem Spannungsbereich 6...20V
mit mit ein paar Prozent Genauigkeit wiedergegeben werden können.

Fragen: Ist die Wahl der Komponenten so ok (0,6mA Spiegel-Strom)?
Kann man das Gebilde anstelle eines INAxxx gleichwertig einsetzen?
Wie ist das Zeitverhalten; etwa bei 300kHz Arbeitsfrequenz?

Wäre nett, wenn da jemand näheres zu dieser '33ct-Lösung' sagen täte.
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MaWin Gast #1982766
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> Hierzu eignen sich imho die bei Reichelt erhältlichen Typen

Die sind keine Matches Pairs.

Mit OpAmp und MOSFET wird die Schaltung genauer und nachbausicher

 --+-----R------+--
   |            |
   1k           |
   +---------+  |
  S|    /-|--+  |
   I|--<  |     |
   |    \+|-----+
  20k
   |
  GND

Dieses Dokument
evaluate the specifics of using current mirrors for high-side current 
measurement in ... Wilson current mirrors. high-side mirror – FMMT558 
transistor pairs ...
nec2009.jinr.ru/docs/2/Novel%20current%20mirrors%20application.ppt
könnte Info bieten, aber Google warnt vor verseuchtem Inhalt, man müsste 
das NEC-Original finden.
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Ulrich Gast #1982905
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Die Lösung mit 2 Stromspiegeln ist schon recht schnell, die 300 kHz 
sollten da kein Problem sein, zumindest bei etwa höherem Strom - nicht 
gerade nahe 0 A. Die genannten Doppeltransistoren sind auch nicht so 
schlecht - die sind halt genau als Stromspiegel gedacht.

Das Verhalten bei kleinen Spannungen am Shunt müsste man ggf. noch mal 
per Simulation prüfen. 60 mV sind schon nicht so viel.


Von der Genauigkeit werden die INAxxx und die Schaltung mit dem OP 
besser sein, aber nicht unbedingt bei 300 kHz.
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BMK Gast #1983673
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Hallo Leute, danke für die Antworten.

Mit OpAmp + MOSFET oder auch mit INA wird die Schaltung
sicherlich genauer, aber auch teurer und eher langsamer.

Vor allem braucht man einen OpAmp, der den Spannungsbereich
6....20V abdeckt und auch noch schnell ist. Könnte kosten.

Bei den genannten Doppeltransistoren BCV62 / BCV61 ist im
Datenblatt Punkt 1.2 die Angabe 'matched pairs' zu lesen.
Da wüsste ich mal gerne, wie MaWin zur gegenteiligen Aussage kommt.

Ansonsten wird wohl erst ein Test klären, ob das das Gebilde den
Strom hinreichend genau abbildet und ob die 60mV am Shunt reichen.
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MaWin Gast #1983792
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> wie MaWin zur gegenteiligen Aussage kom

IC1/IE2 current matching IE2 = −0.5 mA; VCE1 = −5 V; 0.7 - 1.3

Glatt 30% Abweichung.

Das MAT03 matched pair hält z.B. 0.2% ein.

Auch sind Angaben zu Vos und Vtcos nicht im Datenblatt.
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BMK Gast #1983833
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MaWin wrote:

>IC1/IE2 current matching IE2 = −0.5 mA; VCE1 = −5 V; 0.7 - 1.3

yepp, verstehe. Der 2. Transistor kann also statt 0,5mA
im Extremfall 0,35...0,65mA als Spiegelstrom haben.
Ist wohl ein Tribut an 'Low-Cost'

Nunja, wenn dieser fertigungsbedingte Offset konstant bleibt,
was ja durch die Temperaturgleichheit zu erwarten ist,
kann man den gewünschten Ausgangsstrom trimmbar gestalten
und hat dann eine schnelle und kostengünstige Lösung.
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glotzer Gast #1984381
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Sowas in der Art hab ich für mein Doppelnetzteil aufgebaut, s. Anhang 
(in der Mitte wo "Stromspiegel" drüber steht), für positive und negative 
Spannungen. Funktioniert recht gut. Kannst auch bei Google "AVR power 
meter" eingeben da findest Du eine Schaltung für Strom+Leistungsmessung 
mit LCD die auch auf dem Prinzip beruht. Man sollte hier Mosfets nehmen 
da bei dieser Schaltung sonst der Basisstrom das Resultat verfälscht 
(dessen Spannungsabfall kann der OP nicht sehen). Wenn man LT1001 o.ä. 
verwendet spart man sich sogar die nervige Offset-Kompensation.
Angehängte Dateien:
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