mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Problem mit Schaltung zur Strombegrenzung, OP stirbt


Autor: Klaus (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo zusammen,

ich habe eine Schaltung zur Strombegrenzung im Internet gefunden und 
aufgebaut, so wie die simulierte Schaltung im Anhang.
In der Simulation funktioniert alles wunderbar, und auch in der Realität 
begrenzt die Schaltung den Strom zu Beginn auf ca. 300mA.

Das Prinzip basiert ja darauf, dass die Spannung von R4 mit der 
Referenzspannung von LT1009 (2,5V) verglichen wird und daraufhin der 
Mosfet auf oder zu gesteuert wird.

Mein Problem ist nun: Wenn ich den Widerstand R6, der meine Last 
darstellt während des Betriebs der Schaltung entferne, also einen 
Kurzschluss quasi aufhebe, sollte der Mosfet ja wieder aufsteuern und 
die 5V am Ausgang wieder freigeben. Bei mir ist es allerdings so, dass 
dabei der OP kaputt geht und einen internen Kurzschluss macht.

Was ich bisher nicht hatte war ein Abblockkondensator am OP, aber ich 
habe jetzt schon drei zerschossen und habe keinen mehr zum ausprobieren, 
außerdem möchte ich eigentlich keine weiteren als Testobjekte 
investieren.

Hat jemand eine Anhung woran der OP stirbt? Die Simulation mit LTSpice 
hat mir bisher keine Anhaltspunkte gegeben, alle Spannungen und Ströme 
sind unproblematisch.

Vielleicht kennt sich ja jemand hier so gut aus, dass er mir einen Tipp 
geben kann.

Gruß
Klaus

Autor: Alexander S. (boostar)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
1. dritter Pin der Referenz nicht angeschlossen. Muß der nicht auf die 
Kathode damit Du 2,5V bekommst?
2. NMOS falsch herum drin.
3. Wenn 1 und 2 befolgt werden -> instabil
   weil: Strom größer, U_R4 größer, U an OP- sinkt, OP gibt mehr Gas und 
steuert den Transistor mehr auf.
Lösung: + und - am OP vertauschen.
Ansonsten: verkraftet der OP bis zu Ub am - Eingang?
Ist übrigens eine nette Idee zur highside Messung mit nur einem OP - muß 
ich mir merken.

Autor: Klaus (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Alexander,

Ja, der OP ist ein Rail to Rail, der kann Betriebsspannung am Ausgang.
Zu deinen Anregungen: es ist ein P-Mosfet, daher ist die Schaltung, wenn 
sie noch funktioniert stabil. Solange der OP noch ok ist geht das ganze 
ja auch. Bei der Referenz setze ich in Wirklichkeit eine ZR4040-2.5 ein, 
die hat nut zwei Anschlüsse, also daran liegt es auch nicht, und die 
Simulation funktioniert wunderbar.

Mein Problem ist nur das Sterben des OPs, wenn ich den Strompfad 
öffne.(hier ja im Prinzip den Kurzschluss über den 1Ohm Widerstand)

Dann gibt der OP auf und macht nur noch Wärme :-(

Gruß
Klaus

Autor: yalu (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wie sieht die Spannungversorgung aus? Könnte es sein, dass die
Versorgungsspannung zu dicht bei 7,5V (dem Maximum für den OP347)
liegt, und dass du ein geregeltes Netzgerät verwendest? Möglicherweise
regelt das Netzgerät beim plötzlichen Entfernen der Last nicht schnell
genug nach, so dass die Spannung kurzzeitig über 7,5V steigt. Auch die
Leitungsinduktivität einer langen Stromversorgungsleitung könnte eine
Rolle spielen, da du keinen Blockkondensator hast, der die Energie
dieser Induktivität kurzfristig aufnehmen könnte.

Autor: Klaus (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo yalu,

ausprobiert habe ich das mit 5V. Aber mit dem geregelten Netzteil hast 
du recht. Kann ich jetzt nicht ganz ausschließen, dass es so passiert, 
wie du sagst.
Reicht ein Abblockkondensator von 100nF, um das zu verhindern? Könnte 
ich das dann nochmal riskieren es auszuprobieren?

Autor: yalu (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Um den Effekt der Leitungsinduktivität zu eliminieren, sollten 100nF
ok sein.

Falls das Netzgerät die Ursache ist, hängen die Gegenmaßnahmen davon
ab, wie hoch und wie lange die Spannungsspitze ist. Ich habe schon
Billignetzgeräte erlebt, bei denen das eingebaute Drehspulinstrument
trotz seiner Trägheit Spannungsüberhöhungen um den Faktor 2 bis 3
angezeigt hat. Diese Spitzen sind offensichtlich so heftig, dass man
sie mit einem Kondensator endlicher Größe nicht mehr wegbügeln kann

Falls du ein Speicheroszi zur Hand hast, kannst du die durch das
Netzgerät verursachten Spannungsspitzen zerstörungsfrei messen, indem
du über die gleiche Leitungslänge wie bisher einen Widerstand von 15
Ohm (ergibt 333 mA) direkt (ohne deine Stromreglerschaltung)
abwechselnd anschließt und wieder entfernst.

Zur Sicherheit und falls sich das Netzgerät tatsächlich als Bösewicht
herausstellen sollte, kannst du die Versorgungsspannung zusätzlich mit
einem 7805-Längsregler in üblicher Beschaltung (ca. 47µF an dessen
Eingang und ca. 100nF an dessen Ausgang) stabilisieren. Der sollte
Stromsprünge von 300mA schnell genug ausregeln können.

Autor: Alexander S. (boostar)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hoppla, ich hab mich mit dem MOSFET verschaut. Dann stimmts natürlich 
und die Invertierung muß nicht sein.
Dann weiß ich auch nicht weiter als:
Bessere Versorgung des OP ausprobieren, evtl noch am - Eingang filtern 
damit da die Spannungsspitze nicht zuschlägt.

Autor: Tobi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Nur mal so:

Der OP arbeitet als Komparator, d.h., der würde hier doch im Falle der 
Strombegrenzung "hacken". Also wenn der Strom zu hoch--> Transistor 
hochohmig --> Strom zu niedrig --> Transistor auf, usw.
Ich sehe am Ausgang keinen Kondensator, der sowas verhindern würde.

Autor: Stefan (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Der OP arbeitet als Komparator,
???
Komparator bei negativer Rückkopplung...
... hab ich was verpasst?

Autor: Tobi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Welche Rückkpolung? Der 47k ist als "Pull - Up" für den MOSFet zu sehen.

Autor: Alexander S. (boostar)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Erstens sind in der Rückkopplung 1k2 + 47k und zweitens sind 0 Ohm auch 
einee Rückkopplung.

Autor: Klaus (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Also ein Hacken habe ich nicht gesehen. In der Simulation funktioniert 
es wunderbar. Und in der Realität bin ich nicht merh zum Messen mit dem 
Oszilloskop gekommen, da mir ja wie gesagt meine OPs ausgegangen sind.
Einer mit RailtoRail Eingang muss es ja sein.

Autor: Tobi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Also für mich ist's keine Rückkopplung. Es wird ja auch nichts 
verstärkt. Aber sei's drum, um das geht's ja auch gar nicht.

@Klaus:

Das System wird schwingen, vielleicht mag das der OP nicht. Das wollte 
ich eigentlich sagen.

Autor: yalu (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Tobi:

> Der OP arbeitet als Komparator, d.h., der würde hier doch im Falle
> der Strombegrenzung "hacken".

Das würde er, wenn er als Schmitt-Trigger (also mit einer Mitkopplung)
geschaltet wäre. In dieser Schaltung gibt es aber eine Gegenkopplung,
auch wenn sie nur indirekt ist: Sie geht vom Ausgang des OPAs über R5
und den MOSFET (mit parallelgeschaltetem R8) an den invertierenden
Eingang.

Du bist der irrigen Annahme erlegen, dass im Gegekopplungszweig eines
Operationsverstärkers keine weiteren aktiven Bauteile liegen dürfen.

> Das System wird schwingen, vielleicht mag das der OP nicht. Das
> wollte ich eigentlich sagen.

Schwingen tut die ganze Sache dann, wenn in der gesamten Schleife eine
Phasendrehung von 180° entsteht. Das könnte bspw. dann der Fall sein,
wenn der MOSFET zu langsam oder die Frequenzkompensation des
Operationsverstärkers nicht an die Schleifenverstärkung angepasst ist.
Ich vermute aber, dass das in dieser Schaltung nicht das Problem ist.
Das ist aber nur eine Vermutung ;-)

Autor: HildeK (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Sie geht vom Ausgang des OPAs über R5
>und den MOSFET (mit parallelgeschaltetem R8) an den invertierenden
>Eingang.

R5 könnte auch 0 sein und R8 weggelassen werden - sie haben für die 
grundlegende Funktion keine Bedeutung.
Das Ganze ist einfach so zu betrachten, als ob der OPA noch einen 
p-Kanal Source-Folger nachgeschaltet hätte. Der Ausgang ist dann die 
Source des Fets und damit ist er voll gegengekoppelt, dieser ist ja auch 
an den +E des OPAs angschlossen. Denkt man sich jetzt den FET noch in 
den OPA als internen Treiber hinein, dann wird es völlig klar. Ein 
einfacher Spannungsfolger.
Die Last ist R4, eben nach +VCC gehend, und R6 könnte auch ein 
Kurzschluss sein und trägt zu der Betrachtung auch nichts bei.
Der OPA (mit FET) versucht einfach, die an R3 liegende Spannung an R4 
auch einzustellen.

Das Problem von Klaus ist meiner Vermutung nach sein Netzteil, dass bei 
plötzlicher Wegnahme der Last kurzzeitig zu weit aufregelt und dabei 
eine Spitzenspannung liefert, die der OPA nicht verträgt.
Da stimme ich 'yalu' (19.06.2008 10:41) völlig zu.

>Das System wird schwingen, vielleicht mag das der OP nicht. Das wollte
>ich eigentlich sagen.
Es kann schon schwingen - aber selbst wenn, dies würde den OPA nicht 
umbringen.

Autor: Kurt Bindl (kurt-b)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
HildeK wrote:
> Das Problem von Klaus ist meiner Vermutung nach sein Netzteil, dass bei
> plötzlicher Wegnahme der Last kurzzeitig zu weit aufregelt und dabei
> eine Spitzenspannung liefert, die der OPA nicht verträgt.
> Da stimme ich 'yalu' (19.06.2008 10:41) völlig zu.
>


Was nicht unbedingt so stimmen muss.

Beim schnellem Abschalten des Stromes entsteht eine Induktionsspannung.
Diese kann, besonders wenn R4 ein Drahtwiderstand ist, hohe Werte 
annehmen.
Diese Spannung zerschiesst möglicherweise den OP über den Minus-Eingang.

Abhilfe wäre ev. ein Längswiderstand zum - Eingang.
Dadurch haben dann die internen Schutzdioden eine Chance zu 
überleben/einzugreifen.


Kurt

Autor: Arno H. (arno_h)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ein Längswiderstand wie von  Kurt Bindl vorgeschlagen wäre auch meine 
erste Massnahme. Der FET erscheint mir auch nicht gerade optimal, ein 
Logiclevel-FET wäre hier imho besser. Ebenso gibt es bestimmt welche mit 
geringeren Kapazitäten und weniger RDSOn.

Arno

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.