Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik high-side Strommessung low voltage OP?


von Herbert T. (Gast)


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Hallo,

ich möchte in meiner Schaltung einen Strom in der "high-side" messen. 
Ich möchte dafür einen 1Ohm-Widerstand als Shunt verwenden. Zur 
Strommessung soll der Operationsverstärker LM 358 in 
Differenzier-Verschaltung herhalten.

Jetzt die Herausforderung: Die Spannung auf der High-side ist 36V, der 
OP kann allderings nur 32V maximal verkraften. Fällt jemandem ein, wie 
man...
1. diesen OP über 36V versorgen kann (z.B. positive supplyvoltage an 36V 
und negative Supplyvoltage nicht an GND, sondern an einer anderen 
Spannung)?
2. die Ausgangsspannung der Strommesung gegen GND referenziere?

Gruß
Herbert

von MaWin (Gast)


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> Zur Strommessung soll der Operationsverstärker LM 358 in
> Differenzier-Verschaltung herhalten.

Falscher Ansatz.

LT1490.

Oder noch besser:

ZXCT1009

Kann man auch mit diskretem OpAmp aufbauen,
der Spannung in Höhe seiner Versorgungsspannung
messen kann, wie TL071, LF356.

von Harald Wilhelms (Gast)


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Herbert T. schrieb:
> Hallo,
>
> ich möchte in meiner Schaltung einen Strom in der "high-side" messen.

Warum? Wenn Du in der Masseleitung misst, ginge das selbst mit dem
Billich-358. :-)

> Ich möchte dafür einen 1Ohm-Widerstand als Shunt verwenden. Zur
> Strommessung soll der Operationsverstärker LM 358 in
> Differenzier-Verschaltung herhalten.

Der kann nicht nahe der Plus-Schiene messen. Da brauchst Du einen
R2R-Verstärker.
Gruss
Harald

von Herbert T. (Gast)


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entschuldigt die späte Antwort.

Ich darf leider keinen anderen Verstärker nehmen. Ist durch 
Firmenpolitik leider so vorgeschrieben, dass es dieser OP sein soll. 
Daran kann ich nichts ändern.
In der Masseleitung oder low-side würde ich auch gern messen, aber auch 
das ist durch Firmenpolitik festgelegt.
Es soll eine high-side Messung mit dem LM358 sein.

Gibt es da nicht die Möglickheit, den Ground für den OP anzuheben, damit 
ich ihn über +36V vesorgen kann?

von Harald Wilhelms (Gast)


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Herbert T. schrieb:
> entschuldigt die späte Antwort.
>
> Ich darf leider keinen anderen Verstärker nehmen. Ist durch
> Firmenpolitik leider so vorgeschrieben, dass es dieser OP sein soll.
> Daran kann ich nichts ändern.
> In der Masseleitung oder low-side würde ich auch gern messen, aber auch
> das ist durch Firmenpolitik festgelegt.
> Es soll eine high-side Messung mit dem LM358 sein.
>
> Gibt es da nicht die Möglickheit, den Ground für den OP anzuheben, damit
> ich ihn über +36V vesorgen kann?

Dann musst Du eine zusätzliche Spannungsversorgung bereitstellen,
die oberhalb Deiner Plusschiene liegt. Einen völlig veralteten
Billich-OPV als Standard vorzuschreiben, ist natürlich schon etwas
seltsam. Wird bei Euch dann auch demnächst per Verordnung das
Ohmsche Gesetz abgeschafft?
Gruss
Harald

von geb (Gast)


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Was ist das denn für eine Firma? Die wollen dich wohl verarschen! Deine 
Aufgabe ist ungefär so : Entwickeln sie Holzräder mit denen wir mit 
unserem Ferrari genausoschnell fahren können wie mit den Originalreifen.
Im Ernst: für high side Strommessung gibt es eine Reihe von extra dafür 
entwickelten BT.Die sind nicht viel teurer als der LM358 und haben einen 
grossen Vorteil: Sie funktionieren im allgemeinen problemlos und es 
braucht keine Doktorandenarbeit um das zu realisieren.

Grüße

von Harald Wilhelms (Gast)


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geb schrieb:
> Was ist das denn für eine Firma? Die wollen dich wohl verarschen! Deine
> Aufgabe ist ungefär so : Entwickeln sie Holzräder mit denen wir mit
> unserem Ferrari genausoschnell fahren können wie mit den Originalreifen.

Nun, als Lehrling hat man mich auch zur Werkzeugausgabe geschickt, um 
ein verstellbarea Augenmaß zu holen. :-)
Gruss
Harald

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Herbert T. schrieb:
> Gibt es da nicht die Möglickheit, den Ground für den OP anzuheben,
> damit ich ihn über +36V vesorgen kann?
Ja, gibt es. Das verleitet mich aber dann sofort zur Frage:
Murks ist in der Firmenpolitik erlaubt und vorgrschrieben?

Der LM358 ist ein nixiger alter OPAmp, dem ich keine halbwegs genaue 
Strommessung ohne Abgleich zutraue.

Warum nimmst du nicht einfach 2 Spannungsteiler, um dann im 
Gleichtaktbereich des Opamps zu bleiben?
So etwa:
1
       40V
2
  -----o----SHUNT----o------
3
       |             |
4
       |             |
5
       R             R
6
       |             |
7
       |             o----R-----.
8
       |             |          |               
9
       |             '-|-\      |      
10
       |  20V          |   >----o---         
11
       o---------------|+/                          
12
       |                          
13
       R                          
14
       |                          
15
       |                          
16
      ---

von GB (Gast)


Angehängte Dateien:

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Herbert T. schrieb:
> 2. die Ausgangsspannung der Strommesung gegen GND referenziere?

Ja, geht mit Hilfe eines Stromspiegels, siehe die angehängte Application 
Note.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Da wäre es aber einfacher, einen fertigen High Side Current Monitor zu 
nehmen...
http://www.linear.com/product/LTC6101
http://lmgtfy.com/?q=High+Side+Current+Monitor

von GB (Gast)


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Lothar Miller schrieb:
> Da wäre es aber einfacher, einen fertigen High Side Current Monitor zu
> nehmen..

Klar wäre das einfacher, war aber nicht gefragt...

Ausserdem sind die Kosten für einen High-Side Current Monitor bedeutend 
höher.

Nehmen wir an, wir benutzen Transistoren mit matched Pairs in einem 
Gehäuse wie die BCM61B (NPN) und BCM62B (PNP) in Verbindung mit dem 
LM358, so reden wir über einen Preis von ca. 0,30€ für die Schaltung, 
der LTC6101 kommt dagegen auf 1€.

von Purzel H. (hacky)


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Da geht's dann um ein paar tausend Stueck. Denn die Einsparung fuer eine 
paar hundert haben wir mittlerweile verschnorrt.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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GB schrieb:
> so reden wir über einen Preis von ca. 0,30€ für die Schaltung,
> der LTC6101 kommt dagegen auf 1€.
Klar wäre das billiger, war aber nicht gefragt...  ;-)

Ich möchte aber behaupten, dass die restlichen 70 Cent locker vom 
zusätzlichen Platinenplatz und vom anschliessend nötigen Abgleichprozess 
aufgefressen werden. Aber das war auch nicht gefragt...

Insgesamt sind die Rahmenbedingungen (muss LM358 sein!!!) ungünstig für 
eine optimale Lösung.

von MaWin (Gast)


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> Murks ist in der Firmenpolitik vorgrschrieben?

Offenkundig.

> Der LM358 ist ein nixiger alter OPAmp, dem ich keine
> halbwegs genaue Strommessung ohne Abgleich zutraue.

Auch mit Abgleich nicht.

       40V
  -----o----SHUNT----o------
       |             |
       |             |
       R             R
       |             |
       |             o----R-----.
       |             |          |
       |             o-|-\      |
       |  20V        | |   >----o---
       o-------------(-|+/
       |             |
       R             R
       |             |
       |             |
      ---           ---

Diese Schaltung würde nicht nur den Spannungsabfall am SHUNT
in den Messbereich des LM358 transportieren, sondern erlaubt
im Gegensatz zur Originalschaltung auch die Verstärkung des
Spannungsabfalls.

Wenn man die Schaltung aber mit den Toleranzen des üblichen
Widerstände und den LM358 durchrechnet, erfährt man, daß die
Schaltung schon durch die üblichen Widerstandstoleranzen
nicht funktionieren wird, und selbst wenn man abgeglichene
Widerstände verwendet nur eine sehr miese Messgenauigkeit
liefert.

Als Mitarbeiter kann man in so einer Firma nur sage, ihr
wollt es so, ihr kriegt es so, und sich schon mal eine
bessere Firma suchen.
Keine Frage, billig ist wichtig, die Lösung muß so billig
wie möglich sein, aber das wird sie nicht in dem man eine
Handvoll Widerstände spendiert, sondern in dem man die
richtige Schaltung verwenden würde, wie

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

aber dafür braucht man high side messende OpAms wie TL071
(die meisten JFET-OpAmps) oder over-the-top messende wie
CA3140.

http://electronicdesign.com/article/power/what-s-all-this-error-budget-stuff-anyhow-12629.aspx

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