Guten Morgen zusammen!
Ich benötige mal eure Hilfe. Ich möchte gerne einen aktiven Stromausgang
realisieren, der mir zwischen 0-30mA ausgibt - als Konstantstromquelle.
Diesen Strom muss ich High-Side messen. Die Spannung beträgt bis zu 30V,
was die Schaltung etwas erschwert. Jetzt habe ich mir schon etliche
Circuit-Collections zur High-Side-Strommessung angesehen und bin somit
auch bei vielen diversen Bausteinen gelandet, wie z.B. den INA138/139
und Konsorten.
Nur meine Frage ist: Kann man so etwas auch selber relisieren? Mit
Standardbauteilen, wie 5V OpAmps? Mir ist klar, dass das Problem die
große Common-Mode-Eingangsspannung an dem OP ist. Und sicherlich kosten
die fertigen Bausteine daher auch relativ viel, weil sie damit umgehen
können.
Gibt es dennoch irgendwie eine Variante, oder einen Ansatz, wie ich das
mit Standard-Bauteilen hinbekomme? Die initiale Genauigkeit ist nicht so
wichtig, ich kann das ja quasi kalibrieren.
Ich wäre für ein paar Denkanstöße in die richtige Richtung sehr dankbar.
Alternativ: Hat jemand schonmal so einen Baustein eingesetzt und hat
ggf. eine super Low-Cost-Variante für mich? Die INAs kosten alle über
€2,00. :-\
Gruß und danke!
Chris schrieb:> Figure 15 zeigt eine High-Side Messung mit OPV und Transistor
Die Funktioniert beim LM358 nur wenn die Versorgung des OP 2V größer ist
als die Versorgung der Last. (siehe auch Fußnote)
Beim TL062 oder TL082 und derselben Schaltung kann man an der high-Side
(bei Raumtemperatur) bis zur Versorgung messen.
Gruß Anja
Ich habe ein ähnliches Problem:
Strommessung, High-Side aber bei <60V (ungeregelt).
Habe mir einige Spezialisten dafür angeschaut, aber die Bezahlbaren
(nicht Hallsensorisch) hören alle bei 60V oder noch weniger auf.
Am liebsten wäre mir jemand mit <=80V.
So, also ich habe jetzt gerade dieses Schaltbild in TINA umgesetzt und
simuliere das gerade mal ein wenig.
Jetzt habe ich mal generell dazu ein paar Fragen. Die Werte kann ich ja
eigentlich beliebig wählen. Bei meinem kleinen Strom von nur 30mA kann
ich als Shunt ja auch ruhig 10R nehmen, dann habe ich einen maximalen
Spannungsabfall von 300mV. Oder hat das einen Nachteil?
Wie ist es mit den anderen Widerständen? Mit R3 bestimme ich ja nur, wie
groß meine Ausgangsspannung wird. Nehme ich z.B. 100R für R2, so fließt
durch diesen ein Strom von 3mA, damit Potentialgleichheit zwischen den
OP-Eingängen besteht. R2 reglet also letztendlich nur, wieviel Strom ich
verbrate, oder nicht? Und gleichzeitig auch, wie niederimpedant mein
Vout ist, oder sehe ich das falsch?
Gibt es dafür eine genaue Berechnungsformel? Der Strom durch R2 ist ja
nicht gleich dem Strom durch R3, da ja noch der Strom der Basis des
Transistors hinzukommt.
Frank schrieb:> dann habe ich einen maximalen> Spannungsabfall von 300mV. Oder hat das einen Nachteil?
Du solltest sogar mindestens 200mV verwenden da sonst der Offset des OP
(bis 10 mV) das Ergebnis zu sehr verfälscht. 300 mV sind ok.
Frank schrieb:> Mit R3 bestimme ich ja nur, wie> groß meine Ausgangsspannung wird.
Das Verhältnis R3/R2 bestimmt die Verstärkung.
Frank schrieb:> R2 reglet also letztendlich nur, wieviel Strom ich> verbrate, oder nicht?
Stimmt. Allerdings wird die Leistung im Transistor verbraten.
Ich wähle R3 normalerweise so um die 2K2 - 5K1 und schalte dann noch
einen Serienwiderstand + Kondensator vor den ADC-Eingang.
Gruß Anja
Frank schrieb:> Gibt es dafür eine genaue Berechnungsformel? Der Strom durch R2 ist ja> nicht gleich dem Strom durch R3, da ja noch der Strom der Basis des> Transistors hinzukommt.
nimm einen Kleinsignal-FET wenn Du wegen der Bruchteile von Prozent
kalte Füße bekommst. Du wolltest doch sowieso kalibrieren oder? Die
Stromverstärkung des Transistors fällt dann in erster Näherung wieder
heraus.
Gruß Anja
Vielen Dank Anja.
So, noch eine Sache zum Abschluss. Habe jetzt mal spaßeshalber den R2
auf 1k gesetzt und ziehe als Last 20mA. Ergo habe ich einen
Spannungsabfall von 200mV am Shunt R1. Mit dem 1k-Widerstand müssten
doch jetzt 200uA fließen, damit hier ebenfalls ein Spannungsabfall von
200mV entsteht. Wieso gehen durch R2 jetzt über 800uA?
Was übersehe ich hier grad?
Übertreibe es aber nicht (widerstandsmäßig) mit dem Shunt. Er wirkt
sonst als "Bremsklotz" in der Stromregelung.
Die Messung des Ausgangsstromes ist eine Sache, ein rel. hoher
Widerstand im Last-/Regelkreis, eine andere.
Frank schrieb:> Was übersehe ich hier grad?
Der TL071 kann nicht bis Masse aussteuern.
ggf. noch einen Pull-Down an die Basis oder 2-3 Dioden in die
Basis-Leitung einbauen.
Ich habe mal nachgeschaut. In meiner Schaltung habe ich einen P-Kanal
FET BSS84 verwendet. (Die OP-Eingänge müssen dann vertauscht werden).
Die Gate Threshold-voltage hilft dann gegen die Aussteuergrenze des
TL062.
Gruß Anja
Super Anja!
Danke dir! Habe das jetzt auch mal mit dem FET probiert. Das ist
wirklich besser. Gibt es denn jetzt einen Richtwert für R2? Oder ist das
willkürlich? Irgendwelche Vor- oder Nachteile bei zu großen Werten?
Frank schrieb:> Irgendwelche Vor- oder Nachteile bei zu großen Werten?
Wie immer:
Vorteil: weniger Stromverbrauch, weniger Verluste im Transistor/FET
Nachteil: weniger Reaktionsgeschwindigkeit der Schaltung,
Empfindlichkeit gegenüber Leckströmen (z.B. ADC-Eingang) nimmt zu.
Gruß Anja
So, allerletzte Frage. Ich habe noch ein kleines Verständnisproblem
wegen dem OP. Das angehängte Schaltbild habe ich jetzt und sie
funktioniert.
Ich ziehe (bzw. die Last) Strom durch R1, wodurch eine Spannung über ihm
abfällt. Diese Spannung liegt jetzt (wegen dem PFET) am positiven
Eingang des OPs. Dies ist doch auch der Sollwert. Wieso kommt die
Spannung hier denn an +IN? Der PFET soll doch aufgesteuert werden, um
durch einen Stromfluss durch R2 den selben Spannungsabfall
hervorzurufen. Um einen Stromfluss im PFET zu bekommen, wird man sein
Gate-Potential doch verringern. Wieso sind die OP-Eingänge also so
beschaltet? Es ist ja richtig so, da es klappt, dennoch leuchtet mir das
jetzt grad nicht ganz ein.
Guten Morgen zusammen!
So, nachdem mir gestern hier so gut geholfen wurde, hoffe ich, dass ich
noch ein paar weitere Fragen zu meiner Schaltung stellen darf. Bitte
entschuldigt, wenn manches vielleicht für euch ein wenig blöd klingt,
aber ich bin noch nicht so besonnen mit Elektronik.
Gerade das Lesen vom Datenblatt bereitet mir Schwierigkeiten.
Ich habe meinen aktuellen Schaltplan nochmal angehängt. Nochmal zu
meinem Vorhaben: Ich möchte eine Konstantstromquelle bauen, die mir
0-30mA liefert. Die Eingangsspannung meiner Schaltung beträgt bis zu
30V.
Ich habe jetzt einen TL072 hier drin.
Dieser kann laut Datenblatt +/- 18V. Dort steht aber auch, dass die
Spannung bezogen auf den Mittenpunkt der Versorgung gilt. Meine
Untergrenze ist jetzt ja 0V. Kann ich dann bis 36V gehen?
Dann zur Eingangsspannung: "The magnitude of the input voltage must
never exceed the magnitude of the supply voltage or 15 volts, whichever
is less." Im Text steht auch, dass der TL072 bis an Vcc heran messen
kann. Ist jetzt trotzdem bei 15V Schluss? Oder gilt das jetzt auch für
die bipolare Versorgung? Ich habe ja quasi die vollen 30V an den Rails.
Jetzt zum Ausgang. Dieser kann ja nicht an die Rails heran. Lese ich aus
dem Datenblatt richtig, dass er nur 1,5V-3V unter die obere, bzw. soviel
oberhalb an die untere herankommt?
Was kann ich denn an die Eingänge legen? Wie ihr seht, gebe ich auf den
OP2 eine Spannung vor. Hier soll eine PWM dran, die zwischen 0 und 3V
einen DAC darstellt. Geht das jetzt überhaupt? Ist das der Parameter
"Common Mode Input Voltage Range"? Dann wären es ja quasi sogar 4V von
den Grenzen entfernt, oder sehe ich das falsch?
Ist das Konzept, welches ich hier gemacht hab dann überhaupt
praktikabel? Wie kann ich es realisieren, falls es nicht geht?
Bitte unterstützt mich ;-)
Danke euch
Frank schrieb:> Dieser kann laut Datenblatt +/- 18V. Dort steht aber auch, dass die> Spannung bezogen auf den Mittenpunkt der Versorgung gilt. Meine> Untergrenze ist jetzt ja 0V. Kann ich dann bis 36V gehen?
Nö, ich sehe das so: da der Eingang bis zur Versorgung hin ausgesteuert
wird ist die Versorgungsspannung in deiner Anwendung auf maximal 30V
begrenzt.
Ob du da jetzt 0V und 30V oder +15V und -15V hinschreibst ist dem OP
egal. Er hat ja keinen Masseanschluß wo er feststellen könnte wo 0V
tatsächlich ist.
Frank schrieb:> Was kann ich denn an die Eingänge legen? Wie ihr seht, gebe ich auf den> OP2 eine Spannung vor.
Für OP 2 brauchst Du einen der 0V = negative Versorgung am Eingang
verträgt.
Der TL072 ist hier nicht geeignet. Du könntest aber einen LM358
verwenden.
Ich frage mich aber wozu Du die Messung auf der High-Side brauchst wenn
auf der Lowside sowieso schon ein Shunt sitzt.
Gruß Anja
Anja schrieb:> Nö, ich sehe das so: da der Eingang bis zur Versorgung hin ausgesteuert> wird ist die Versorgungsspannung in deiner Anwendung auf maximal 30V> begrenzt.
OK, mich verwirrte nur halt dieser Satz:
Frank schrieb:> The magnitude of the input voltage must> never exceed the magnitude of the supply voltage or 15 volts, whichever> is less.Anja schrieb:> Für OP 2 brauchst Du einen der 0V = negative Versorgung am Eingang> verträgt.
Ja, das habe ich mir schon gedacht. Oder ich müsste das Potential
generell um 3V anheben, aber das ist auch quatsch, oder? Ist der LM358
dann vielleicht generell besser geeignet? Ich brauche ja zwei OPs, daher
würde ich schon gerne einen nehmen, in dem zwei in einem Gehäuse sind
und nicht einen davon und einen davon. Aber 358 kann dann wieder nicht
bis an Vcc messen, richtig? Der hat halt 0V mit drin. Also doch einen
davon einen davon?
Schei**e.
Mach ich generell was falsch bei dem, was ich vorhab, oder ist das halt
so? Denke ich vielleicht zu kompliziert und es geht wesentlich
einfacher?
Anja schrieb:> Ich frage mich aber wozu Du die Messung auf der High-Side brauchst wenn> auf der Lowside sowieso schon ein Shunt sitzt.
Du meinst R6? Den hab ich erstmal nur da drin gehabt, um einen
Stromfluss reglen zu können - meine Last also. Da war der FET noch nicht
da. Jetzt könnte er weg.
Anja, vielen Dank! Ich freue mich sehr über deine Hilfe.
Das Problem ist ja an OP2, dass der auch die Verosrgungsspannung
aushalten muss, da er einen P-Typ steuert und dieser ja nur geschlossen
werden kann, wenn sein Gate ebenfalls am Source-Potential hängt. Oder
eben stromgesteuert mit nem PNP, wo hier aber das gleiche gilt, es sei
denn, man geht noch über einen NPN.
Frank schrieb:> Du meinst R6?
Was schreib ich denn da??!! R6 macht mir aus dem Strom die Spannung -
natürlich bleibt der drin. Sorry! Dann weiß ich nicht, welchen Shunt du
meinst.
