Strommessung bei Linearregler

[Felix Z. (fzimmermann89)]

Hallo,

Ich habe folgendes Ziel:
stabile 5V/2A Quelle mit Anzeige des Stromes ab 1mA als Ergänzung zu 
meinem Labornetzteil

Ich habe an dem Trafo den ich für Wechselspannungen benutze noch eine 8V 
Wicklung frei, die würde ich dafür in Kombination mit einem LM1085 5V 
Festspannungsregler nutzen.

Desweiteren habe ich noch LED-Panel-Voltmeter mit 1mV Auflösung von 
denen ich eines für die Stromanzeige nutzen würde.

Wie mache ich das am sinnvollsten?

Ich habe mir folgendes überlegt:
100mOhm Shunt zwischen Masse-Ausgang und Masse', sodass der Regler nach 
wie vor 5V regeln kann, unabhängig von dem Abfall am Shunt. Den 
Spannungsabfall am Shunt über OpAmp verstärken. Um mir die negative 
Versorgungsspannung zu sparen und trotzdem 0mV ausgeben zu können, eine 
Diode zw. Masse' und Masse.

Jetzt mein Problem:
Ich bin praktisch eher unerfahren, ein guter Teil der Theorie stammt 
noch aus meinem Experimentalphysik Praktikum und grade viel Rumspielen 
in LTSpice ;) Also:

1. Funktioniert die angehängte Schaltung wohl auch in der Realität?
2. Welchen OpAmp nehme ich dafür am sinnvollsten?
3. Gibt es für die Aufgabe nicht irgendeine pfiffigere Lösung?

Vielen Dank =)
-Felix

[Ulrich H. (lurchi)]

Die Schaltung hat das Problem, das je nach Regler der Strom durch den 
GND Pin vom Ausgangsstrom abhängt. Wie das beim LT1085 ist weiss ich 
jetzt nicht genau. Vor allem bei den Regelbaren (z.B. LM317) ist der 
Strom aber meist konstant.

Das 2. Problem ist, dass der Regler eine Kapazität zur Stabilität der 
Eingangsspannung (zwischen GND und Vin) braucht. Zumindest die Diode 
sollte man nicht noch mit in dem Kreis haben. Die 0,1 Ohm wären ggf. 
noch zu verkraften.

Wegen der sehr kleinen Spannung wird man schon eine OP mit kleiner 
Ofsetspannung und Drift brauchen, etwa einen LT1012-LT1014, AD8851 oder 
ähnliches.

Wenn man einen Spannungsregler mit konstantem Eigenverbrauch hat, kann 
dem den Strom auch vor dem Regler messen, mit einem Shunt auf der high 
Side. Damit kann man sich die Diode für die neg. Hilfsspannung sparen, 
und einen Teil des Kondensators vor dem Regler (z.B. 1 µF Keramik) kann 
man ohne Probleme auch hinter den Shunt machen. Man braucht dann nur 
einen OP der high side messen kann oder einen passenden high Side 
stromsensor als fertiges IC.

[Felix Z. (fzimmermann89)]

Vielen Dank für die Antwort

Ulrich H. schrieb:
> Die Schaltung hat das Problem, das je nach Regler der Strom durch den
> GND Pin vom Ausgangsstrom abhängt. Wie das beim LT1085 ist weiss ich
> jetzt nicht genau. Vor allem bei den Regelbaren (z.B. LM317) ist der
> Strom aber meist konstant.

Das Problem ist mir bewusst, die Schwankungen sollten aber wenn ich die 
Datenblätter von lm1085/lt1085 richtig verstehe vernachlässigbar sein.
Auf der anderen Seite sehe ich nicht wie ich das Problem umgehen könnte 
und trotzdem 5.0V rausbekomme..

> Das 2. Problem ist, dass der Regler eine Kapazität zur Stabilität der
> Eingangsspannung (zwischen GND und Vin) braucht.
Ach, den 10µF zw Eingang des LT1085 und Gnd habe ich vergessen 
einzuzeichenen.
>Zumindest die Diode sollte man nicht noch mit in dem Kreis haben. Die 0,1 Ohm 
wären ggf.
> noch zu verkraften.
Den Teil verstehe ich leider nicht richtig. Die Diode D6 ist ja am 
Ausgang, nicht an Vin. Wie ist das zu verstehen?

> Wegen der sehr kleinen Spannung wird man schon eine OP mit kleiner
> Ofsetspannung und Drift brauchen, etwa einen LT1012-LT1014, AD8851 oder
> ähnliches.
Offsetspannung sollte doch egal sein, da sie zusammen mit dem Ruhestrom 
des LT1085 über das Poti und R3 beim 0-Abgleich korrigiert wird, oder?
Temperaturdrift könnte tatsächlich ein Problem sein, auf der anderen 
Seite will ich ~1mV Auflösung am Ausgang, dh ich darf maximal ~0.25mV 
Drift ein den Eingängen haben. Laut Datenblatt typischerweise 7µV/C beim 
lm358. Da sollte doch genug Raum sein, wenn der Opamp nicht grade am 
Kühlkörper des Reglers klebt (sofern meine Überlegung richtig sind?).

> Wenn man einen Spannungsregler mit konstantem Eigenverbrauch hat, kann
> dem den Strom auch vor dem Regler messen, mit einem Shunt auf der high
> Side. Damit kann man sich die Diode für die neg. Hilfsspannung sparen,
Das war mein erster Plan, aber irgendwie war ich dafür zu dusselig.  Wie 
kann ich mir da die Hilfsspannung sparen? Könntest du eine kurze Skizze 
oder so machen? (Das Einsparen der Diode im Lastpfad ist verlockend.)

> und einen Teil des Kondensators vor dem Regler (z.B. 1 µF Keramik) kann
> man ohne Probleme auch hinter den Shunt machen. Man braucht dann nur
> einen OP der high side messen kann oder einen passenden high Side
> stromsensor als fertiges IC.

Stromsensor als fertiges IC? Das klingt praktisch. Gibt es da welche die 
1mA als 1mv Spannung ausgeben und bis 2A messen können? Wonach muss ich 
da suchen?

[Felix Z. (fzimmermann89)]

So, ich habe mal nach Strommess-ICs gesucht und leider nur SMD-Teile 
gefunden die noch käuflich zu erwerben sind. Kennt da jemand THT-ICs?


Ich habe auch nochmal über die High-Side-Messung nachgedacht. Zwar spar 
ich mir da die negative Versorgung bzw. die Diode, aber bekomme ein 
Problem mit der Positiven Versorgung. Die Eingangsspannungen müssen ja 
unterhalb dieser liegen, sprich ich kann nicht einfach die 5V aus dem 
Regler nehmen, oder?
Wie gesagt, da stehe ich grade etwas auf dem Schlauch und würde mich 
über eine kurze Skizze freuen..

[Marius S. (lupin)]

Warum machst du es nicht so wie in deiner ersten Schaltung? Das sieht 
doch schon ganz gut aus und ist recht pfiffig gelöst.

Mit genauen Shunt und OP mit niedrigen Offset/Drift wird das nach 
Abgleich schon ziemlich genau sein.

EDIT: Ausschlaggebender für die Genauigkeit wird wohl dein Panelmeter 
sein.

Die Diode kannst dir noch sparen wenn du einen Rail-to-Rail OP nimmst. 
Würde aber trotzdem noch eine Schottky rein setzen (weil richtiges R2R 
gibt es, zumindest ausgangsseitig, nicht).