Strommessung INA169. Komische Spitzen bei geringen Strömen.

Hallo Lothar,

die Full-scale sense voltage ist der Spannungsbereich für welchen dieser 
Differenzverstärker ausgelegt wurde? D.h wenn man diesen Bereich 
unterschreiten würde, sollte man einen anderen Differenzverstärker 
verwenden?

Full-scale sense voltage VSENSE = VIN+ – VIN– 100 500 mV

Lothar M. schrieb:
> Aber das ist hier ja nicht das Problem. Dein Problem ist, dass die
> Eingänge (zusammen) unter 2,7V kommen.

Ja das habe ich verstanden. Danke :)

Lothar M. schrieb:
> Die besagt nur, dass die Spannung über dem Shunt nicht größer als 500mV
> werden darf.

Ok Danke.

Wenn man über einen Shunt den Strom messen will, bei welchem der 
Verstärker galvanisch getrennt vom LV ist, muss ja die Masse so 
angeschlossen werden, dass die Common Mode Spannung über 2,7V liegt. Wo 
schließt man die Masse des Differenzverstärkers an, um eine Common Mode 
Spannung von über 2,7V zu haben, ohne die gesamte Batteriespannung an 
den Eingängen anliegen zu haben?

GND---Batterie (HV) ---- Shunt ---- Last-- GND
                      |        |
                  -----------------
                 | Diff. Verstärker |

Wuizl schrieb:
> Wenn man über einen Shunt den Strom messen will, bei welchem der
> Verstärker galvanisch getrennt vom LV ist, muss ja die Masse so
> angeschlossen werden, dass die Common Mode Spannung über 2,7V liegt.

Wofür steht bei dir "LV"?

Wenn deine Batteriespannung kleiner ist als 60V (und größer als 2,7V), 
dann schließt du die Masse des INA169 direkt an die Masse von Batterie 
und Last (also keine galvanische Trennung).

Wenn die Batteriespannung höher sein kann als 60V, dann brauchst du ggf. 
wirklich eine galvanische Trennung und eine eigene Spannungsversorgung 
relativ zu Hochvoltseite der Batterie. Dann ist aber der INA169 ein 
unpassender Baustein.

Ich hab die Simulation mal so umgebaut wie es im realen Leben auch ist. 
Damit sind deine Spikes auch komplett verschwunden.

Achim S. schrieb:
> Wenn die Batteriespannung höher sein kann als 60V, dann brauchst du ggf.
> wirklich eine galvanische Trennung und eine eigene Spannungsversorgung
> relativ zu Hochvoltseite der Batterie.

Aber ich muss trotz galvanischer Trennung die Masse mit dem Hochvolt 
Teil verbinden. Habe jetzt eine Schaltung gesehen, bei welcher die Masse 
des Differenzverstärkers mit einer Z-Diode und einem Widerstand auf 
einem Spannungsniveau gehalten wird, bei welchem man im Soll Common Mode 
Bereich liegt. 
https://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/3331

temp schrieb:
> Ich hab die Simulation mal so umgebaut wie es im realen Leben auch
> ist.
> Damit sind deine Spikes auch komplett verschwunden.

Danke für die Demonstration.

Wuizl schrieb:
> Aber ich muss trotz galvanischer Trennung die Masse mit dem Hochvolt
> Teil verbinden.

Entweder "galvanische Trennung" oder "Masse verbinden". Beides zusammen 
gibt es nicht.

Wuizl schrieb:
> Habe jetzt eine Schaltung gesehen, bei welcher die Masse
> des Differenzverstärkers mit einer Z-Diode und einem Widerstand auf
> einem Spannungsniveau gehalten wird, bei welchem man im Soll Common Mode
> Bereich liegt.
> https://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/3331

Das ist keine galvanische Trennung. Da wird ein Stromspiegel mit 
diskreten Transistoren eingesetzt, um den Ausgangsstrom des ICs auf die 
Niederspannungsseite zu transportieren.

Wenn dich die Verlustleistung nicht stört und die Genauigkeit hinkommt, 
kannst du das machen. Da ich leider immer noch keine Ahnung habe, wie 
hoch bei dir die Batteriespannung ist, lässt sich schwer einschätzen, ob 
das sinnvoll oder notwendig ist.

Achim S. schrieb:
> Entweder "galvanische Trennung" oder "Masse verbinden". Beides zusammen
> gibt es nicht.

Das ist mir klar, aber ich meine dass die Versorgung galvanisch getrennt 
generiert wird. Die Masse muss aber als Referenz auch an die 
Hochvoltbatterie angeschlossen werden.

Achim S. schrieb:
> Das ist keine galvanische Trennung. Da wird ein Stromspiegel mit
> diskreten Transistoren eingesetzt, um den Ausgangsstrom des ICs auf die
> Niederspannungsseite zu transportieren.

Aber die Common Mode Spannung muss größer als 2,7V sein, aber kleiner 
als 60V. Das kann man mit dieser Schaltung erreicht werden.

Achim S. schrieb:
> Da ich leider immer noch keine Ahnung habe, wie
> hoch bei dir die Batteriespannung ist, lässt sich schwer einschätzen, ob
> das sinnvoll oder notwendig ist.

Es gibt kein vorgegebene Batteriespannung. Habe mich das nur mal aus 
Interesse gefragt.

Im Anhang habe ich ein Bild hinzugefügt wie ich mir das vorgestellt 
hätte. Die erhöhte Verlustleistung welche Achim listete ist mir 
einleuchtend. Wie wird eine solche Strommessung bei höheren Spannungen 
durchgeführt, um eine definierte Common Mode Spannung zu haben?

Wuizl schrieb:
> Es gibt kein vorgegebene Batteriespannung.

Aber es wäre wichtig zu wissen, ob sie kleiner oder größer als 60V ist. 
Denn wenn sie kleiner als 60V wäre, dann bräuchtest du überhaupt keine 
Zusatzbeschaltung.

Wuizl schrieb:
> Im Anhang habe ich ein Bild hinzugefügt wie ich mir das vorgestellt
> hätte.

Und auch da hätte ich wieder die selbe Frage wie in meinem ersten 
Beitrag:

Achim S. schrieb:
> Wofür steht bei dir "LV"?

Zu deinem Bild gleich noch ein paar Fragen:
1) in deinem Bild hat die Batterie 4 Anschlüsse. Die beiden äußeren sind 
mir klar. Was sind die beiden inneren, an denen der DCDC angeschlossen 
ist?

2) Bezogen auf welches Bezugspotential benötigst du das Ausgangssignal 
des INA169. Bezogen auf den unteren Batterieanschluss? Wie kriegst du in 
deiner Skizze das Aussgangssignal da hin? Ich fürchte, du hast den 
falschen Teil der Maxim-Schaltung übernommen.

Wenn du einen DCDC hast, der dir eine galvanisch getrennte Versorgung 
für den INA liefert (z.B. 15V) dann kannst du "das obere Ende der 15V" 
an den oberen Pol der Batterie anschließen. Der GND-Anschluss des INA 
liegt dann 15V unter der oberen Batterispannung, die Common Mode 
Spannung an seinen Eingängen beträgt also ca. 15V. Du musst nur noch den 
Ausgangsstrom des INA "nach unten transportieren". (z.B. wie in der 
Maxim-Schaltung)

Achim S. schrieb:
> Aber es wäre wichtig zu wissen, ob sie kleiner oder größer als 60V ist.
> Denn wenn sie kleiner als 60V wäre, dann bräuchtest du überhaupt keine
> Zusatzbeschaltung.
Z.B. eine Batteriespannung von 300V


Achim S. schrieb:
> Zu deinem Bild gleich noch ein paar Fragen:
> 1) in deinem Bild hat die Batterie 4 Anschlüsse. Die beiden äußeren sind
> mir klar. Was sind die beiden inneren, an denen der DCDC angeschlossen
> ist?

ok die zwei inneren Verbindungen sind durch zu schnelles Zeichnen 
entstanden, diese sollen natürlich die gleichen Verbindungen wie zur 
Last sein.

Achim S. schrieb:
> 2) Bezogen auf welches Bezugspotential benötigst du das Ausgangssignal
> des INA169. Bezogen auf den unteren Batterieanschluss? Wie kriegst du in
> deiner Skizze das Aussgangssignal da hin?

Bezogen auf die Masse des Differenzverstärkers. Dieses Signal soll dann 
z.B. mit einem Optokoppler wieder auf die Niederspannungsseite gewandelt 
werden, damit diese dort ausgewertet werden kann.

Achim S. schrieb:
> Wofür steht bei dir "LV"?

Als LV bezeichne ich die Niederspannungsseite, welche durch den 
isolierten DCDC generiert wird um z.B. einen Prozessor zu betreiben. 
z.B. 12V

Achim S. schrieb:
> Wenn du einen DCDC hast, der dir eine galvanisch getrennte Versorgung
> für den INA liefert (z.B. 15V) dann kannst du "das obere Ende der 15V"
> an den oberen Pol der Batterie anschließen. Der GND-Anschluss des INA
> liegt dann 15V unter der oberen Batterispannung, die Common Mode
> Spannung an seinen Eingängen beträgt also ca. 15V. Du musst nur noch den
> Ausgangsstrom des INA "nach unten transportieren". (z.B. wie in der
> Maxim-Schaltung)

Stimmt da habe ich noch gar nicht daran gedacht, VDD des INA an die 
Batterie zu hängen.

Wuizl schrieb:
> Wenn man über einen Shunt den Strom messen will, bei welchem der
> Verstärker galvanisch getrennt vom LV ist, muss ja die Masse so
> angeschlossen werden, dass die Common Mode Spannung über 2,7V liegt.

Man könnte auch eine Wandler nehmen, der einen größeren Common Mode 
Bereich hat, bspw. den INA240, gibts bei Mouser.

Wolfgang schrieb:
> Man könnte auch eine Wandler nehmen, der einen größeren Common Mode
> Bereich hat, bspw. den INA240, gibts bei Mouser.

D.h. mit diesem Chip könnte man bei jeder Batteriespannung den Strom 
messen, da man GND des Diff Verstärkers direkt mit dem negative Eingang 
zusammenhängen kann, da die Common Mode Spannung auch 0V sein kann?

Wuizl schrieb:
> D.h. mit diesem Chip könnte man bei jeder Batteriespannung den Strom
> messen, da man GND des Diff Verstärkers direkt mit dem negative Eingang
> zusammenhängen kann, da die Common Mode Spannung auch 0V sein kann?

Wie würdest du die Zeile im Abschnitt 7.5 Electrical Characteristics des 
Datenblattes

1

"VCM Common-mode input range    min: –4 V   max: 80 V

sonst interpretieren?

Danke an allen für die Antworten. Hat auf jeden Fall viel zum 
Verständnis beigetragen.