Hallo, um eine Batterie unter Last mit einem Konstantstrom zu testen, möchte ich eine kleine Last bauen. Hierzu habe ich die Schaltung anbei Simuliert und habe dann einen Strom von 100mA eingestellt. Kann mir jemand kurz bestägtigen ob es so funktioniert, da Simulatione nicht immer die Warheit sagen
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Warum so aufwändig? Schau mal in das Datenblatt vom lm317 rein. Dort ist eine einfache Schaltung für einen Konstantstrom. Da ist dann nur ein IC, ein Widerstand und ein Kühlkörper. Da sollte für deine Zwecke ausreichen. Grüße
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Ja, Du erhältst 107mA Strom und solltest vieleicht die Eingänge Deines teuren OPVs noch mit Dioden gegen Überspannung schützen. MfG
Was mir spontan auffällt: 1. Deine Strommessung schliesst den unteren Mosfet mit ein. Wozu dient der untere Mosfet eigentlich 2. Du hast keine Referenz für den Sollwert. Wenn deine Versorgung links genau genug ist, dann ist das ok. 3. Du hast keine Frequenzkompensation -> instabil Siehe dazu https://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Konstantstromquelle_mit_Operationsverst.C3.A4rker_und_Transistor
@Johnny S. (sgt_johnny) >Hallo, um eine Batterie unter Last mit einem Konstantstrom zu testen, >möchte ich eine kleine Last bauen. Das geht deutlich einfacher. >Hierzu habe ich die Schaltung anbei Simuliert und habe dann einen Strom >von 100mA eingestellt. Warum 2 MOSFETs? Einer reicht. Die Schaltung ist nicht ganz korrekt. Wie man es richtig macht, steht hier. https://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Konstantstromquelle_mit_Operationsverst.C3.A4rker_und_Transistor
Der Andere schrieb: > Was mir spontan auffällt: > 1. Deine Strommessung schliesst den unteren Mosfet mit ein. > Wozu dient der untere Mosfet eigentlich > 2. Du hast keine Referenz für den Sollwert. Wenn deine Versorgung links > genau genug ist, dann ist das ok. > 3. Du hast keine Frequenzkompensation -> instabil > Siehe dazu > https://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Konstantstromquelle_mit_Operationsverst.C3.A4rker_und_Transistor 1. Der untere Mosfet soll die Last ein und ausschalten 2. Also muss die 5V genau stimmen? 3. Ist eine Frequenzkompensation wichtig bei DC?
@ Johnny S. (sgt_johnny) >1. Der untere Mosfet soll die Last ein und ausschalten Das kann der obere auch, wenn man den Spannungsteiler per Ausgang schaltet. >2. Also muss die 5V genau stimmen? Sicher, diese bestimmt über den Spannungsteiler die Sollspannung, welche über dem Shunt abfällt. >3. Ist eine Frequenzkompensation wichtig bei DC? JA!
Keiner N. schrieb: > Warum so aufwändig? > > Schau mal in das Datenblatt vom lm317 rein. Dort ist eine einfache > Schaltung für einen Konstantstrom. > > Da ist dann nur ein IC, ein Widerstand und ein Kühlkörper. > > Da sollte für deine Zwecke ausreichen. > > > Grüße Okay, dann schaue ich dort mal. Ist der Kühkörper bei To-220 nötig?
Johnny S. schrieb: > Ist der Kühkörper bei To-220 nötig? Musst du ausrechnen. So im Kopf überschlagen hat du etwas mehr als 1W am km zu verbruzzeln. Sollte er eigentlich so aushalten.
Keiner N. schrieb: > Johnny S. schrieb: >> Ist der Kühkörper bei To-220 nötig? > > > Musst du ausrechnen. So im Kopf überschlagen hat du etwas mehr als 1W am > km zu verbruzzeln. Sollte er eigentlich so aushalten. Also einfach ein LM317 gemäss Datenblatt als Konstanstromquelle und dann über ein Mosfet nach GND "kurzschliessen" Der Mosfet wird dann von einem GPIO ein und ausgeschaltet
LM-317 als Konstantstromquelle einer 3,3V Last? Das dürfte (zu) knapp werden. Wenn bei deinem oberen Schaltplan GPIO_EN an einen µC Ausgang sollte, dann schaltet der Ausgang nix denn der Punkt hängt direkt an den 5V. Da machst du höchstens den IO kaputt. Zum Rest hat Falk ja schon geantwortet. Zur Verlustleistung: P = U*I also rechne dir aus, welche Spannung an dem Transistor abfällt und daraus berechne die Verlustleistung.
Johnny S. schrieb: > Kann mir jemand kurz bestägtigen ob es so funktioniert Normalerweise braucht man eine zusätzliche Komprnsation damit die Schaltung nicht schwingt, und man nimmt besser einen OpAmp der kapazitive Lasten treibr kann wie MC34072. Beim Einschalten kann der Maximalstrom des MOSFETs überschritten werden, so dass eine Maximalstrombegrenzung per Transistor sinnvoll ist.
1 | +12V |
2 | | |
3 | +------(---------R------------+--o Last |
4 | | | | |
5 | Poti----|+\ | |
6 | | | >--+--R6---+--------|I PowerMOSFET |
7 | | +--|-/ | | |S auf KK |
8 | | | | Ci |BC547 | |
9 | | | | | >|--100R--+ |
10 | | | | Rp E| | |
11 | | | | | | | |
12 | | +---(----+--Rx---(---------+ |
13 | | | | | |
14 | | | | Shunt |
15 | | | | | |
16 | +------+------------+---------+--o |
Der Andere schrieb: > LM-317 als Konstantstromquelle einer 3,3V Last? Das dürfte (zu) knapp > werden. Es ist eine 3.6V Batterie welche dann auf 3.3 ... 2.5 zusammenfällt Welche Schaltung soll ich nun bauen? > Wenn bei deinem oberen Schaltplan GPIO_EN an einen µC Ausgang sollte, > dann schaltet der Ausgang nix denn der Punkt hängt direkt an den 5V. Da > machst du höchstens den IO kaputt. Ja, in der Simulation kann ich kein GPIO simulieren, als ist "immer ein" > Zum Rest hat Falk ja schon geantwortet. > Zur Verlustleistung: P = U*I also rechne dir aus, welche Spannung an dem > Transistor abfällt und daraus berechne die Verlustleistung. 3.6 * 0.1A = 360mW oder?
> Johnny S. (sgt_johnny) >Der Andere schrieb: >> LM-317 als Konstantstromquelle einer 3,3V Last? Das dürfte (zu) knapp >> werden. >Es ist eine 3.6V Batterie welche dann auf 3.3 ... 2.5 zusammenfällt >Welche Schaltung soll ich nun bauen? Auf alle Fälle nicht die mit dem LM317, denn der braucht ja schon 1,25V über dem Shunt, und dann irgendwas um die 1,5V...2V über den LM317 selbst. Macht also schon an/um die 3V, die der LM317 als Stromquelle zum funktionieren braucht. Ist also nicht ... >3.6 * 0.1A = 360mW oder? Ja. Der Shunt übernimmt aber je nach Shuntspannung einen Teil davon. Die 360mW sind also eher als das theoretische Maximum im Transistor zu betrachten. Ein TO220 ohne extra Kühlung ist also locker ausreichend dafür.
Jens G. schrieb: > Auf alle Fälle nicht die mit dem LM317, denn der braucht ja schon 1,25V > über dem Shunt, und dann irgendwas um die 1,5V...2V über den LM317 > selbst. Macht also schon an/um die 3V, die der LM317 als Stromquelle zum > funktionieren braucht. Ist also nicht ... > Also doch meine ursprüngliche Schaltung?
@ Johnny S. (sgt_johnny) >> funktionieren braucht. Ist also nicht ... > >Also doch meine ursprüngliche Schaltung? Ja, aber mit den mehrfach empfohlenen Korrekturen.
Johnny S. schrieb: > Also doch meine ursprüngliche Schaltung? Ich habe dir die Fehler einer Schaltung aufgezählt. Aber das war anscheinend vergebene Mühe. Genau wie der Link, den ich dir gepostet habe und die Schaltung die MaWin dir skizziert hat.
Johnny S. schrieb: > So? R2 macht das Umladen des MOSFETs sehr langsam, und Rx=R1 und CI=C7 muss man natürlich anpassen an die realen Bauteile.
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Michael B. schrieb: > Johnny S. schrieb: >> So? > > R2 macht das Umladen des MOSFETs sehr langsam, > > und Rx=R1 und CI=C7 muss man natürlich anpassen an die realen Bauteile. Auf was soll ich denn R1 ändern? Bzw. berechnen?
@Johnny S. (sgt_johnny) >> R2 macht das Umladen des MOSFETs sehr langsam, > >> und Rx=R1 und CI=C7 muss man natürlich anpassen an die realen Bauteile. >Auf was soll ich denn R1 ändern? Bzw. berechnen? R1 ist OK, die Rede war von R2. Ich würde mal mit 470 Ohm ins Rennen gehen und schauen. C1 muss man testen bzw. messen. M2 ist immer noch Unsinn.
Falk B. schrieb: > @Johnny S. (sgt_johnny) > >>> R2 macht das Umladen des MOSFETs sehr langsam, >> >>> und Rx=R1 und CI=C7 muss man natürlich anpassen an die realen Bauteile. > >>Auf was soll ich denn R1 ändern? Bzw. berechnen? > > R1 ist OK, die Rede war von R2. Ich würde mal mit 470 Ohm ins Rennen > gehen und schauen. C1 muss man testen bzw. messen. > > M2 ist immer noch Unsinn. Aber wie kann ich dann die Last komplett wegschalten per GPIO (5V)
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Johnny S. schrieb: >> M2 ist immer noch Unsinn. > > Aber wie kann ich dann die Last komplett wegschalten per GPIO (5V) Ganz einfach - statt an der Leistungsstufe noch vor dem OPV machen: Falk B. schrieb: >>1. Der untere Mosfet soll die Last ein und ausschalten > > Das kann der obere auch, wenn man den Spannungsteiler per Ausgang > schaltet. Wenn Du den + Eingang des OPVs mit einem Klein(st)signal-FET auf GND ziehst, fällt der Strom auf 0.
>Aber wie kann ich dann die Last komplett wegschalten per GPIO (5V)
Also die Gelehrten in diesem Forum meinen, daß man einfach per
Transistor den +Eingang des OPV auf Masse schalten soll. Geht zwar,
sorgt aber nicht wirklich für ein sicher 100%iges Abschalten, denn
dieser Transistor bildet ja mit den anderen R's einen neuen
Spannungsteiler, dessen Teilerspannung hauchzart über 0V liegen wird.
Dazu kommt evtl. die Offsetspannung des OPV, die zwar recht niedrig ist,
aber nicht wirklich vernachlässigbar (wenn man 100%ige Abschaltung (bis
auf Restströme) haben will). Es könnte also immer noch ein hauchzarter
Strom von der Batterie gezogen werden (irgendwas unter 1mA). Käme jetzt
drauf an, ob das zu viel für Deine Zwecke ist.
Man könnte das jetzt auf zwei Wege lösen:
- man schließt mit dem GPIO Transistor einfach das Gate des M1 kurz. Je
nach Größe des R2 fließt dann aber ein Strom von 5V über den OPV und R2
nach Masse ab. Bei niederohmigem R2 eher blöd, aber bis auf den
M1-Reststrom schaltet das den Batteriestromkreis sicher ab.
- oder man benutzt die Variante mit dem Schalten des +Eingangs, muß aber
dafür sorgen, daß der Eingang unter 0V gezogen werden kann (also nicht
nur genau gegen Masse). Man braucht also einen kleinen Spannungsversatz,
den man durch eine Diode in Flußrichtung zw. Masse der 5V-Quelle und
Masse der restlichen Schaltung erreicht, und Masse des µC mit Transistor
(der den +Eingang runterziehen soll) auf die 5V-Masse klemmt (nicht an
Schaltungsmasse).
Grundsätzlich gibt es keine wirklich einfachere Variante, als wie Deine
ursprüngliche Schaltung, wie irgendwo mal behauptet wurde. Aber Deine
Variante hatte den Nachteil, daß der Rds_on des M2 voll mit in Reihe zum
R1 liegt, und somit den Strom verfälscht (deutlich mehr als 10%).
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erst mal schrieb: > mit einem Klein(st)signal-FET Dient übrigens zur reinen Invertierung. Und am besten einen, der auch bei weit unter 5V (z.B. 2,5V) schon sicher durchschaltet ((Ultra-) Logic Level). So etwas vielleicht: https://www.mouser.de/Semiconductors/Discrete-Semiconductors/Transistors/MOSFET/_/N-ax1sf?P=1yzxnagZ1z0y3zrZ1ydlytpZ1yaori2Z1y96ohgZ1ysgwsmZ1yuqkj2Z1yw7wkxZ1y96oisZ1z0xs0sZ1yztbah&Rl=ax1sfZgjdhp5Z1y96qtkZ1yw8pdxSGT
Jens G. schrieb: > oder man benutzt die Variante mit dem Schalten des +Eingangs, muß aber > dafür sorgen, daß der Eingang unter 0V gezogen werden kann (also nicht > nur genau gegen Masse). Man braucht also einen kleinen Spannungsversatz, > den man durch eine Diode in Flußrichtung zw. Masse der 5V-Quelle und > Masse der restlichen Schaltung erreicht, und Masse des µC mit Transistor > (der den +Eingang runterziehen soll) auf die 5V-Masse klemmt (nicht an > Schaltungsmasse). Tolle Idee!
>Dient übrigens zur reinen Invertierung. Und am besten einen, der auch
Invertierung kannst Du auch im steuernden µC machen. Der Transistor
dient eher dazu, die Ansteuerung im nicht deaktiviertem Zustand vom
Spannungsteiler zu isolieren.
Ach ja - es gibt noch eine dritte Variante: Du schaltest einfach die 5V
für den OPV ab ;-)
Jens G. schrieb: > Man könnte das jetzt auf zwei Wege lösen: Es gibt noch mehr Wege. Z.B. könnte man mit dem GPIO an den invertierenden Eingang eine Spannung anlegen, die etwas größer als die Spannung am nichtinvertierenden Eingang ist.
@ Jens G. (jensig) >Also die Gelehrten in diesem Forum meinen, daß man einfach per >Transistor den +Eingang des OPV auf Masse schalten soll. Geht zwar, Eben. >sorgt aber nicht wirklich für ein sicher 100%iges Abschalten, denn >dieser Transistor bildet ja mit den anderen R's einen neuen >Spannungsteiler, dessen Teilerspannung hauchzart über 0V liegen wird. >Dazu kommt evtl. die Offsetspannung des OPV, die zwar recht niedrig ist, >aber nicht wirklich vernachlässigbar (wenn man 100%ige Abschaltung (bis >auf Restströme) haben will). Wenn man das denn WIRKLICH braucht und will, geht das sehr einfach mit einem zusätzlichen Widerstand von ca. 2,2-4,7M zwischen dem -Eingang von U1 und +5V. Damit bekommt man ein paar mV Offset in die IST-Wert Erfassung und kann mit 0V am +Eingang den Regler SICHER zu machen. https://www.mikrocontroller.net/attachment/378841/last2.png >Grundsätzlich gibt es keine wirklich einfachere Variante, als wie Deine Aber sicher!
Johnny S. schrieb: > Auf was soll ich denn R1 ändern? Bzw. berechnen? R7 und C1. Die berechnet man nicht, sondern probiert die besten Werte für eine schnelle Sprungantwort ohne Überschwinger aus - entweder life odef in LTSpice.
>Wenn man das denn WIRKLICH braucht und will, geht das sehr einfach mit >einem zusätzlichen Widerstand von ca. 2,2-4,7M zwischen dem -Eingang von >U1 und +5V. Damit bekommt man ein paar mV Offset in die IST-Wert >Erfassung und kann mit 0V am +Eingang den Regler SICHER zu machen. Ja, auch ganz nett, wenn man keine extremen Anforderungen hat (hat der TO auch nicht, da er ja schon mit seinem M2 das Ergebnis massiv verfälscht) >Aber sicher! Na dann los ....
Man könnte auch direkt den µC-Ausgang an den Spannungsteiler bzw. +Eingang schalten, und per SW dann zw. Eingangsmodus (= hochohmig ohne Pullup) und Ausgangsmodus mit L-Pegel switchen. Ob es das war, was Falk anfangs mit "Spannungsteiler per Ausgang schaltet" meinte, ist nicht klar, denn dann hätte man ja mal auch einen Hinweis auf diesen "Trick" geben können (ist ja nicht jedem auf Anhieb geläufig)
Jens G. schrieb: > Grundsätzlich gibt es keine wirklich einfachere Variante, als wie Deine > ursprüngliche Schaltung, wie irgendwo mal behauptet wurde. Aber Deine > Variante hatte den Nachteil, daß der Rds_on des M2 voll mit in Reihe zum > R1 liegt, und somit den Strom verfälscht (deutlich mehr als 10%). Bleibt die verfälschung denn immer gleich? Dann ist das kein Problem. Mein Ziel ist eine Konstanlast um 100mA herum, die jedoch immer den gleichen Strom liefert. Wir haben das Problem das ca. 5000 Batterien (Lithium) getestet werden müssen, da es Produktionsausschuss gibt. Dieser lässt sich aber nur unter Last testen und diese muss immer exakt gleich sein, und realitätsnah, also um 100mA
Johnny S. schrieb: > Mein Ziel ist eine Konstanlast um 100mA herum, die jedoch immer den > gleichen Strom liefert. > > Wir haben das Problem das ca. 5000 Batterien (Lithium) getestet wer- > den müssen, da es Produktionsausschuss gibt. Dieser lässt sich aber > nur unter Last testen und diese muss immer exakt gleich sein, und > realitätsnah, also um 100mA Moment mal - das erinnert mich an etwas... Falls Dich Energiesparen interessiert, kann ich Dir sagen, wie vor ca. 3 Jahren fast die identische Aufgabe von einem Bekannten gelöst wurde. Bei der Entladung kommt es ja nicht darauf an, daß der Strom so extrem glatt ist, wie es ein Linearregler bietet - sondern er soll einfach nur konstant sein... etwas Ripple wäre ja völlig egal. Mein Kumpel hat einen synchronen, stromgeregelten Abwärtswandler einfach verkehrt herum betrieben, dessen (nunmehr war es das) "Ausgang" an Elkos mit passender Spannung, einen (ja, einen linearen :) Shuntregler dazu, damit deren Spannung nicht zu hoch werden konnte, und aus den Elkos... ...wiederum einen (bzw. den ) Akkulader gespeist... :) Natürlich lagen die Elkos zusätzlich an einem passenden Netzgerät, das etwas weniger Spannung bereitstellte, wie der "verkehrte" Step-Down - und dieses Netzgerät war zuvor auch benutzt worden, um den Akkulader ohne besagte Schaltung zu speisen. Hier lief es aber nur noch wenig, es mußte nur die Verluste mit ein paar Bursts ausgleichen. Aber bei Ausfall der Geschichte davor wurde der Lader weiter betrieben, halt mit 1V Eingangsspannung weniger...
>Bleibt die verfälschung denn immer gleich? Dann ist das kein Problem. >Mein Ziel ist eine Konstanlast um 100mA herum, die jedoch immer den >gleichen Strom liefert. Um nochmal die Größenordnungen zu verdeutlichen: Deine ursprüngliche Variante mit dem zweiten Mosfet ergibt erstens einen falschen Strom, wenn Du nur mit dem einen Ohm des R1 rechnen würdest. Da der IRL530 aber irgendwas um die 160mOhm hat, der in Reihe zum R1 liegt, ist dies bereits ein signifikanter Beitrag zum Wert des R1. Du hättest also effektiv 1,16Ohm, was hier als Shunt aktiv werden würde. Also Abweichung 16%. Dann ist dieser Rds_on temperaturabhängig. Wenn man sich das DB des IRL530 anschaut, sieht man, daß der rds_on sich mit vielleicht 7% alle 10K erhöht. Dein Konstantstrom wäre also ziemlich temperaturabhängig. Die Variante mit dem Schalten des +Eingangs dagegegn liefert praktisch unverfälschte Stromwerte. Denn während die Stromquelle eingeschaltet ist, greift der "Abschalttransistor" am +Eingang praktisch gar nicht ins Geschehen ein (ist ja hochohmig). Soll der Transistor abschalten, dann zieht er den +Eingang nach Masse. Da er das aber nicht wirklich 100%ig ideal machen kann, weil er ja auch einen Rds_on hat (falls Mosfet), und weil der OPV einen Offset hat, sollte man damit rechnen, daß im Extremfall überschlagsmäßig vielleicht ein paar 100µA "Restkonstantstrom" bestehen bleiben. D.h., nicht komplett abgeschaltet, die Batterie wird trotzdem weiterhin ganz leicht weiterentladen. Ob das stört, ist Deine Entscheidung. Wenn es stört, dann mußt Du eben eine der Varianten nehmen, die genannt wurden. Also entweder meine Variante mit der Diode in der Masseleitung (meiner Meinung keine sonstigen Nebenwirkungen, die hier eine Rolle spielen würden), oder die Variante mit dem hochohmigen R von -Eingang nach +5V (Nebenwirkung wäre, daß der Strom nicht ganz der klassischen Berechnung entsprechen würde, wäre aber konstant, und liese sich ja auch wieder über zarte Änderungen am Spannungsteiler am +Eingang wegstimmen, wenn es wirklich stören würde).
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Konstantstromlast_100mA.png
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Testaufbau_1000_50.jpg
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Keiner N. schrieb: > Schau mal in das Datenblatt vom lm317 rein. ... und stelle fest, dass die Spannung nicht ganz reicht. Man nehme 1117 - siehe Anhang. Ohne die Diode ist die Schaltung nicht mehr Kindersicher, aber kommt 0,3 .. 0,4 Volt weiter runter. Auch mal den angucken: Beitrag "Re: LiPos konfektionieren"
Manfred schrieb: > Keiner N. schrieb: >> Schau mal in das Datenblatt vom lm317 rein. > > ... und stelle fest, dass die Spannung nicht ganz reicht. Man nehme 1117 > - siehe Anhang. Ohne die Diode ist die Schaltung nicht mehr > Kindersicher, aber kommt 0,3 .. 0,4 Volt weiter runter. > > Auch mal den angucken: > Beitrag "Re: LiPos konfektionieren" Kann statt der Diode auch ein N Mosfet mit GPIO verbauen?
Johnny S. schrieb: > Kann statt der Diode auch ein N Mosfet mit GPIO verbauen? Dieser Satz unvollständig! Der LM1117 ist aus meiner Sicht die einfachste Möglichkeit, eine statische elektronische Last aufzubauen. Die Diode dient einzig dem Schutz gegen Falschpolung, niemand ist sicher, doch mal falsch herum anzuklemmen. Ich sehe kein Problem, das Ding mit z.B. einem (oder mehreren) IRF3708 oder IRLZ44 elektronisch schaltbar zu machen.
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