Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungsbegrenzung INA138 Sense-Spannung


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von Markus Greulich (Gast)


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Hallo zusammen,


nach dem Prinzip aus dem Bild messe ich den Strom über den INA138. Das 
funktioniert auch soweit recht gut.

Allerdings habe ich ein Problem - der Strom kann recht hoch werden im 
Fehlerfalle, sprich die Sense-Spannung über den Shunt RSHUNT kann über 
die 2V gehen, was die abs. max. Grenze vom INA ist.

Wie kann ich die Spannung hier begrenzen ohne dabei die Schaltung 
negativ zu beeinflussen?

Einfach eine Z-Diode parallel zu Rshunt und an der Vin- Seite einen 
Widerstand gegen ground damit der Diodenstrom genügend hoch ist?

Oder habt ihr andere Ideen?


Gruß,
Markus

von H. B. (communicator9)


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Im Beispiel von Maxim wird gezeigt wie man gegen Spannungspeaks auf der 
Messleitung vorgeht.
In deinem Fall würde ich nach den beiden Widerstände zwischen Vin+ und 
Vin- eine Z-Diode schalten.

: Bearbeitet durch User
von Markus (Gast)


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Hallo Admin,


kannst du meinen Nachnamen entfernen? Besten Dank!


Gruß,
Markus

von Markus (Gast)


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H. B. schrieb:
> Im Beispiel von Maxim wird gezeigt wie man gegen Spannungspeaks
> auf der
> Messleitung vorgeht.
> In deinem Fall würde ich nach den beiden Widerstände zwischen Vin+ und
> Vin- eine Z-Diode schalten.

Hallo HB,


mein Problem ist, dass die max. Shunt-Spannung 2V sein darf. Das wird 
mit einer Z-Diode nicht funktionieren.

Vielleicht mit einer normalen Diode in Vorwärtsrichtung, die dann bei 
0.4...0.5V schon stärker auf macht?

von Achim S. (Gast)


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Markus schrieb:
> Vielleicht mit einer normalen Diode in Vorwärtsrichtung, die dann bei
> 0.4...0.5V schon stärker auf macht?

Kannst du machen. Aber 0,5V an 50mOhm sind ja schon 10A. Wenn du noch 
wensentlich höhere Stromspitzen erwartest (und nur dann brauchst du die 
Begrenzung) dann must du schon eine ziemlich kräftige Diode vorsehen, 
die das wegschluckt und den Spannungsabfalls dabei unter 2V hält. Bei 
der fließt dann auch bei kleinerer Shunt-Spannung evtl. schon ein 
gewisser Leckstrom am Shunt vorbei, aber wegen ein paar µA brauchst du 
dir bei deinen erwarteten Lastströmen ja keine Sorgen zu machen.

Markus Greulich schrieb:
> Einfach eine Z-Diode parallel zu Rshunt und an der Vin- Seite einen
> Widerstand gegen ground damit der Diodenstrom genügend hoch ist?

Den Widerstand gegen GND kannst du dir schenken. Entweder der Laststrom 
geht deutlich über 10A, dann beginnt deine Diode einen Teil des Stroms 
zu übernehmen. Oder er geht nicht in diesen Bereich. Dann brauchst du 
auch keine Begrenzung der Differenzspannung am Shunt.

von Marten M. (mcgonahy148)


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Achim S. schrieb:
> Markus schrieb:
>> Vielleicht mit einer normalen Diode in Vorwärtsrichtung, die dann bei
>> 0.4...0.5V schon stärker auf macht?
>
> Kannst du machen. Aber 0,5V an 50mOhm sind ja schon 10A. Wenn du noch
> wensentlich höhere Stromspitzen erwartest (und nur dann brauchst du die
> Begrenzung) dann must du schon eine ziemlich kräftige Diode vorsehen,
> die das wegschluckt und den Spannungsabfalls dabei unter 2V hält. Bei
> der fließt dann auch bei kleinerer Shunt-Spannung evtl. schon ein
> gewisser Leckstrom am Shunt vorbei, aber wegen ein paar µA brauchst du
> dir bei deinen erwarteten Lastströmen ja keine Sorgen zu machen.
>

Hallo Achim,

danke für deinen Input. Ich verwende nicht exakt die Bauteilwerte aus 
der Simulation die ich angehängt habe. Ich arbeite mit viel höheren 
Shunt-Widerständen (z.B. 10R). Sprich die Ströme sind nicht so hoch.

Hätte das mit dem INA einmal durchsimuliert, aber es stellt sich raus 
dass der ziemlich kleine Eingangsimpedanzen hat, die mir jetzt Probleme 
machen. Ich habe wie im zweiten Bild (zweiter Post) die Widerstände 
R1=R2 drin, der Strom in den INA ist aber so hoch dass er mir die 
Messung total versaut.

Jedoch brauche ich natürlich einen Vorwiderstand für die Diode... :-(

Also ist mir gerade nicht klar, wie ich die Spannung auf 0.7...2V an den 
Sense-Pins begrenzen soll ohne die Messung zu versauen :-)


Gruß,
Markus

von Andrew T. (marsufant)


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Marten M. schrieb:
> ch habe wie im zweiten Bild (zweiter Post) die Widerstände
> R1=R2 drin, der Strom in den INA ist aber so hoch dass er mir die
> Messung total versaut.


Schau Dir bitte mal unter ti.com , INA240 die application Hinweise zu 
den Widerständen an.
D.h. Du mußt sehr niederohmige Widerstände zwingend verwenden.

>
> Jedoch brauche ich natürlich einen Vorwiderstand für die Diode... :-(

Oder ein entsprechend belastbare Diode ,-)


Ebenfalls zu überlegen: Benötigst Du wirklich einen so breitbandigen 
CSA?

von Marten M. (mcgonahy148)


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Andrew T. schrieb:
> Marten M. schrieb:
>> ch habe wie im zweiten Bild (zweiter Post) die Widerstände
>> R1=R2 drin, der Strom in den INA ist aber so hoch dass er mir die
>> Messung total versaut.
>
>
> Schau Dir bitte mal unter ti.com , INA240 die application Hinweise zu
> den Widerständen an.
> D.h. Du mußt sehr niederohmige Widerstände zwingend verwenden.
>
>>
>> Jedoch brauche ich natürlich einen Vorwiderstand für die Diode... :-(
>
> Oder ein entsprechend belastbare Diode ,-)
>
>
> Ebenfalls zu überlegen: Benötigst Du wirklich einen so breitbandigen
> CSA?

Hi Andrew,


ja...das mit dem niederohrigen Eingang wird da zum Problem.

Nein, Bandbreite ist bei mir da weniger ein Thema. Allerdings hängt der 
Sensor an Spannungen bis 150V DC. Das kann auch der INA nicht ohne 
virtuellen GND und PNP-Transistor.

Hast du Alternativen?

von Axel R. (axlr)


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Diode in Flussrichtung über den Shunt. Das funktioniert dann schon, nach 
den Angaben, die Du hier gemacht hast. Stellt ja n Fehlerfall dar, wie 
du schriebst. Das wird ja abgesichert sein, denke ich mal ...

von Marten M. (mcgonahy148)


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Axel R. schrieb:
> Diode in Flussrichtung über den Shunt. Das funktioniert dann schon, nach
> den Angaben, die Du hier gemacht hast. Stellt ja n Fehlerfall dar, wie
> du schriebst. Das wird ja abgesichert sein, denke ich mal ...

Denke das Wort "Fehlerfall" war nicht richtig von mir gewählt. Es ist 
nicht der Normalfall, kommt aber immer mal wieder vor. Wir testen andere 
Bauteile, sprich die Wahrscheinlichkeit ist sehr hoch. Die Leistung von 
dem Netzteil dahinter ist sehr hoch, sie kann also recht viel Strom 
rüber prügeln. Es ist zwar eine Sicherung davor, aber kurzzeitig könnte 
ein recht großer Strom fließen, außerdem ist die Sicherung variabel also 
nicht fest definiert aktuell.

Daher möchte ich eine Schaltung, die mit einer sehr großen Spannung am 
Shunt umgehen kann.

Habe mich auf den INA138 irgendwie eingeschossen, aber dessen Nachteil 
ist dass er max. 2V differentiell aushält. Der INA240 z.B. kann bis zu 
80V, sprich hier bräuchte ich wohl keine Schutzschaltung. Allerdings 
brauche ich eine Common Mode bis 150V...


Gruß,
M

von Andrew T. (marsufant)


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Marten M. schrieb:
> Allerdings
> brauche ich eine Common Mode bis 150V...

Das ist verstanden

Tja, da versorgt man den CSA floatend, und "spiegelt" die (aus dem 
Meßstrom) konvertierte Spannung gegen GND.

Oder trennt diese mit ISO Amp.

Oder....


Nochmals zu Klärung, bevor Du weiter beim 240er hängen bleibst:

Aber der CM Voltage war ja nicht der Ausgangspunkt. mein Hinweis galt 
Deinem Thema "wie hoch die Widerstände vor den CSA Eingängen wählen".
Das läuft dann auf 10 bei 100 Ohm raus, wenn man vom Fehler 
(zusätzlichem Fehler wohlgemerkt) wenn man unter 0.3%...3% Fehler 
bleiben will.
Das ist beim INA240 sehr detailliert beschrieben, gilt genrell für die 
ähnlichen CSA . Es bedeutete nicht, das Du den INA240 nutzen sollst.

Entsprechend belastbare Widerstände  und die Schutzdiode == genug Zeit 
und das Schmelzintegral der Sicherung abzufangen.
Und den CSA zu schützen.

von Marten M. (mcgonahy148)


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Andrew T. schrieb:

> Tja, da versorgt man den CSA floatend, und "spiegelt" die (aus dem
> Meßstrom) konvertierte Spannung gegen GND.
>
> Oder trennt diese mit ISO Amp.
>
> Oder....
>
>
> Nochmals zu Klärung, bevor Du weiter beim 240er hängen bleibst:
>
> Aber der CM Voltage war ja nicht der Ausgangspunkt. mein Hinweis galt
> Deinem Thema "wie hoch die Widerstände vor den CSA Eingängen wählen".
> Das läuft dann auf 10 bei 100 Ohm raus, wenn man vom Fehler
> (zusätzlichem Fehler wohlgemerkt) wenn man unter 0.3%...3% Fehler
> bleiben will.
> Das ist beim INA240 sehr detailliert beschrieben, gilt genrell für die
> ähnlichen CSA . Es bedeutete nicht, das Du den INA240 nutzen sollst.
>
> Entsprechend belastbare Widerstände  und die Schutzdiode == genug Zeit
> und das Schmelzintegral der Sicherung abzufangen.
> Und den CSA zu schützen.

Ja die Anforderung verschiebt sich gerade. Ich muss mir nochmal ansehen 
auf welchen CSA ich wirklich los gehe und ob dann überhaupt noch 
Schutzdioden + große Vorwiderstände notwendig sind...

Danke dir!

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