Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Laststrom highside verstärken und messen


von A. S. (rava)



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An einem Schaltreglerausgang (3V...20V) würde ich gerne den Laststrom 
messen und über eine 7-Segment-Anzeige darstellen. Die Stromstärke 
variiert in einem großen Bereich (1mA - 10A) aber nach einigem Rechnen 
wäre meine erste Zielsetzung eine Messung im Bereich 20mA-10A, da der 
Spannungsabfall am Shunt sonst zu großen Einfluss haben wird.

Um das Massepotential durch den Shunt nicht zu beeinflussen würde ich 
eine Highside-Messung bevorzugen. Allerdings sind wir da schon beim 
Problem: ein 25mR, 3W Shunt liefert bei 20mA nur 500µV.

Das lässt sich zwar mit einem OPAMP differenzverstärken, aber alle 
Datenblätter, die ich gestern dazu in der Hand hatte, spezifizieren, 
dass die Inputs relativ weit von der Versorgungsspannung weg liegen 
müssen.
Auch Rail2Rail-Geräte, die groß beworben werden, schreiben oft von 30mV 
Abstand, bevor die Messung funktioniert. Und das ist bei so kleinen 
Spannungen natürlich schwierig.

Wie würdet ihr das also anstellen? Man könnte natürlich mit einigem 
Aufwand eine zweite Versorgungsspannung in einem größeren Bereich um den 
Schaltregler herum zur Verfügung stellen, aber gibt es noch einen 
anderen Weg (außer eine Batterie zu verwenden)?

Habe ich nicht auch die Problematik der Versorgung bei Hallsensoren oder 
Trennverstärkern?


Ich hab euch mal ein Negativbeispiel angehängt.
Quelle: 
https://langster1980.blogspot.com/2015/07/how-to-use-acs712-breakout-board-to.html
Nach meinem Dafürhalten funktioniert dieses Vorgehen nicht, weil die 
Eingänge des OPAMPs außerhalb ihrer spec betrieben werden.
Oder habe ich einen Denkfehler?

von Achim S. (Gast)


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A. S. schrieb:
> Auch Rail2Rail-Geräte, die groß beworben werden, schreiben oft von 30mV
> Abstand, bevor die Messung funktioniert.

In der von dir angehängten Schaltung liegt der OPV-Eingang auf 
12V*2,2/(1+2,2)=8,25V. Das funktioniert problemlos, wenn du den OPV auch 
mit 12V versorgst. Bei einer Versorgung mit 5V funktioniert es natürlich 
nicht.

A. S. schrieb:
> Habe ich nicht auch die Problematik der Versorgung bei Hallsensoren oder
> Trennverstärkern?

Nein: Hallsensoren arbeiten im Normalfall galvanisch getrennt von deinem 
Lastkreis - die "sehen" die 1V also gar nicht. Aber bei Hall-Sensoren 
kommst du kaum in den mA-Bereich runter (mit Flux-Gate Sensoren könnte 
es schon besser werden).

Und Trennverstärker sind genau dafür gebaut, mit unterschiedlichen 
Potentialen klarzukommen.

A. S. schrieb:
> Wie würdet ihr das also anstellen?

einen high-side current monitor einsetzen, der genau dafür gebaut ist.
https://www.digikey.de/products/de/integrated-circuits-ics/pmic-current-regulation-management/734?k=current%20monitor

von Achim S. (Gast)


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Ups, Tippfehler:

Achim S. schrieb:
> Hallsensoren arbeiten im Normalfall galvanisch getrennt von deinem
> Lastkreis - die "sehen" die 1V also gar nicht.

es sollte heißen: die "sehen" die 12V also gar nicht

von A. S. (rava)


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okay, vielen Dank. Das scheint ja auf jeden Fall mit Opamp zu gehen!

Ich lese mich auch mal in die high-side monitore ein.

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