Stromsparende Alternative für OPA4197

[Eduard I. (eiten)]

Hallo zusammen,

ich möchte in der angehängten Schaltung (Spannungsmessung an 
Batteriezellen, Spannungsskalierung auf den ADC des MSP430) den OPA4197 
durch was stromsparenderes ersetzen, um die Schaltung permanent längere 
Zeit ohne externe Versorgung direkt ab Pack zu verwenden. Aktuell liegt 
der Strombedarf bei etwas über 5mA.
Die Zellspannungen bewegen sich von 1.8V bis 4.1V (NaIon). Ergo:

- Versorgungsspannung: 7.2 bis 16.4V
- R2R Eingang nach V+ wegen der Messung an der 4. Zelle
- Offsetspannung <= 100uV
- Offsetspannungsdrift <= 2.4uV/°C
- Eingangsstrom <= 10pA
- Ruhestrom <= 20uA

Habt ihr da gerade eine Idee?

Danke und Gruss, Edi

[Vanye R. (vanye_rijan)]

LMC7111A ist ganz cool. Beachte die beeindruckende GBW.

Allerdings waere es vielleicht noch cooler wenn du den
OP nur einschaltet wenn du die Spannung misst. Das macht
man ja wohl nicht so oft oder?

Vanye

[Eduard I. (eiten)]

Vanye R. schrieb:
> Allerdings waere es vielleicht noch cooler wenn du den
> OP nur einschaltet wenn du die Spannung misst. Das macht
> man ja wohl nicht so oft oder?

Da hast Du recht, normalerweise wird beim Entladen alle 5 Minuten 
gemessen. Beim laden alle 100ms, aber da spielt der Strombedarf keine 
Rolle. Ich habe auch schon darüber nachgedacht, aber mag es der OPA4197, 
wenn er an den Eingängen Spannung hat aber keine Versorgungsspannung?

[Jens G. (jensig)]

Vanye R. schrieb:
> LMC7111A ist ganz cool. Beachte die beeindruckende GBW.

Der will aber keine 17V sehen ...

[Vanye R. (vanye_rijan)]

> Der will aber keine 17V sehen ...

Da hast du recht. Batterie hoert in meine Vorstellungswelt immer
bei 4.2V auf und geht dann in den Schaltregler. :-D

Bei 17V wird es aber schwierig. Die modernen Prozesse gehen wohl
alle nur bis 5.5V, mittelaltes dann bis 16V.
Althergebrachtes wie LP2904 von TI wird wohl Probleme mit R2R haben.

Und der hier suckt sich auch schon wieder 1mA weg:
https://www.ti.com/product/TL072H

Aber cool das TI diese ollen Teile nochmal modernisiert hat oder?

Vanye

[Clemens L. (c_l)]

Eduard I. schrieb:
> mag es der OPA4197,
> wenn er an den Eingängen Spannung hat aber keine Versorgungsspannung?

Nein (siehe Absolute Maximum Ratings).

Es gibt Opamps mit Shutdown, aber mit den gewünschten Parametern wird es 
schwierig.

Alternativ könnte man mit einem separaten Schalter die Opamp-Eingänge 
beim Schlafenlegen trennen. Und mit einem 4:1-Mux (z.B. TMUX4052) 
braucht man dann nur einen Opamp.

[Bauform B. (bauformb)]

Könnte man nicht einen Current Sense OP missbrauchen? Der INA186A1IDDF 
braucht max. 70uA, hat aber einen Shutdown-Eingang für 100nA. Außerdem 
hängt er nicht direkt am Akku, sondern an 1.8 bis 5V. Er verträgt 
trotzdem 40V an den Eingängen, mit 120dB CMRR.

[Eduard I. (eiten)]

Clemens L. schrieb:
> Alternativ könnte man mit einem separaten Schalter die Opamp-Eingänge
> beim Schlafenlegen trennen. Und mit einem 4:1-Mux (z.B. TMUX4052)
> braucht man dann nur einen Opamp.

Aber der TMUX4052 hat im Shutdown immer noch 8uA, oder verstehe ich da 
was falsch?

[Clemens L. (c_l)]

Bauform B. schrieb:
> INA186

Der verstärkt aber mit mindestens 25 V/V.

[Clemens L. (c_l)]

Eduard I. schrieb:
> der TMUX4052 hat im Shutdown immer noch 8uA?

Ja. Ist aber unter deinem Limit von 20 µA. :)

[Eduard I. (eiten)]

Clemens L. schrieb:
> Ja. Ist aber unter deinem Limit von 20 µA. :)

Da hast du natürlich absolut recht! Ich hab im Moment gerade ein 
riesiges Durcheinander mit nA, mA und uA :)

[Eduard I. (eiten)]

Clemens L. schrieb:
> beim Schlafenlegen trennen. Und mit einem 4:1-Mux (z.B. TMUX4052)

Hast Du Erfahrung mit dem? Ich hab mir jetzt mal das Datenblatt 
durchgelesen und bin nicht sicher, was ich mit bei einer single Supply 
mit dem VSS machen soll. Auf GND legen?

[Clemens L. (c_l)]

Eduard I. schrieb:
> bin nicht sicher, was ich mit bei einer single Supply
> mit dem VSS machen soll. Auf GND legen?

Genau. (GND = 0 V ist die Referenz für die Logik-Eingänge.)

[Eduard I. (eiten)]

So, hab das mal mit einem 4025 aufgezeichnet. Was meint ihr, kann das so 
funktionieren?

[Clemens L. (c_l)]

Der CD4052B möchte an seinen digitalen Eingängen (A/B/INH) eine hohe 
Spannung (VDD) sehen; der TMUX4052 ist da toleranter.

[Bauform B. (bauformb)]

Eduard I. schrieb:
> Was meint ihr, kann das so funktionieren?

R204 und R205 sollten nicht mit GND verbunden sein und der FET ist 
verpolt. Und die Beschriftung D- und D+ irritiert mich. Die passt 
irgendwie nicht zu den OP-Eingängen.

[Eduard I. (eiten)]

Danke euch für die Hinweise! Anbei das neue Schema, nicht dass noch 
jemand was falsches nachbaut.