Strommessung (0,1 Ohm + Differenzverstärker)

[Florian B. (meister-joda)]

Hi Leute,

ich bin nun schon eine ganze Weile am Fehler suchen und benötige Hilfe, 
damit ich wider ruhig schlafen kann ;-)

Ich baue gerade redundante Netzteile (je 12-16V und max. 2,5A), welche 
über Mosfets ihre Leistung zur Verfügung stellen sollen. Um den Strom 
jedes Netzteils zu messen, wählte ich einen 0,1Ohm Messwiderstand und 
einen Differenzverstärker. Als OPV kommt der alte LM358 aus der 
Schublade zum Einsatz.

Das Problem:
Sind die Mosfets durchgesteuert, bekomme ich ohne angeschlossene Last 
eine Spannung von 0,730V vom OPV geliefert. Wenn ich Lasten (z.B. 39Ohm 
Lastwiderstand) zuschalte, kann ich keine große Änderung der 
OPV-Spannung verzeichnen. Sie schwankt lediglich um wenige mV.

Sind die Mosfets ausgeschaltet, fallen die OPVs wieder auf ihr Offset 
von etwa 30mV zurück.

Fahre ich (bei gesperrten Mosfets) am Messwiderstand über eine externes 
Labornetzteil die zu messenden Ströme an, bekomme ich passende 
Ausgangsspannungen aus dem OPV.

Ich dachte erst, es würde am Ripple der Speisespannung liegen. Aber auch 
wenn die komplette Schaltung vom Labornetzteil versorgt wird, ist obiges 
Schauspiel anzusehen :-(

Für Hilfe wäre ich sehr dankbar
Flo

[Kein Troll (Gast)]

Allenfalls einen anderen OpAmp verwenden, nachdem man die specs im 
datenblatt nachgeschaut hat...

[ArnoR (Gast)]

Florian B. schrieb:
> Für Hilfe wäre ich sehr dankbar

Schmeiß die Schaltung weg. Der LM324 muss bei dir eingangsseitig bis auf 
2,5% der Versorgungsspannung an die positive Spannung heran, das kann 
der gar nicht.

Und was soll das mit der Z-Diode an IC2b?

[Andrew T. (marsufant)]

..was soll die Anordnung der T4, T5 so ?

[Florian B. (meister-joda)]

T4 und T5 sind so geschaltet um im Fehlerfall die Bodydiode des Mosfets 
auszuhebeln (Zum Thema Redundanz)!

Die Z-Diode ist optional und schützt den ADC des uC, welcher die Ströme 
und Spannungen verarbeitet. Diese ist für OPVs mit interner 
Strombegrenzung gedacht...

Kann mir jemand einen relativ günstigen und kompatiblen SO8-OPV nennen, 
der den Anforderungen entspricht?

[Fritz (Gast)]

Florian B. schrieb:
> T4 und T5 sind so geschaltet um im Fehlerfall die Bodydiode des Mosfets
> auszuhebeln (Zum Thema Redundanz)!

Was für ein Fehler soll das denn sein?

[Florian B. (meister-joda)]

Zum Beispiel ein Kurzschluss in der Einspeisung!

Die Netzteile werden jeweils mit eigenen Trafos & Gleichrichtern 
bestückt.

Kommen wir jetzt wieder zur Lösung meines eigentlichen Problems oder 
wollen sich noch weitere über das Design hermachen?

[Peter Z. (Gast)]

Die Schaltung zur Strommessung krankt daran:
1. Der OP hat nicht den nötigen Eingangsspannungsbereich.
Du benötigst da einen Rail to Rail OP-Verstärker oder zumindest einen OP 
der Eingangsseitig bis an die posetive Vesorgungsspannung funktioniert.
2. Das Design benötigt um eine gute gleichtakt Underdrückung zu haben 
exakt tolerierte Widerstände. Sowas ist teuer.

Schau dir mal AN-105 und den LTC®6102 auf linear.com an!

[Fritz (Gast)]

Florian B. schrieb:
> Kommen wir jetzt wieder zur Lösung meines eigentlichen Problems oder
> wollen sich noch weitere über das Design hermachen?

Wenn du schon eine Schaltung hier einstellst und nach einer Fehlerlösung 
fragst, solltest du dir im Klaren sein, dass die "Helfer" die Schaltung 
verstehen wollen.
Weil du vielleicht andere Nebeneffekte nicht siehst oder man vielleicht 
eine pfiffige Idee dahinter vermutet oder was auch immer.
Sich dann darüber zu beschweren halte ich eher für kontraproduktiv in 
deinem Sinn.

[Fritz (Gast)]

Peter Zz schrieb:
> 2. Das Design benötigt um eine gute gleichtakt Underdrückung zu haben
> exakt tolerierte Widerstände. Sowas ist teuer.
>
> Schau dir mal AN-105 und den LTC®6102 auf linear.com an!

Schnäppchen ist der LTC6102 ja nicht gerade, 0,1% Widerstände kosten 
dazu im Vergleich ein paar Cent + OPV hängt halt stark von der 
benötigten Genauigkeit ab.
Aber seis drum.
Funktioniert denn der LTC6102 bei Kurzschluß des Shunt gegen GND auch 
richtig?
Wenn er wirklich nur den eingebauten Fet so wie eingezeichnet hat geht 
das nämlich nicht!

[Peter Z. (Gast)]

Fritz schrieb:
> Schnäppchen ist der LTC6102 ja nicht gerade

Habe auch nicht gesagt "Kaufe LTC6102" sondern
schau an und lerne!

[Stephan H. (stephan-)]

ich sage auch mal Current Sense Amplifier
Gibt ja nicht nur diesen LTC.

Mit diskreten Bauteilen sind Diff OP nicht ordentlich hin zu kriegen.
Gern auch was aus der INA Reihe zB. 138 etc. pp.

Ich bin bei LT als Privatperson angemeldet und bekomme nach 10 Jahren 
immer noch Samples. Aber ich übertreibe es damit auch nicht. ca. 2 
Typen/Jahr.

[Martin (Gast)]

Schau dir im Datenblatt Figure 11 an (Output Characteristics Current 
Sinking)

Dort siehst du, dass wenn der Ausgang Strom "sinken" muss, geht die 
minimale Ausgangsspannung ziemlich schnell auf 0.7V