Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Strommessung über Shunt / MOSFET ?


von Thomas (kosmos)


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Mal eine kurze Frage zur Srommessung ich habe mir einen Shunt mit 
Schraubanschlüssen bestellt(noch nicht da). Laut den Daten die angegeben 
sind gibt es bei 10A Stromfluss einen Spannungsabfall von 75mV, die ich 
dann noch verstärke bevor sie zum ADC gelangen. Rein rechnerisch sollte 
er doch dann 7,5 mOhm Widerstand haben?

Da mein P-Kanal MOSFET 11mOhm RDSon hat, könnte ich doch gleich diesen 
als Shunt hernehmen oder meint ihr hier das es unerwarteten 
Nebenwirkungen gibt. Wie könnte das aussehen Spannungsabfall nicht 
linear, davon driften bei Erwärmung des MOSFETs....?

: Verschoben durch Moderator
von HildeK (Gast)


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Wenn du den MOSFET als Schalter benutzt, kann man das schon machen, 
allerdings zum Messen ist das weniger geeignet. Der RDS_on ist nicht 
als fester Wert angegeben, sondern als z.B. Maximalwert. Er ist abhängig 
von der Gatespannung und von der Temperatur und wird auch von Exemplar 
zu Exemplar unterschiedlich sein.
Das wird trotzdem verwendet in manchen ICs (z.B. in den Smartswitches), 
aber nur als grobe Sicherungsmaßnahme zum Abschalten bei Überstrom. Da 
sind locher auch mal 10 ... 20% Toleranz möglich.

von Andreas B. (bitverdreher)


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HildeK schrieb:
> Das wird trotzdem verwendet in manchen ICs (z.B. in den Smartswitches),
> aber nur als grobe Sicherungsmaßnahme zum Abschalten bei Überstrom.

Das ist gar nicht mal so grob wie es scheint, da bei erhöhten 
Spannungsabfall durch ein höheres Rdon ja auch die Verlustleistung 
ansteigt.
Macht also irgendwie Sinn. Die SOA ist da interessanter als der Strom.
Zum Strommessen würde ich das aber auch nicht verwenden, da stimme ich 
Dir voll und ganz zu.

von foobar (Gast)


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Was die Sache, insb bei rein analogen Schaltungen, etwas blöd macht: 
wenn der MOSFET öffnet und der Strom 0 wird, wird die Spannung maximal 
und nicht wie beim Shunt 0.

von Blumpf (Gast)


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Thomas O. schrieb:
> Da mein P-Kanal MOSFET 11mOhm RDSon hat, könnte ich doch gleich diesen
> als Shunt hernehmen oder meint ihr hier das es unerwarteten
> Nebenwirkungen gibt. Wie könnte das aussehen Spannungsabfall nicht
> linear, davon driften bei Erwärmung des MOSFETs....?

Die Toleranz und die Temperaturdrift sind halt sehr hoch und 
unbekannt.Gemacht wird es teilweise trotzdem, insbesondere bei IC wie 
Highside-Switches. Beispiel:
http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/mic20xx.pdf

Dort wird der RDSon als Messshunt für die Strombegrenzung verwendet:
Und das führt z.B. zu einem Stromlimit von min. 0,5A und max 0,9A.
So mal eben grob +-30% Toleranz.
der Hersteller hat aber seinen Fertigungsprozess noch eher unter 
Kontrolle, du must damit leben, was du geliefert bekommst.

Das taugt halt nur eben für solchen Überlastschutz und dergleichen. Wenn 
du damit messen wolltest, müsstest du kalibrieren und die 
Temperaturdrift kompensieren.
Machbar ist das bestimmt, aber aufwändig. Es kann vielleicht in Fällen 
sinnvoll sein, wo man mit sehr hohen Strömen hantieren muss, aber das 
ist eine Vermutung meinerseits und muss nicht unbedingt stimmen.

von foobar (Gast)


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Btw, es gibt SenseFETs mit zweitem Source-Pin, die einen spezifizierten 
Teil des Stroms (z.B. 1/1000.) über diesen Pin abführen.  Dort kann dann 
ein relativ hochohmiger Widerstand als Shunt eingesetzt werden.

https://www.onsemi.com/pub/Collateral/AND8093-D.PDF

von HildeK (Gast)


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Andreas B. schrieb:
> Das ist gar nicht mal so grob wie es scheint, da bei erhöhten
> Spannungsabfall durch ein höheres Rdon ja auch die Verlustleistung
> ansteigt.

Ich dachte dabei an die SmartSwitche. Manche haben ja eine 
Strommessfunktion drin und wenn du die Transferkurve anschaust, dann 
ist, zumindest im Bereich kleinerer Ströme schon eine recht große 
Toleranz angegeben. Das sagte ja auch
'Blumpf':

Blumpf schrieb:
> Highside-Switches. Beispiel:
> http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/mic20xx.pdf
>
> Dort wird der RDSon als Messshunt für die Strombegrenzung verwendet:
> Und das führt z.B. zu einem Stromlimit von min. 0,5A und max 0,9A.
> So mal eben grob +-30% Toleranz.

von reihaus (Gast)


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Siehe PDF

von Thomas (kosmos)


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OK vielen Dank, dann werde ich lieber den externen Shunt nehmen.

von Franz F. (Gast)


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Es gibt auch recht günstige Stromsensoren von LEM. Habe eben von RS 
solche bestellt, die gibt es mit Messbereichen 10 bis 50 A, DC und AC 
bis 400kHz,  und 5V bzw. 3,3V Hilfsspannung, Ausgang auch max. 5V. Ich 
habe noch keine Erfahrung damit und habe vor, diese in meiner 
PV-Inselanlage einsetzen, welche grad in Bau ist. Kostet pro Stück etwa 
8,50.
Gruß Franz

von Wolfgang (Gast)


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Blumpf schrieb:
> Das taugt halt nur eben für solchen Überlastschutz und dergleichen. Wenn
> du damit messen wolltest, müsstest du kalibrieren und die
> Temperaturdrift kompensieren.

Die Temperatur unterscheidet nicht zwischen mittlerer Leistung und 
Momentanleistung. Eine einfache Temperaturkompensation lässt sich also 
nur für Gleichstrom realisieren.
Bei PWM mit sich änderndem Tastverhältnis würde genau das Tastverhältnis 
noch in die Kalibrierung eingehen. Kann man alles machen ...

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