Детектировать ток >10мкА на выходе источника питания

[Kasiqus]

На самодельном стенде для разбраковки плат есть источник питания 1.5-3.5 В, выходной ток до 50 мА. Есть задача сделать индикатор потребления тока >10мкА. Т.е. подключается устройство, выполняет некую тестовую программу (потребляя до 20мА), засыпает -- и тут бы увидеть, не превышен ли ток спящего режима.

Я как человек, знакомый с аналоговой электроникой на уровне обзорного курса в университете, предположил такой "наивный" вариант решения проблемы: ставим в цепь измерительный резистор такого номинала, чтобы падение на него не превышало 0.1В на максимальном токе (2 ом), а потом сравниваем падение напряжения на нем с нужным нам пороговым, соответствующим току 10мкА. Но получается что это будет 20мкВ -- подручными средствами проблемно измерить/сравнить. Возможно, есть какие-то более правильные и простые решения задачи?

[HariusHek]

Схема прибора для измерения малых электрических величин:

ИЗМ..png

(160.77 КБ) 396 скачиваний

была опубликована в журнале "Радио" №2 за 1977 год, страница 41.

[Ser60]

Подождать с помощью таймера окончания активного режима устройства и переключить (например через реле) резистор в цепи питания на более высокоомный для измерения малого тока.

[As]

Поскольку высокая точность, как я понимаю, не слишком нужна - можно использовать прибор с нелинейной шкалой - а попросту, зашунтировать резистор-датчик тока диодом...

[El-Eng]

Но получается что это будет 20мкВ -- подручными средствами проблемно измерить/сравнить.

Не так, уж, и проблемно. Это напряжение нужно сначала усилить до приемлемого уровня, а потом подать на компаратор. Главное - правильно построить усилитель. В качестве основы нужно взять ОУ, имеющий напряжение смещения и его температурный дрейф на уровне требуемой погрешности. Например, если требуемая погрешность измерения 20мкВ порядка 10%, то вполне подойдет AD8628 (смещение 1мкВ, дрейф 0.002 мкВ/С). В даташите описано подобное применение (стр.19, рис.63).
Но это еще не все. Для правильного измерения таких величин напряжения нужно учесть множество разных факторов (н-р эффект термопары из-за контакта разнородных металлов), правильно подключить датчик тока (Kelvin connection), отследить правильность работы ОУ при неизбежной перегрузке во время протекания основного тока и т.д. В общем, задача вполне решаема, правда, нужно как следует почитать литературу по теме.

[manowar]

Поскольку высокая точность, как я понимаю, не слишком нужна - можно использовать прибор с нелинейной шкалой - а попросту, зашунтировать резистор-датчик тока диодом...

самое лучшее решение. высокая разрешающая способность во всём диапазоне токов не нужна, наврядли автору необходимо измерять токи 20-50ма с разрешением в микроамперы. достаточно иметь токовый датчик такого номинала, где верхний порог измеряемого тока ещё не вызовет открытие диода. собственно это есть типовое решение при измерении токов утечки, где измеряемые токи в пределах до ма, а возможные токи в сотни ма-не приведут к выходу устройства из строя

[El-Eng]

Только не нужно забывать, что при токе через диод в десятки миллиампер, на обычном диоде падает ~0.7В, а на диоде Шоттки ~0.4В. По условию ТС же, падение напряжения на измерительном резисторе не должно превышать 0.1В.

[vlasovzloy]

можно косвенным методом. заряженный конденсатор на входе прибора. цепь от источника питания размыкается и измеряется время разряда до определенной величины.
как в некоторых измерителях емкости сделано

Добавлено after 2 minutes 20 seconds:
если с резистором зашунтированным диодом, измерительную цепь источника питания брать на самом устройстве

[manowar]

Только не нужно забывать, что при токе через диод в десятки миллиампер, на обычном диоде падает ~0.7В, а на диоде Шоттки ~0.4В. По условию ТС же, падение напряжения на измерительном резисторе не должно превышать 0.1В.

применить низковольтную шоттку или германий.
если не устраивает падение чуть больше, пусть делает с двумя питаниями, развязаных через "идеальный диод".
к примеру, источник 2.95в после диода обеспечивает ток 20-50ма, источник 3.00в - токоизмерительный.

[Hand-Maker]

Читайте ТЗ. Про измерение тока в рабочем состоянии речи не шло. а посему спокойно можно поставить в качестве шунта резистор 10 кОм, с параллельно включеным мощным диодом Шоттки. Тогда 10 мкА создадут падение 100 мВ, которые уже не сложно измерить. А в рабочем состоянии открытый диод посадит на себе примерно 0,4 вольта.

Хотя, конечно же более разумный вариант -- шунт закорачивать контактами реле или полевиком.

[Kasiqus]

Спасибо всем за ответы!

Поскольку высокая точность, как я понимаю, не слишком нужна - можно использовать прибор с нелинейной шкалой - а попросту, зашунтировать резистор-датчик тока диодом...

Читайте ТЗ. Про измерение тока в рабочем состоянии речи не шло. а посему спокойно можно поставить в качестве шунта резистор 10 кОм, с параллельно включеным мощным диодом Шоттки. Тогда 10 мкА создадут падение 100 мВ, которые уже не сложно измерить. А в рабочем состоянии открытый диод посадит на себе примерно 0,4 вольта.

Мысль хорошая, тоже про это думал. Но при напряжении источника в 1.5В падение на 0.4 В недопустимо, почему и написал в начале про падение в 0.1 В. Реально ли подобрать что-то с таким падением напряжения? У германиевых диодов вроде тоже 0.3-0.4 в.

Хотя, конечно же более разумный вариант -- шунт закорачивать контактами реле или полевиком.

Да, бесспорно -- но как определить момент, когда его надо закорачивать? Кроме вариантов "по таймеру" или "кнопкой", конечно.

[Ser60]

Периодически измерять токопотребление при низкоомном шунте и как только оно станет меньше порога, переключать шунт. По-моему это очевидно. Или что-то препятствует такому решению, чего мы пока не знаем?

[Kasiqus]

Периодически измерять токопотребление при низкоомном шунте и как только оно станет меньше порога, переключать шунт. По-моему это очевидно. Или что-то препятствует такому решению, чего мы пока не знаем?

Вроде нет.

[vlasovzloy]

да давно бы уже шоттку поставил с резистором и не мучался. значит так сильно надо

[Vovk_Z]

Но при напряжении источника в 1.5В падение на 0.4 В недопустимо, почему и написал в начале про падение в 0.1 В. Реально ли подобрать что-то с таким падением напряжения? У германиевых диодов вроде тоже 0.3-0.4 в.

У обычных Шотки (на токи от единиц Ампер), при токах до ампера, падение напряжения 0,2-0,3 Вольта.
Есть Шоттки 100BGQ015 (100A, 15V) - падение напряжения начинается с 0,1 Вольта, и сильно большим не будет, однако, он начинает понемногу проводить ток гораздо раньше, и будет шунтировать шунт. Т.е. тоже не очень подходит, т.к. измерения будут очень приблизительными.

1. Однако, есть схемы (на ОУ) которые позволяют использовать и большой шунт, и дают маленькое падение напряжения. Шунт включается в обратной связи ОУ, если правильно помню.
Ссылку сходу не приведу, как найду - покажу, что имею ввиду. Нашел. Схема называется преобразователь ток-напряжение на ОУ. У нее входное сопротивление - низкое, как нам и надо.

2. От тут просто несколько схем токовых мониторов (измерителей тока).

3. Также, ТС может погуглить по ключевым словам "current sensor circuit" .
Ничего особо сложного в задании нет. Просто использовать не совсем дубовые ОУ, типа LM358 (они с большим собственным смещением, а главное - без цепей регулировки этого смещения), а использовать какой-то тоже популярный, но прецизионный ОУ с цепями регулировки смещения (т.е не сдвоенный, а одинарный в корпусе). И все он будет нормально измерять и усиливать, даже с шунтом 1 Ом (10 мкВ)