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KonstantstromquelleEine Konstantstromquelle ist eine Schaltung, deren Zweck es ist, den Strom durch eine Last (z.B. eine LED) möglichst konstant zu halten, das heißt Änderungen des Stroms durch Variationen der Betriebsspannung und/oder des Lastwiderstands entgegen zu wirken. Es gibt viele verschiedene Schaltungen, die zu diesem Zweck eingesetzt werden. Sie unterscheiden sich in ihrer Präzision, der minimalen und maximalen Betriebsspannung, und dem Bauteilaufwand. Es sollen hier nur einige besonders einfache Schaltungen vorgestellt werden.
[bearbeiten] Konstantstromquelle mit J-FETvon Patrick Murer [bearbeiten] BeschreibungEine sehr einfache Konstantstromquelle lässt sich mit einem JFET realisieren. Der resultierende Strom ist durch den verwendeten FET bestimmt, dabei wird die Eigenschaft genutzt, dass der N-Kanal-JFET selbstleitend ist, also bei einer Gate-Source-Spannung von 0V Strom leitet und bei ansteigender negativer Gate-Source-Spannung U_GS den Drain-Source-Kanal zunehmend abschnürt. Selbstverständlich verhält sich ein P-Kanal-JFET ebenso, wenn auch mit umgekehrten Vorzeichen von Strom und Spannung. Es werden Bauteile angeboten, bei denen die Verbindung zwischen Gate und Source des FET schon intern vorgenommen wurde (Konstantstromdiode). Diese werden mit engeren Toleranzen gefertigt und erlauben daher eine genauere Definition des Stroms. Ausserdem benötigen diese keinen Widerstand in der Sourceleitung und brauchen damit weniger Spannungsabfall zum Betrieb. [bearbeiten] Vorteile
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[bearbeiten] Konstantstromquelle mit bipolarem Transistor[bearbeiten] Beschreibung[bearbeiten] Vorteile
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[bearbeiten] Preise[bearbeiten] Konstantstromquelle mit Linearreglern[bearbeiten] BeschreibungEine sehr einfache, günstige und doch genaue Konstantstromquelle kann mittels LM317 aufgebaut werden. Für einen LED Strom von 20mA ist ein R1 von 62,5 Ohm erforderlich, praktisch wird man 68 Ohm wählen. Dabei ist zu beachten, daß die Eingangsspannung Vin mindestens 3,5V + UfLED (Flußspannung der LED) betragen muss. [bearbeiten] Vorteile
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[bearbeiten] PreiseLM317: TO3: 1,90 EUR, TO-220: <0,25 EUR, TO-92: <0,15 EUR, SO-8 <0,20 EUR [bearbeiten] Konstantstromquelle mit Schaltregler[bearbeiten] MC34063, Step Up[bearbeiten] BeschreibungDer Ausgangsstrom beträgt 1,25V/Rx, die Spannung an der Last muss mindestens so groß sein wie die Eingangsspannung, die Stromquelle ist also nicht kurzschlussfest. Das ganze kann man z.B. für mehrere LEDs in Reihe verwenden um diese mit 5V oder mit 4x 1,5V Batterien zu betreiben. Weiterhin ist zu beachten, dass die Schaltung auch nicht leerlauffest ist: Im Leerlauf läuft die Spannung auf >40V, und dann geht der MC34063 kaputt. Daher sollte man zur Sicherheit eine 30-40V Z-Diode parallel zum Ausgang legen, wenn es passieren kann, dass die Last abgeklemmt wird. Aufgrund des Elkos am Ausgang ist die Stromquelle recht träge. R1 dient dazu den MC34063 vor dem Stromstoß zu schützen, wenn sich der Elko in eine zu kleine Last entläd und der Strom kurzzeitig höher als der eingestellte Wert wird. Die Bauteilwerte sind alle relativ unkritisch. Je nach Betriebsspannung sind die Bauteilwerte etwas anzupassen um den optimalen Wirkungsgrad und die beste Performance zu erziehlen. Die eingezeichneten Bauteilwerte sind für geringe Ströme (<100mA) und Eingangsspannungen zwischen 5 und 15V ausgelegt. R2 sollte bei hohen Spannungen vergrößert werden. Wie man die Werte genau berechnet steht in der Application Note AN920/D. http://www.onsemi.com/pub/Collateral/AN920-D.PDF [bearbeiten] Schaltung
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[bearbeiten] MC34063, Step Down[bearbeiten] BeschreibungDie StepDown Version funktioniert im Prinzip genauso wie die normale Konstantstromquelle, nur dass die ungenutze Spannung nicht sinnlos verheizt wird. Die Eingangsspannung muss mindestens 2V größer sein als die Ausgangsspanng. Diese Version ist leerlauf- und kurzschlussfest. Allerdings entläd sich der Elko erstmal in die Last, wenn man diese im Betrieb anklemmt. Dadurch kann die Last und der MC34063 beschädigt werden, der Widerstand R1 verhindert aber letzeres. Bei der StepDown Version kann man die Elkos etwas kleiner machen, als bei der StepUp Version, da der Stromfluss durch die Spule in die Last nahezu konstant ist. Wenn man die Spule vergrößert, wird der Strom gleichmäßiger und man kann die Elkos verkleinern. Allerdings wir der Wirkungsgrad aufgrund des höheren Gleichstromwiderstands der Spule schlechter. Wie immer ist es also ein Kompromiss zwischen Wirkungsgrad, Kosten und Bauteilgröße. [bearbeiten] Schaltung
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[bearbeiten] LM2576 Step DownIn einem Thread im Forum (http://www.mikrocontroller.net/topic/97838#new) wird folgende Schaltung genannt: http://www.mikrocontroller.net/attachment/34179/current_source.pdf
[bearbeiten] Threads im Forum
[bearbeiten] Weblinks |
. Ein Kühlkörper am LM317 ist bei höheren Eingangsspannungen nötig, abhängig vom Gehäuse
