www.mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Stromquelle zu langsam, wie schneller?


Autor: Christian T. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich habe folgendes Szenario: an einem 40 Ohm Widerstand liegt eine 
Spannung von z.B. 20V an, diese wird dann abgeschaltet und in dem Moment 
soll eine ebenfalls an diesen Verbraucher angeschlossene Stromquelle 
100mA (entspricht 4V) aktiv werden.

Das Problem dabei ist, dass es höchstens 100µs dauern darf bis die 100mA 
auch wirklich fließen. Mit einem LM317 Regler komme ich aber nur auf 
etwa 750µs herunter.

Theoretisch könnte ich (falls ich keine schnell regelnde andere Lösung 
finden kann) die Versorgungsspannung der Stromquelle so weit erhöhen 
dass die 100mA auch dann getrieben werden wenn die 20V noch anliegen, 
das würde nicht stören. Das würde aber bedeuten dass der LM317 in dem 
Moment wo die 20V abgeschaltet werden sehr viel Leistung verbraten würde 
was ich nach Möglichkeit vermeiden will.

Die Frage ist jetzt: wie kann ich das beschleunigen? Muss auch kein 
LM317 sein, aber der Aufwand sollte sich halbwegs in Grenzen halten.

Im Artikel "Konstantstromquelle" steht leider nirgends was zur 
Einschaltzeit. Auf bloßen Verdacht will ich jetzt nicht alles aufbauen.

Autor: Jens G. (jensig)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
bau 'ne konventionelle KSQ auf, mit pnp-Transistor/Z-Diode, wenn es 
nicht super genau sein soll. Im Collectorzweig noch eine normale diode, 
die die 20V, die bei niedriger KSQ-Spannungsversorgung als 
Reversespannung anliegen, sperrt (weil der Transistor vermutlich 
Reversespannungen am Collector nicht so richtig mag). Im ganzen 
brauchste da praktisch keine Kondensatoren, um etwas kompensieren zu 
müssen (nur über dessen Versorgungsspannung), und somit sollte die 
schnell genug sein.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das Problem kann man leichter derart lösen, indem die KSQ ständig aktiv 
ist und man nur den Strom umschaltet.
Z.B. mit einem Transistorpaar,
einer schaltet gegen GND. Der andere auf Deinen Verbraucher.
Beide sind natürlich nicht gleichzeitig aktiv ,-)


Wer sich hier an die ECL-Technik erinnert fühlt: Genau das ist der 
Gedanke.

Funktioniert hier seit Jahren, und meine KSQ sind damit bei deutlich 
unter 10µs eingeschwungen an der Last.

Autor: Christian T. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das mit dem ständig aktiv lassen habe ich mir auch schon überlegt, aber 
das würde bedeuten dass ich noch zusätzlich ne Erkennung bräuchte zu 
welchem Zeitpunkt die Spannung an der Last abfällt. Und diese Erkennung 
dürfte sich wiederum nicht vom fließenden Strom den die KSQ dann treibt 
beeinflussen lassen. Das würde dann schon wieder etliche Bauteile 
zusätzlich bedeuten und einiges an Testarbeit.

Am liebsten wäre es mir echt wenn es sowas wie nen LM317 gäbe oder 
irgend eine andere integrierte Lösung die eben moderner und schneller 
ist. Mit einem Widerstand dran und fertig. Wenn der Regler dann 5 Euro 
kostet ists auch egal.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Christian T. wrote:
> Das mit dem ständig aktiv lassen habe ich mir auch schon überlegt, aber
> das würde bedeuten dass ich noch zusätzlich ne Erkennung bräuchte zu
> welchem Zeitpunkt die Spannung an der Last abfällt. Und diese Erkennung
> dürfte sich wiederum nicht vom fließenden Strom den die KSQ dann treibt
> beeinflussen lassen. Das würde dann schon wieder etliche Bauteile
> zusätzlich bedeuten

ca. 2 Dioden, 2 Transistoren.

> und einiges an Testarbeit.

Hmmm? ca. 3 Minuten

>
> Am liebsten wäre es mir echt wenn es sowas wie nen LM317 gäbe oder
> irgend eine andere integrierte Lösung die eben moderner und schneller
> ist. Mit einem Widerstand dran und fertig. Wenn der Regler dann 5 Euro
> kostet ists auch egal.

Tja, das ist dann die Lösung für Denkfaule.

Autor: Christian T. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
So kann mans sehen. Mein Chef siehts aber immer so:

Stunde kostet 50 Euro. Teil für 5 kaufen, hinlöten, passt -> viertel 
Stunde Arbeit, 12,50 + 5 Material = 17,50 Gesamtaufwand.

Alternative: Schaltung mit 4 Teilen, kein analog-Know-How vorhanden. 
Aufbau, Test, geht nicht -> nochmal modifzieren, nochmal Test. Eine 
Stunde, plus 1 Euro Material = 51 Euro. Das war jetzt aber noch der 
günstige Fall dass es echt gleich nach dem ersten Fehlversuch 
funktioniert.

Privat würde ich mir den Zeitaufwand auch machen. Da gehts drum was zu 
lernen und Erfahrung zu sammeln dass man nächstes mal mit Problemen 
immer schneller wird.

Ne andere Rechnung ists natürlich auch gewerblich wenn davon ne Million 
hergestellt werden soll. In diesem Fall hier aber eben nur eines.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Geh zu Deinem Chef und sag ihm das Du bereits 2 Stunden für dies Problem 
im Forum bist. 100 Euro sind schon verbraucht ,-)


bye,
Andrew

Autor: Christian T. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Nee, das mitm Forum mach ich ja nur nebenbei. Aber im Prinzip hast schon 
recht...

Autor: Christian T. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hmm... hab mir die Arbeit doch gemacht mit Z-Diode, und BC547. Ergebnis: 
Stromquelle hat bei verschiedener Belastung eine Regeldifferenz von etwa 
10% was viel zu viel ist.

Der Strom wird zwar relativ schnell geregelt, aber nicht bist auf den 
Endwert. Der Endwert stellt sich erst nach etwa 1000µs ein, ist also um 
Faktor 10 zu langsam. Noch langsamer als der LM317.

Autor: Jens G. (jensig)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Achja, ich und Andrew haben auch schon für diesen Thread einige Zeit 
gearbeitet - wir würden auch gern dafür etwas haben wollen ;-)

Poste doch mal deine jetzige Schaltung. Wenn es nach eineer e-Funktion 
geht, erreichst Du ja theoretisch nie den Endwert, somit wäre vielleicht 
auch wissenswert, wieviel % vom theoretischen Endwert der praktische 
Endwert erreichen soll, um als valid zu gelten, damit wir die 1000µs 
auch richtig interpretieren können.
1ms für eine billige Transistorschaltung betrachte ich als etwas sehr 
reichlich. Wie tust Du es denn messen? Und hast Du die 
Betriebsspannungen mit C's abgeblockt?
Wie hoch darf denn die Regeldifferenz sein. Und auserdem: ich dachte, 
hier waren 40Ohm und 100mA vorgegeben - woher also die unterschiedliche 
Belastung? Abgesehen von dem Fall, daß die 20V mit anliegen, gibt's doch 
keine unterschiedlichen Belastungen - oder?

Autor: Tobi S. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hast du schonmal ins Auge gefasst nen MOSFET + OPAMP zu benutzen ?

Autor: Michael Lenz (hochbett)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Christian,

der LM317 ist vermutlich deshalb so langsam, weil der intern verbaute 
OPV nicht besonders schnell ist.

Die Funktionsweise ist so, daß die Spannung über dem Ausgangswiderstand 
konstant gehalten wird. Für die notwendige Regelung sorgt der OPV. Das 
kann man auch ohne Weiteres mit einem schnelleren OPV aufbauen.

Wenn es Dich interessiert und Du die kostbare Zeit Deines Chefs dafür 
opfern willst (ich würde ja um meine eigene Lebenszeit bangen, nicht um 
die 50€ des Chefs; aber ich interessiere mich glücklicherweise für 
Technik ;-), dann kann ich Dir mal eine entsprechende Schaltung 
zusammenklicken.

Mit LTSPICE sollte sich dann recht schnell klären lassen, wie schnell 
die Stromregelung vonstatten geht.


Gruß,
  Michael

Autor: Christian T. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
So in etwa ists jetzt. Hoffe es ist verständlich. Diode ist ne 12V 
Z-Diode, links oben 4,7kOhm, rechts unten 100 Ohm. Transistor ist BC547B 
NPN.

 -------
 |     |
---    |
| |   Rlast
| |    |
---    |
 |    |/
 |----|
 |    |\
 |     |
---   ---
/ \   | |
---   | |
 |    ---
 |     |
 -------

Abblocken? Die Spannung auf die er geht wenn ich die hohe Spannung an 
der Last wegnehme ist niedriger als die die davor an der Last anlag, 
deswegen denke ich ist abblocken unnötig.

In der Schaltung soll nach dem Abschalten der hohen Spannung die 
Spannung an Rlast gemessen werden. Dies sollte auf mindestens 5% genau 
sein. Was aber viel wichtiger ist, ist die Tatsache dass ich nicht 
einmal +5% und einmal -5% messen darf, sondern der Strom in dem Moment 
der Messung immer besser als 1% der gleiche sein sollte.

Das mit dem Widerstand als Last war auch nur eine Vereinfachung. In 
wirklichkeit wird dann eine Halbleiterstrecke angschlossen, z.B. eine 
Diode in Durchlassrichtung oder ein aufgesteuerter Transistor dessen 
Durchlasswert dann beim Messstrom gemessen werden soll. Deswegen brauche 
ich auch eine Stromquelle die bei verschiedenen Lasten auch wirklich 
immer die 100mA präzise einstellt. Praktisch siehts dann so aus dass mal 
eine, mal vier Halbleiter in Reihe die 100 mA führen sollen und somit 
ergibt sich immer wieder eine andere Last. Wenns aber schon an nem 
konstanten Widerstand scheitert kann ich mir die restliche Arbeit 
sparen. Zum Testen habe ich einen Schiebewiderstand mit maximal 40 Ohm 
genutzt und so verschiedene Lasten simuliert.

Dass man mit OP's präziser und schneller regeln kann als mit dem im 
LM317 integriertem langsamen OP glaub ich sofort, aber wie gesagt: warum 
den Aufwand treiben wenn ich nur eines davon brauche und ich nen 
fertigen Baustein haben könnte? Oder ein App-Note eines Herstellers wo 
eine passende Schaltung drin ist die dann auch auf Anhieb funktioniert. 
Warum sollte man denn jedes mal alles neu erfinden? Bin sicher dass es 
da eine ganz einfache integrierte Lösung gäbe, aber sowas zu finden ist 
immer das Problem. Wenn man eine Million davon will stehen sofort immer 
die Vertreter auf der Matte und helfen bei der Suche, aber bei einem 
eben nicht...

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Christian T. wrote:
> So in etwa ists jetzt. Hoffe es ist verständlich. Diode ist ne 12V
> Z-Diode, links oben 4,7kOhm, rechts unten 100 Ohm. Transistor ist BC547B
> NPN.
>
>  -------
>  |     |
> ---    |
> | |   Rlast
> | |    |
> ---    |
>  |    |/
>  |----|
>  |    |\
>  |     |
> ---   ---
> / \   | |
> ---   | |
>  |    ---
>  |     |
>  -------
>
> Abblocken? Die Spannung auf die er geht wenn ich die hohe Spannung an
> der Last wegnehme ist niedriger als die die davor an der Last anlag,
> deswegen denke ich ist abblocken unnötig.
>
> In der Schaltung soll nach dem Abschalten der hohen Spannung die
> Spannung an Rlast gemessen werden. Dies sollte auf mindestens 5% genau
> sein. Was aber viel wichtiger ist, ist die Tatsache dass ich nicht
> einmal +5% und einmal -5% messen darf, sondern der Strom in dem Moment
> der Messung immer besser als 1% der gleiche sein sollte.
>
>

Aua.

Soll ich Dir für 85 Euro eine komplett aufgebaute Stromquelle mit besser 
als 100 us Regelzeit bauen? Dann nenn mir die die Compliance (maximal an 
der Last notwendige Spannung), etc. und ich mach das Muster fertig.

Und gut ist.



bye,
Andrew

Autor: Christian T. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Danke fürs Angebot, aber wenn ich schon mehr Geld ausgebe (was ich evtl 
gleich hätte machen sollen), dann würde ich ein DCG aus dem c't Lab 
bauen, damit kann ich Strom und Spannung regeln und das ganze auch noch 
über seriell, USB oder Netzwerk zurücklesen und einstellen. Liegt 
preislich auch in der Gegend.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
und, kommst Du damit unter 100us?

Autor: Berti (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wie wärs mit einer Stromquelle aus Opamp und Transistor oder Mosfet?

Autor: Christian T. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Nein, komme nicht darunter, aber erreiche fast die 100µs, damit kann ich 
gerade noch leben. Hab ich vorhin ausprobiert. Hätte halt auch den 
Vorteil dass ich auch gleich noch eine Überwachung von Strom und 
Spannung hätte die ich dann in unser gesamtes Testsystem mit Labview 
einbeziehen könnte.

Opamp und MOSFET wären bestimmt kein Problem. Aber wie gesagt: Auf 
Anhieb klappt nichts wenn man die Erfahrung hat und das war jetzt schon 
genug Zeitaufwand.

Autor: Berti (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Also das sollte deinen Anforderungen entsprechen... Ich hoffe du kennst 
dich damit aus.

Autor: Berti (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Und dazu die Simulation... weit unter 100us

Autor: Christian T. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich bin nicht sicher ob ich das richtig verstanden habe. Aber ich 
vermute dass das nicht die Simulation ist wie bei mir der Aufbau wäre. 
Ich verstehe es so dass in deiner Schaltung der Laststrom über die Pulse 
der linken Quelle ein- und ausgeschaltet wird, richtig?

Bei mir muss der Strom aber nicht abgeschaltet werden (kann aber). Am 
Lastwiderstand ist eine zusätzliche Spannungsquelle die ne Zeit lang 
aktiv ist und nachdem sie abgeschaltet wird soll innerhalb von 100 µs 
der Strom der Stromquelle konstante 100 mA haben.

Autor: Berti (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das klingt jetzt aber nicht mehr so wie vorher verwirrt

Autor: Jens G. (jensig)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Christian T. (Gast)

>So in etwa ists jetzt. Hoffe es ist verständlich. Diode ist ne 12V
>Z-Diode, links oben 4,7kOhm, rechts unten 100 Ohm. Transistor ist BC547B
>NPN.

Und das funktioniert?
100Ohm bei rund 12V machen 120mA. Meinst Du nicht, daß Du damit dem 
armen BC547B etwas zuviel zumutest? Üblicherweise verträgt der nur 
100mA, wobei es paar Ausreiser gibt, z.B. von fairchild, wo das Ding 
angeblich 500mA abkönne.
Dann hast Du den B-Typ gewählt (rel. niedrige Stromverstärkung - bei NXP 
z.B. nur noch knapp 100). Bei 120mA brauchste also schon über 1,5mA 
Basisstrom - viel mehr kommt aber über den 4,7kOhm-R bei Ub=20V nicht 
rüber. D.h., die Z-Diode bekommt kaum noch Strom ab, und das ganze neigt 
unter die Z-Spannung zu fallen.
Und je nach Ub fängt der BC547 recht schnell mit Glühen an.

Hier würde ich also ganz flott einen kräftigeren Typen wählen (irgendein 
billiger BD-Typ, z.B. BD139), und den mit einem zweiten einfachen 
Transistor zum Darlington erweitern, so daß die Gesamtstromverstärkung 
relativ hoch ausfällt, so daß der Basisstrom dem Z-Strom nicht zuviel 
abzwackt (womit die Z-Diode dann auch generell keinen hohen Strom 
braucht - 4,7k wäre also ok).

Autor: Esko (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Christian T.
>Stunde kostet 50 Euro.

Andrew
>Soll ich Dir für 85 Euro eine komplett aufgebaute Stromquelle bauen?

Christian T.
>Danke fürs Angebot, aber wenn ich schon mehr Geld ausgebe (was ich evtl
>gleich hätte machen sollen), dann würde ich ein DCG aus dem c't Lab

Lol, du weist wie lang du da beschäftigt sein wirst?!

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Esko wrote:
> Christian T.
>>Stunde kostet 50 Euro.
>
> Andrew
>>Soll ich Dir für 85 Euro eine komplett aufgebaute Stromquelle bauen?
>
> Christian T.
>>Danke fürs Angebot, aber wenn ich schon mehr Geld ausgebe (was ich evtl
>>gleich hätte machen sollen), dann würde ich ein DCG aus dem c't Lab
>
> Lol, du weist wie lang du da beschäftigt sein wirst?!

Lass gut sein Esko,
ich fand das obige schon nett. Aber richtig gegrient habe ich da:

> Christian T.

> Das Problem dabei ist, dass es höchstens 100µs dauern darf bis die 100mA
> auch wirklich fließen. ...

Später mit dcg und meiner Frage ob denn nun damit unter 100us sind:

> Christian T.
> Nein, komme nicht darunter, aber erreiche fast die 100µs, damit kann ich
< gerade noch leben.


Ich denke damit ist doch vieles klar geworden, und hiermit alles gesagt.

Autor: Michael Lenz (hochbett)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

> Dass man mit OP's präziser und schneller regeln kann als mit dem im
> LM317 integriertem langsamen OP glaub ich sofort, aber wie gesagt: warum
> den Aufwand treiben wenn ich nur eines davon brauche und ich nen
> fertigen Baustein haben könnte?
Der Berti hat Dir gezeigt, wie es geht:
ein OPV, ein paar Widerstände, eine Referenzspannungsquelle und ein 
Transistor ist doch nicht ernsthaft Aufwand. Wie hört sich das denn dann 
an, wenn Du auch noch ein Gehäuse drumherum bauen mußt? Hilfe - noch 
eine Schraube!

Ich glaube, hier kann Dir niemand helfen. Andrew hat das ja schon recht 
früh gemerkt ;-)


Gruß,
  Michael

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.