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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik spannungsgesteuerte lastunabhängige Stromquelle


Autor: Andreas S. (bob_der_baumeister)
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Hallo!

Ich habe folgendes Problem:
Zu entwerfen ist eine spannungsgesteuerte Stromquelle, die 
lastunabhängig sein soll.
Der Ausgangsstrom soll im Bereich von 0 - 2A liegen und über eine 
analoge Eingangsspannung gesteuert werden. Dabei soll bei einer 
Eingangsspannung von 1V genau 1A fließen, bei 2V entsprechend 2A.
Die Schaltung soll sowohl für DC als auch AC funktionieren und soweit 
wie möglich lastunabhängig sein. Die Last soll ohmsch sein und im 
Bereich von 0.1 Ohm bis 200 Ohm variieren.
Ebenso soll diese Schaltung bis ungefähr 6kHz frequenzunabängig sein.

Hat jemand von euch eine Idee, wie so etwas zu realisieren ist. Ich 
verlange keine fertige Schaltung, sondern mich interessieren viel mehr 
sinnvolle Ansätze. Setze ganz auf eure Erfahrungen.

Würde mich freuen, wenn einem von euch dazu was einfällt.

MfG,
Andreas

Autor: MaWin (Gast)
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Man misst den Strom durch den Spannungsabfall an einem 
Strommesswiderstand (shunt) und regelt per OpAmp einen Transistor 
(MOSFET)

 -+
  |
 9k
  |                  +--o
  +-----|+\          |
  |     |  >-+-100R-|I  PowerMOSFET auf KK
  |   +-|-/  Cx      |
 1k   +------+--10k--+
  |                Shunt
 -+------------------+--o

Entscheidend ist Cx, der angepasst werden soll damit schnell
aber ohne Überscheinger und Schwingneigung nachgeregelt wird.

Autor: Zefix (Gast)
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High-Side, Low-Side ?
Du scheinst dir noch nicht wirklich Gedanken zur Schaltung gemacht zu 
haben.

Autor: karadur (Gast)
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Hallo


schon mal ein bischen gerechnet?  2A in 200R U?  2A in 0R1 U?

Autor: Jens G. (jensig)
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soll die Schaltung die 2A auch wirklich bis 200Ohm liefern können? Ich 
frage nur, weil dann bräuchtest Du satte 400V !!!

Autor: Zefix (Gast)
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Das Problem ist, dass manche Leute einfach nicht
in der Lage sind ihr Hirn zu benutzen und sinngemäß
bei den Anforderungen nur gequirlte nicht zu Ende
gedachte Sch... rauskommt.
Und so jemand soll ne Schaltung entwickeln, dann mal "Prost".
Bleibt nur zu hoffen, dass keine Applikationen dabei rauskommen
bei denen es um die Sicherheit von anderen Personen geht ...

Autor: Zuschauer (Gast)
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Viel interessanter wird die Verlustleitungsbetrachtung sein....
Ua = 2Volt Ue= zwangsweise 400V+
Viel Spass beim kühlen.

..und dann die Sache mit AC, wie willst du dass denn machen? btw. welche 
Impulsformen hast du denn, bei welcher Frequenz?

Autor: annegret (Gast)
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Das Gute ist, dass die Frequenz mit kleiner 6kHz bescheiden ist. Es gibt 
da Hochvolt OpAmps von Apex, wenn man einem solchen einen Booster 
spendiert so sollte man schon 2A @ 400V ziehen koennen. Die Frage ist 
eigentlich ob das ausgangssignal bipolar sein soll, oder ob unipolar 
genuegend ist.

Autor: Ich (Gast)
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... und bis 800 Watt brutzelfähig. Dann bitte gleich mit 20 kg Roster 
und Steaks dazu für die Party.

Autor: Michael (Gast)
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Also ich für meinen Teil finde es viel sinnvoller wenn man nur was 
schreibt wie das Problem zu lösen ist und nicht wie arg toll das Ganze 
doch ist. Wenns ne Spannung von 400V braucht um die Anforderungen zu 
erfüllen dann braucht es die Spannung von 400V halt, da ist doch nix 
schlimmes bei. Dass sich da immer gleich welche ins Hemd machen müssen 
weils hier um Spannungen geht, die lebensgefährlich sein können. Kommem 
bestimmt aus der Fraktion "Ich spür schon 10V auf der Haut" oder so 
:rolleyes:

Um die Verlustleistung gering zu halten könnte man die Spannung der 
Stromquelle doch sicherlich irgendwie nachregeln, zum Beispiel indem man 
den Spannungsabfall über den MOSFET misst und diesen immer konstant bei 
1V lässt oder so (jetzt einfach mal ins blaue überlegt).

Autor: Ich (Gast)
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Ich fände es informativer, ob der Fall 200 Ohm bei 2 A überhaupt 
vorkommt. Also eine Information für das Einsatzgebiet der Schaltung.

Das Nachregeln der Spannung wirft andere Probleme auf, je nach der 
geplanten Anwendungsweise.

Autor: Andreas S. (bob_der_baumeister)
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> soll die Schaltung die 2A auch wirklich bis 200Ohm liefern können? Ich
> frage nur, weil dann bräuchtest Du satte 400V !!!

Okay, da geb ich euch allen recht!
Sorry, mein Fehler das Ganze war zu unpräzise!

Über der Last soll höchstens eine Spannung von 10V anliegen.
Bei 200 Ohm braucht das ganze also nur noch für einen Strom von 50 mA 
ausgelegt zu sein.
Besser ist das Beispiel bei 20 Ohm Last. Hier soll halt noch maximal ein 
Strom von 500mA fließen können, der aber eben auch bei einer Last von 
0.1 Ohm aufrecht erhalten bleiben soll.
Das Problem ist also, dass bei geringen Lasten sehr wohl hohe Ströme 
erreicht werden müssen, im Bereich von einigen Zehntel Ohm eigentlich 
sogar noch Ströme bis 5A.
Wichtig ist eben die Lastunabhängigkeit in dem jeweiligen Bereich.

> und dann die Sache mit AC, wie willst du dass denn machen? btw. welche
> Impulsformen hast du denn, bei welcher Frequenz?

Gemeint war, dass ich neben Gleichspannung auch eine sinusförmige 
Spannung einer gewissen Frequenz vorgeben möchte. Der Strom soll dann 
den gleichen Effektivwert wie die Vorgabespannung haben und einen 
annähernd gleichen Signalverlauf, also in dem Fall auch sinusförmig.

Autor: Jens G. (jensig)
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es geht nicht um die "gefährlichen" 400V - es geht darum, daß jemand 
dies offensichtlich noch nicht ganz bedacht hat (ist zumindest zu 
vermuten), und auch die dabei umgesetzte Leistung (worst case 800W). 
Aber bis jetzt wissen wir ja noch nicht, ob dieser Worst case überhaupt 
eintreten soll, und auch nicht, ob die 6kHz uni- oder bipolar sein 
sollen. Das wäre halt mal interessant zu wissen ...

Autor: Jens G. (jensig)
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>Spannung einer gewissen Frequenz vorgeben möchte. Der Strom soll dann
>den gleichen Effektivwert wie die Vorgabespannung haben und einen
>annähernd gleichen Signalverlauf, also in dem Fall auch sinusförmig.

ok - aber soll ein bestimmte Gleichsstrom damit moduliert werden (also 
Gleichstrom mit aufgeprägtem Wechselstrom)? Oder soll der Wechselstrom 
symmetrisch um 0V herummschwingen (wie normaler Wechselstrom halt, der 
pos. wie auch negative Momentwerte hat)

Autor: Andreas S. (bob_der_baumeister)
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Nein der Strom soll ein reiner Wechselstrom symmetrisch um 0A sein, ohne 
Gleichanteil. Eben genau wie das aufgeschaltete Spannungssignal

Autor: Helmut (Gast)
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Muss der Lastwiderstand an Masse liegen oder darf der auch über den z.B. 
1 Ohm Messwiderstand an Masse liegen. Dann wäre die Schaltung relativ 
einfach und trotzdem genau.

Autor: Andreas S. (bob_der_baumeister)
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Er darf auch gerne über einen Messwiderstand an Masse liegen.
Das war auch in meinem Entwurf so. Allerdings dachte ich eher an 0.1 Ohm 
als Messwiderstand, ich dachte das sei bei einem Strom von 5A bei einer 
Last von 0,1 Ohm eventuell besser.
Aber Widerstand muss nicht direkt an Masse hängen

Autor: ?? (Gast)
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Also 10V 5A bipolar. Ja, das ist machbar. Ein normaler +-15V OpAmp und 
dann einen Booster dahinter, der die 5A kann. Ein 10m Ohm Shunt an Masse 
und diese Spannung zurueckfuehren.

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