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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Leistungs-Stromspiegel


Autor: Sven (Gast)
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Ich habe mir mehrere Dummy-LEDs gebaut, also LED zwischen C-B eines 
Transistors, zwischen C-E wird die Stromquelle angeschlossen, der 
Transistor verhält sich annähernd wie die LED, zuzüglich der BE-Spannung 
bei um hfe größeren Strom.

Funktioniert soweit, dummerweise ist der hfe nicht konstant bei 
verschiedenen Transistorströmen, und er ist zu groß. Dadurch fliesst 
durch die LED zu wenig Strom, und die Kennlinie ist tendenziell deutlich 
zu niedrig.

Also wollte ich das mit einem Stromspiegel aufbauen. 1/10 durch die LED 
bzw. einen Zweig, 9/10 durch den anderen Zweig. Funktioniert in der 
Simu, aber entweder:

1. Ich nehme 10 gleiche Transistoren, die ich thermisch koppele, 9 in 
einen Zweig, 1 in den anderen. Unpraktikabel.

2. Ich nehme 2 Transistoren, thermisch gekoppelt, und stelle den Strom 
über die Emitterwiderstände ein. Praktikabel, aber die Widerstände 
versauen die Kennlinie und ich brauch 2 dicke Transistoren.

3. Ich nehm einen Leistungs-Stromspiegel, wo 10 Transistoren integriert 
sind, der die gewünschten Stromverhältnisse bietet.

Frage 1: Wie würdet ihr das machen? Gibts ne Möglichkeit, an die ich 
noch nicht gedacht habe?

Frage 2: Gibt es solche Leistungs-Stromspiegel? Ca. 1A, 25W sollten die 
abkönnen?

Randparameter:
LED-Strom 20-50mA,
Dummy-Strom 200-500(1000)mA,
LED-Spannung ca. 18-20V (Reihenschaltung),
Stromverhältnis 1:10 bis 1:20, Gehäuse TO220 optimal, andere möglich
min. 4 Dummy-LEDs sollen aufgebaut werden, möglichst keine Hilfsspannung 
(OPV-Schaltung)

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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Ich würde es so machen wie im Anhang gezeigt.

Statt des LT1013 und des IRF7303 können auch andere Typen verwendet
werden. Der Mosfet sollte den Maximalstrom und mit einem geeigneten
Kühlkörper die maximale Verlustleistung vertragen. Da der OpAmp über die
"Flussspannung" der Dummy-LED versorgt wird (du wolltest ja keine
Hilfsspannung), sollte seine minimale Versorgungsspannung unterhalb der
Schwellenspannung des Mosfets liegen, die ihrerseits kleiner als die
Spannung sein sollte, bei der die LED-Kette gerade anfängt (nennenswert)
zu leiten.

In der Simulation ist der Strom durch die LED-Kette ohne (I(V2)) und mit
Zusatzschaltung (I(V3)) und zum Vergleich noch 10*I(V2) gezeigt. Man
sieht, dass die Dummy-LED-Kette ziemlich genau den 10-fachen Strom der
einfachen LED-Kette braucht. Für den Faktor 20 würde man die Widerstände
so wählen, dass R2/R3=19 ist.

Autor: Sven (Gast)
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Also geh ich mal davon aus, dass es solche Stromspiegel als 
Leistungselemente nicht gibt?

Autor: Nachbars Lumpi (Gast)
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Mit 2 kannst das eh vergessen.
Aufgrund der Zolleranzen wird das nur wirklich gut klappen wenn das ding 
Integriert in einem Baustein hast...

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Sven (Gast)

>Frage 1: Wie würdet ihr das machen? Gibts ne Möglichkeit, an die ich
>noch nicht gedacht habe?

Ja, zu 100%. Lies was über Netiquette und beschreibe deine Aufgabe, 
nicht deine vermeintliche Lösung.

MFG
Falk

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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Sven schrieb:
> Also geh ich mal davon aus, dass es solche Stromspiegel als
> Leistungselemente nicht gibt?

Als fertiges IC ist mir so etwas nicht bekannt. Aber was spricht
dagegen, wie in meinem Vorschlag einen Leistungsmosfet mit einem OpAmp
zu kombinieren? Der OpAmp fällt neben dem Kühlkörper, der die 25W
ableitet, größenmäßig kaum auf.

Falk Brunner schrieb:
> Lies was über Netiquette und beschreibe deine Aufgabe, nicht deine
> vermeintliche Lösung.

Das hat er doch: Er will 4 Dummy-LEDs aufbauen.

Mit den angegebenen Lösungsversuchen zeigt er, dass er sich schon ein
paar Gedanken zu dem Thema gemacht hat, was doch positiv ist. Sonst wäre
(zurecht) die Antwort gekommen "Was hast du schon versucht, wir nehmen
dir doch nicht die komplette Entwicklung ab."

Das "Dummy" interpretiere ich übrigens als Synonym für "Prüflast".
Sollte ich damit falsch liegen, hat er die Aufgabenstellung unzureichend
formuliert, und ich schließe mich deiner Kritik an ;-)

Autor: Sven (Gast)
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@Yalu: Richtig erkannt. Das läuft im allgemeinen unter der Bezeichnung 
Dummy-LED, gibts auch als Bausatz von ELV. Üblicherweise in der Version 
LED+Transistor mit entsprechend bescheidener Kennlinie. Nimmt man zu 
Simulation von Hochleistungs-LED, wenn man nicht die teuere LED 
zerschiessen will.

Deine Schaltung ist schon im Simu. Das Problem ist weniger der Platz, 
als vielmehr einen OPV zu finden, der rail-to-rail bis 30V kann. Und am 
besten schon ab 2V arbeitet, ich würde die Anzahl der LEDs gern 
umschaltbar machen. Dazu müsste ich einen bipolaren Transi nehmen, wegen 
der niedrigen Steuerspannung. Werd mal bißchen rumsimulieren.

Btw: Von Falk hab ich jetzt nichts anderes erwartet, deswegen stört mich 
das nicht weiter. ;-)

Autor: Ulrich (Gast)
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Der OP muß keine so hohe Spannung vertragen. Wenn man die Spannung für 
den OP aus der LED Kette, etwa nach 3 oder 4 LEDs abgreift hat man 
höchstens etwa 5-7 V, je nach LED Type. Ein Darlington-Transistor statt 
des FETs sollte auch gehen.

Autor: Sven (Gast)
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Danke, aus der LED-Kette abgreifen, da hätte ich auch drauf kommen 
können. Ich habs mit ner Z-Diode und Vorwiderstand versucht, aber das 
versaut die Kennlinie grandios.

Ich hab eine Schaltung diskret simuliert, mit 2 Transistoren statt des 
OPV. Das geht im Prinzip auch recht gut, aber ich nehme an, das 
funktioniert nur in der Simu, weil real die Transistoren zu 
unterschiedlich sind und die BE-Spannung nicht gleich ist?

Autor: Ulrich (Gast)
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Wenn die Ansprüche nicht so hoch sind, kann man auch diskrete 
Transistoren nehmen. Mit einem OP ist aber einfacher, und wenn es nicht 
so schnell sein muß, gibt es auch sehr sparsame OPs wie z.B. ICL7612 für 
wenig Spannung.

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