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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungsabfall bei Strombegrenzung LED durch JFET


Autor: Stephan R. (stephan_r)
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Hallo!

In beiliegender Schaltung wird mit einem einzelnen JFET BF256 der Strom 
durch eine LED konstant gehalten. Kann mir jemand sagen ob ich mit einem 
Lipo Akku (3,5-4,2V) diese Schaltung betreiben kann, oder ist der 
Spannungsabfall an dem JFET zu hoch? Welchen Spannungsabfall hätte ich, 
wenn ich eine LED mit 3,2V und 15mA betreiben möchte?

VG stero

: Verschoben durch Admin
Autor: holger (Gast)
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Nimm einen schnöden Widerstand. Du wirst in deinem
Spannungsbereich keinen Unterschied bei der LED
Helligkeit feststellen.

Autor: Stephan R. (stephan_r)
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Hallo Holger!

Vielen Dank, manchmal sieht man den Wald vor Bäumen nicht :)

Es würde mich trotzdem aus Neugier interessieren, wieviel 
Spannungsabfall sich der JFET bei ändernden Spannungen z.B. 3,5-12V 
genehmigt.

VG Stephan

Autor: holger (Gast)
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>Vielen Dank, manchmal sieht man den Wald vor Bäumen nicht :)

Reingelegt!

>Es würde mich trotzdem aus Neugier interessieren, wieviel
>Spannungsabfall sich der JFET bei ändernden Spannungen z.B. 3,5-12V
>genehmigt.

3,5 - 3,2 = 0,3
12 - 3,2 = ???

Autor: Stephan R. (stephan_r)
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OK war von mir nicht richtig gefragt.

Ich meinte, bis herunter zu welcher Gesamtspannung (LED+JFET) kann ein 
Strom von 15mA aufrecht erhalten werden, wenn die LED 3,2V 
Durchlaßspannung hat. Ich vermute mit 3,3V würde das ganze noch nicht 
mit 15mA funktionieren und mit 5 Volt würden die 15mA fließen.

Frage lautet also: Ab welcher Spannung können 15mA fließen?

VG Stephan

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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http://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantst...

geringe Sättigungsspannung über dem FET, typ. 0,5V

Eine konkrete Angabe im Datenblatt habe ich allerdings nicht gefunden. 
(Wie kann man eigentlich einen JFET benutzen? Im Datenblatt ist ja 
wirklich fast nichts angegeben. Außer dem üblichen Kram (thermische 
Sachen, etc..) ist nur noch die Forward Admittance angegeben.)...

Was hälst du von ausprobieren?

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Im Kapitel 5.5 vom Tietze Schenk steht da wohl auch was zu, sagt 
Elektronik Kompendium..

PS: Damn, wird mal Zeit, dass ich mir den kaufe. Habe gerade keinen 
hier.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Simon K. (simon) Benutzerseite

>Eine konkrete Angabe im Datenblatt habe ich allerdings nicht gefunden.

Man muss wie immer wissen, wonach man suchen muss.

Hmm. Mist. In den diversen Datenblättern sind ja keinerlei Kurven drin 
:-0

http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/siemens/BF245C.pdf

Hier ein uraltes Siemens Datenblatt.

Dort kann man auf Seite 4 oben rechts den Stom in Abhängigkeit der 
Spannung ablesen. Naja, ziemlich weich die Kennlinie.

MFG
Falk

Autor: Arno H. (arno_h)
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Das Datenblatt ist vom BF245, der BF256 hat einen noch kleineren IDss.
Diese Schaltung ist nur sinnvoll mit einem Widerstand in Reihe zur 
Source, um die VGS negativ werden zu lassen, und einer Betriebsspannung 
von 10V an aufwärts.
In der geposteten Schaltung wird der FET versuchen, den IDss fließen zu 
lassen, der wie aus dem DB ersichtlich (Output Characteristics), im 
Bereich unter 10V VDS alles andere als linear ist. Hinzu kommt neben den 
extremen Exemplarstreuungen eine starke Temperaturabhängigkeit.
Der RDSON bewegt sich im Bereich 100 Ohm aufwärts.

Im angehängten DB sind aber wenigstens einige Kurven drin.

Arno

Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
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Arno H. schrieb:
> Das Datenblatt ist vom BF245, der BF256 hat einen noch kleineren IDss.
> Diese Schaltung ist nur sinnvoll mit einem Widerstand in Reihe zur
> Source, um die VGS negativ werden zu lassen, und einer Betriebsspannung
> von 10V an aufwärts.

Die Ugs wird ohne den Source-Widerstand 0V sein und es wird sich der 
max. Drain-Strom einstellen - mit Source-Widerstand wird der Drainstrom 
allerdings noch kleiner als der IDss beim BF256 eh nur ist.
Ergo, BF245 C (!) besorgen und dann wenn gewünscht mit einem 
Source-Widerstand den (kleineren) LED-Strom einstellen.
Evtl. 'nen 100-Pack BF245C kaufen und dann passende FETs ausmessen (also 
selektieren).

> In der geposteten Schaltung wird der FET versuchen, den IDss fließen zu
> lassen, der wie aus dem DB ersichtlich (Output Characteristics), im
> Bereich unter 10V VDS alles andere als linear ist. Hinzu kommt neben den
> extremen Exemplarstreuungen eine starke Temperaturabhängigkeit.
> Der RDSON bewegt sich im Bereich 100 Ohm aufwärts.

Zugegeben, die resultierende Uds (mit Gate und Source verbunden) wird 
nicht ganz unerheblich sein, sich auch häufig nicht direkt aus den 
Datenblättern erkennen lassen, aber die Schaltung funzt.
Bezüglich Temp.-Drift, ist sie positiv, und sorgt, im krassen Gegensatz 
zu bipolaren Transistoren, mit steigender Temperatur für eine 
Abnahme des Drain-Stromes - was will man mehr?! Einfach und (fast) 
narrensicher. ;-)

> Im angehängten DB sind aber wenigstens einige Kurven drin.
>
> Arno

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Raimund Rabe (corvuscorax)

>Evtl. 'nen 100-Pack BF245C kaufen und dann passende FETs ausmessen (also
>selektieren).

Oder einfach mit dem leicht schwankenden Strom leben, ist je keine High 
Tec Anwendung. Oder gleich einen passenden FET, bzw. darauf getrimmte 
Stromreglerdioden kaufen. Die brauchen dann auch sehr wenig Drain Source 
Spannung.

http://www.centralsemi.com/product/cld/index.aspx

MFG
Falk

Autor: Arno H. (arno_h)
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Ich bin deiner Meinung, Raimund.
Nur findet das alles sinnvoll erst oberhalb 10V VDS statt, und ohne 
Rücksicht auf Gruppierung und FET-Bauform ist es nicht reproduzierbar.
Im 5V-Betrieb kann man auch nicht wirklich von einer Konstantstromquelle 
sprechen.
Im Anhang die Simulation zeigt es deutlich, einfach nur den jeweiligen 
Diodenstrom anzeigen lassen. Der 2N3819 ist ähnlich dem BF245, die LED 
haben leider keinen TK im Modell.

Arno

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Arno, so eine Simu habe ich gestern auch noch durchgeführt und ich war 
auch erstaunt, dass die Schaltung quasi kaum als KSQ funktioniert im 
"unteren" Bereich (also vielleicht so 3 bis 5 Volt über der 
Durchlassspannung der LED).

Falk Brunner schrieb:
> Man muss wie immer wissen, wonach man suchen muss.
Wohl wahr.

> Hmm. Mist. In den diversen Datenblättern sind ja keinerlei Kurven drin
> :-0
Das ist mir auch aufgefallen... Deswegen sagte ich, wie man mit JFETs 
überhaupt was bauen soll, wenn nicht mal eine Kennlinie abgebildet ist.

> Dort kann man auf Seite 4 oben rechts den Stom in Abhängigkeit der
> Spannung ablesen. Naja, ziemlich weich die Kennlinie.

Der lineare Teil beginnt bei dem FET (25°C) bei UGS=0V ja erst bei ca 8V 
UGS. Dazu kommt noch die Flussspannung der LED (Sagen wir 3V). Das 
heißt, es funktioniert erst ab Ub=11V aufwärts gescheit?

Autor: Stephan R. (stephan_r)
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Da ist ja schon viel Licht in's Dunkel gebracht worden. Die fehlenden 
Kennlinien für den BF256 haben mich auch stutzig gemacht.

Anhand der Kennlinen des BF245 verstehe ich jetzt auch, wie die 
Stromregelung arbeitet. Wenn wie im Schaltplan gezeigt U_GS=0V ist und 
eine satte Versorgungsspannung U_DS von 15 Volt anliegt ergeben die 
unterschiedlichen Typen nach Datenblatt folgende Ströme:

BF245A 2-6,5mA
BF245B 6-15mA
BF245C 12-25mA

Eine Feld-Wald-und-Wiesen LED von Reichelt "LED 5MM ST RT" hat im 
Datenblatt einen Maximalstrom von 25mA angegeben. Daher kann man wohl 
problemlos für eine einfache Signal LED ohne besondere Anforderung an 
die Helligkeitskonstanz den BF245C einsetzen. Der "C" Typ hat im 
Datenblatt auf der 4. Seite unten rechts das entsprechende Diagramm. Da 
ergeben sich dann bei einer Spannung U_DS über dem JFET folgende Ströme:

0,5V => 7mA (Diagramm ist hier sehr steil, also Angabe sehr grob)
1,0V => 11mA
1,5V => 13mA
2V => 14mA
3V => 15mA
4V => 16mA
5V => 16mA
10V => 17mA
Mehr als 10V => 17mA

Da die Ströme nach Datenblatt 2. Seite für U_DS=15V aber minimal bei 
12mA und max. bei 25mA liegen dürfen (Streuung) hier grob mit welcher 
Toleranz wohl auch bei obiger Liste zu rechnen ist. Jaja ich weiß, 
strenggenommen darf man diese Toleranz nicht auf andere Spannungen 
übertragen:
25/17=1,47 heißt, daß die Ströme auch ca. 50% höher liegen können
12/17=0,70 heißt, daß die Sträme auch nur 70% der oben stehenden Werte 
betragen können.

Bei 0,5V mit 7mA wären dann 70% knapp 5mA
Bei 1V mit 13 mA wären dann 70% 9mA
Bei 10V mit 17mA wären dann 150% die 25mA

Wenn man mit einer Bandbreite von 9-25mA leben kann, dann würde bereits 
1V Spannungsaufschlag über die LED Durchlaßspannung hinaus als 
Versorgungsspannung reichen. Bei meiner LED mit 3,2V Durchlaßspannung 
ginge es dann also ab 4,2V unterer Gesamtspannung los.

Der wirkliche Konstantstrombereich startet erst bei 10-15V, aber hier 
geht's ja auch um eine einfachst-Stromregelung.

Wenn jemand ein gutes Bauteil findet z.B. bei Strombegrenzungsdioden bin 
ich ganz Ohr :)

Autor: Leonardo W. (krangel)
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Hi,

Stephan R. schrieb:
> Wenn jemand ein besseres Bauteil kennt bin ich ganz Ohr :)
 BCR402, min. Drospannung=0,75V, 15 €cent.

Grüße Leo

Autor: Stephan R. (stephan_r)
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Hallo Leo,

Leonardo W. schrieb:
>  BCR402, min. Drospannung=0,75V, 15 €cent.
Genau sowas meinte ich, vielen Dank :)

Autor: Stephan R. (stephan_r)
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Google hat noch einen schönen Artikel aus der ELV 2003 ausgespuckt in 
dem eine Konstantstromquelle mit nur 0,9V Drop beschrieben wird, 
bestehende aus:

1x BC548C
2x 1N4148
1x 10K
1x 47R (hiermit wird der Strom eingestellt)

http://www.google.de/url?sa=t&source=web&cd=8&ved=...


VG Stephan

Autor: Stephan R. (stero)
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In dem Bild dargestellt eine weitere Schaltung für Konstanstrom LED.
Die Schaltung stammt von hier: 
http://schematics.dapj.com/search/label/Discrete-Circuits-2

VG Stephan

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