Denkfehler bei Stromquelle für LEDs

[max (Gast)]

Ich will über eine Konstantstromquelle ( 
http://www.elv.de/LED-Konstantstromquelle-LK-1,-Komplettbausatz/x.aspx/cid_74/detail_10/detail2_9073 
) LEDs ansteuern. Die LEDs brauchen einen Strom von 20mA. Im Datenblatt 
steht die Formel Ie = 0,6V / R2 -> somit muss R2 ja 30 Ohm haben.

Mein Problem ist jetzt:

Ich gebe z.B. 5V rein, über den 10kOhm wird der Basisstrom vom 
Transistor geregelt, der Uce bestimmt (warscheinlich Uce-sat). Der Strom 
Ic wird durch Ie (-Ib) bestimmt, der Spannungsabfall von R2 durch Ud1 + 
Ud2 - Ube.
Also bei 0,6V an R2 und ca 0,2V bei T1 müssen ja bei den LEDs 5V - 0,2V 
- 0,6V = 4,2V sein. Wenn ich jetzt aber eine einzelne LED dranhänge 
(2,5V / 20mA), sind doch 4,2V zuviel. Wo bleiben die restlichen 1,7V 
dann?

[MaWin (Gast)]

In T1, denn der ist nicht mehr in Sättigung, nicht mehr voll 
aufgesteuert.

[Peter B. (pbuenger)]

> Wo bleiben die restlichen 1,7V dann?

Über der Kollektor-Emitter-Strecke.

Peter

[STK500-Besitzer (Gast)]

max schrieb:
> Mein Problem ist jetzt:
>
> Ich gebe z.B. 5V rein, über den 10kOhm wird der Basisstrom vom
> Transistor geregelt, der Uce bestimmt (warscheinlich Uce-sat). Der Strom
> Ic wird durch Ie (-Ib) bestimmt, der Spannungsabfall von R2 durch Ud1 +
> Ud2 - Ube.
Nee, nicht ganz.
Erstmal ist der 10kOhm der strombegrenzende Vorwiderstand für die beiden 
Dioden D1 und D2.
Zusammen mit R2 und der BE-Strecke des Transistor bilden die beiden 
Dioden einen Regelkreis, der für einen konstanten Strom durch R2 sorgt.
Dabei geht man davon aus, dass die Vorwärtsspannung der beiden Dioden 
konstant ist.
Wenn durch den Widerstand ein niedriger Strom fließt, fällt am 
Widerstand eine kleine Spannung ab, und die UBE wird größer (UBE+UR2 = 
UD1+UD2).
Wenn UBE ansteigt, erhöht sich der IC und durch R2 fließt mehr Strom.
Andersherum genauso.

> Also bei 0,6V an R2 und ca 0,2V bei T1 müssen ja bei den LEDs 5V - 0,2V
> - 0,6V = 4,2V sein. Wenn ich jetzt aber eine einzelne LED dranhänge
> (2,5V / 20mA), sind doch 4,2V zuviel. Wo bleiben die restlichen 1,7V
> dann?

Woher hast du die 0,2V an T1?
Die CE-Strecke des Transistors wird als regelbarer Widerstand benutzt. 
Da fällt die "übrige" Spannung ab.
0,2V dürfte der Transistor als Sättigngsspannung haben.

[max (Gast)]

max schrieb:
> über den 10kOhm wird der Basisstrom vom
> Transistor geregelt, der Uce bestimmt (warscheinlich Uce-sat).

Daher.. Ich bin davon ausgegangen, dass der Transistor gesättigt ist, 
was aber wohl nicht der Fall ist. Aber ich hab die Schaltung soweit 
verstanden.

Dank an euch 3 und bis zum nächsten mal ;)

[Stefan S. (novafly)]

Hi Max,
die Funktion der Regelung ist wie folgt:

Die beiden Dioden in Durchlassrichtung legen die Basis von T1 auf ca. 
1,5V (2x 0,75V Forward-Voltage in Reihe). Wir gehen jetzt einmal von 
einer Basis-Emitter-Spannung von ca. 0,6V aus. Somit beträgt dein 
Potential (gegenüber GND) an R2 ca. 1,5V-0,6V = 0,9V - alles klar 
soweit?

Wenn wir also das zugrunde legen, bekommen wir einen Strom (bei U(BE = 
0,6V) von I = U/R --> 0,9V/47 Ohm ~ 19mA. Da der Transistor ja seine 
BE-Spannung aufrecht erhalten will, passiert bei der Regelung folgendes:

Strom Ic steigt an
--> Spannung an R2 steigt
--> U(BE) sinkt
--> T1 regelt zurück
--> Ic sinkt bis U(BE) wieder ~0,6V

Strom Ic sinkt
--> Spannung an R2 sinkt
--> U(BE) für den Moment größer
--> T1 steuert auf
--> Ic steigt bis U(BE) wieder ~0,6V

somit pendelt sich der Strom Ic (bei entsprechend berechnetem R2) immer 
auf einen bestimmten Strom ein, egal welche Spannung an der Schaltung 
angelegt wird. Die restlich Spannung, welche nicht über R2 und den/der 
LED(s) abfällt, fällt über der CE-Strecke von T1 ab, da dieser ja nicht 
voll durchgesteuert ist und eben den entsprechenden Widerstand hat.

Viele Grüße
Stefan