Hi, http://www.hobby-bastelecke.de/grundschaltungen/konstantstromquelle2.htm Diese Faustformeln, wie sie hier verwendet werden zum berechnen des stromes, sind ja schön und gut, aber nicht wirklich genau. Kann man das Zeichnerisch über die Kennlinien herausfinden? bzw. Rechnerisch (außer Numerisch das ist mir klar, wie das geht).
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Jan R. schrieb: > Kann man das Zeichnerisch über die Kennlinien herausfinden? bzw. > Rechnerisch (außer Numerisch das ist mir klar, wie das geht). Was willst du nun? Graphisch lösen oder analytisch rechnen? Wenn du es schaffst, die Transistorkennlinie analytisch zu beschreiben, kannst du das natürlich auch analytisch rechenen. Was hast du bei der Leistungsfähigkeit heutiger PCs gegen nummerische Rechnung. Das kann der PC besser als analytisch.
Wirf das Ding in en Simulator und guck was bei rauskommt. Allerdings ist dise Schaltung eh so ungenau, dass Faustformeln reichen.
Martin Wende schrieb: > Wirf das Ding in en Simulator und guck was bei rauskommt. > > Allerdings ist dise Schaltung eh so ungenau, dass Faustformeln reichen. Martin hat schon recht. Der Einfluss der sehr unlineraren Basis-Emitterübergänge ist noch zu stark. Ausserdem ist dann auch der Temperaturgang entsprechend. Nimm eine Schaltung mit OP. Gruss Klaus.
Mike schrieb: > Jan R. schrieb: >> Kann man das Zeichnerisch über die Kennlinien herausfinden? bzw. >> Rechnerisch (außer Numerisch das ist mir klar, wie das geht). > > Was willst du nun? Graphisch lösen oder analytisch rechnen? > > Wenn du es schaffst, die Transistorkennlinie analytisch zu beschreiben, > kannst du das natürlich auch analytisch rechenen. Was hast du bei der > Leistungsfähigkeit heutiger PCs gegen nummerische Rechnung. Das kann der > PC besser als analytisch. könnte man das rein mit den Datenblattkennlinien überhaup graphisch lösen?
Jan R. schrieb: > könnte man das rein mit den Datenblattkennlinien überhaup graphisch > lösen? Wenn dein Transistor dem im Datenblatt dargestellten typischen Exemplar entspricht und du dich an die Bedingungen hälst, unter denen die jeweilige Datenblattkennlinie gemessen wurde ... In der Schaltung hast du aber schnell Beriebspunkte, die von den Bedingungen der Datenblattkennlinie abweichen oder Übergänge zwischen verschiedenen Kennlinien in einer Kennlinienschar. Insofern kann man graphisch immer nur spezielle Aspekte angucken oder muss aus vorhandenen Kennlinien neue zusammenbauen.
Ganz genau nein selbst wenn wir so tun als ob der Transistor exakt so wäre wie in den Bildern. Nimm das Bild Ic(Ube). Da gehst du mit Ic rein und erhältst dann Ube. Ic = (Uversorgung-1,4V)/R1 Iconstant = Ube/R2 Noch einfacher kannst du das mit LTspice machen. Das kennst du ja schon.
Mike schrieb: > Jan R. schrieb: >> könnte man das rein mit den Datenblattkennlinien überhaup graphisch >> lösen? > > Wenn dein Transistor dem im Datenblatt dargestellten typischen Exemplar > entspricht und du dich an die Bedingungen hälst, unter denen die > jeweilige Datenblattkennlinie gemessen wurde ... > > In der Schaltung hast du aber schnell Beriebspunkte, die von den > Bedingungen der Datenblattkennlinie abweichen oder Übergänge zwischen > verschiedenen Kennlinien in einer Kennlinienschar. Insofern kann man > graphisch immer nur spezielle Aspekte angucken oder muss aus vorhandenen > Kennlinien neue zusammenbauen. Darum geht es mir nicht, mir fehlt der ansatz, wie ich hier verfahren soll. welchen ansatz, nimmt das simulationsprogramm..
Jan R. schrieb: > Darum geht es mir nicht, mir fehlt der ansatz, wie ich hier verfahren > soll. welchen ansatz, nimmt das simulationsprogramm.. Helmut kann dir das sicher genauer sagen. Im Prinzip wird das in genügend kleinen Zeitschritten der Reihe nach alle Größen der Schaltung aus den Werten des vorigen Zeitschritts berechnen. T2 rutscht entsprechend dem durch R2 fließenden Strom auf seiner Eingangskennlinie spazieren, dass steuert T2.U_CE. T1 rutscht dann auf Grund von T2.U_CE und der Spannung über R2 auf seiner U_BE Kennlinie spazieren. Der Strom durch R2 entspricht dem Strom durch die LED (bis auf T1.I_B). Und der Rest ergibt sich daraus und stellt sich auf einen bestimmmten Wert ein. Wenn sich jetzt z.B. die Temperatur ändert, verschiebt sich die Eingangskennlinie von T1/T2 und entsprechend ändert sich der "Konstant"-Strom.
> Darum geht es mir nicht, mir fehlt der ansatz, wie ich hier verfahren
soll. Welchen ansatz, nimmt das Simulationsprogramm.
Jedes Rechenprogramm löst hier einfach eine nichtlineare Gleichung bzw.
ein nichtlineares Gleichungssystem. Im einfachsten Fall Schnittpunkt
einer Gerade mit e^(a*x). Das Rechenprogramm startet mit einem Startwert
und rechnet da iterativ so lange bis der Fehler eine untere Schwelle
unterschreitet. Wenn es dann nicht klappt, dann kommt eine Fehlermeldung
"convergence failed" oder "iteration limit exceeded".
b*x+c+e^(a*x)=0
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Jan R. schrieb: > Diese Faustformeln, wie sie hier verwendet werden zum berechnen des > Stromes, sind ja schön und gut, aber nicht wirklich genau. Hallo, eine höhere Genauigkeit wird hier aber kaum durch ein besseres Modell erreicht, weil die Toleranzen der Transistorparameter und die Temperaturdrift eh eine recht große Varianz erzeugen. So gehen in die Rechnung z.B. die Stromverstärkung, die Innenwiderstände der Leiterbahnen und Kontaktierungen im Transistor, die Toleranz der Dotierungen usw. ein. Insbesondere für Stromverst. bekommst du nur große Bereiche. Dass die Stromquelle damit auch deutlich lastabhängig ist, wird ja auch beschrieben. Da geht dann z.B. auch die Drift von pn-Übergängen mit ca. 2mV/K ein, die durch Eigenerwärmung nicht vernachlässigbar ist. In der Tabelle unten sieht man auch eine deutliche Abhängigkeit von der Spannung. Was willst du da also genauer haben? Was der Autor aber überhaupt damit ausdrücken will, ist mir unklar. Es wird behauptet, das "kein Strom mehr verschwendet wird" ??? Das ist Humbug! Wenn überhaupt, dann ist der minimale Spannungsabfall (Dropspannung) in dieser speziellen Schaltung etwas geringer. Die Schaltung eignet sich also besser für Anwendungen, wo die Betriebsspannung recht nah an der Flußspannung der LED liegt. Für spezielle Anwendungen läßt sich da aber noch mehr machen http://www.ledstyles.de/index.php/Thread/9147-Instructables-com-KSQ-mit-verbesserter-Temperaturstabilit%C3%A4t/ Gruß Öletronika
Uwe M. schrieb: > Es wird behauptet, das "kein Strom mehr verschwendet wird" ??? > Das ist Humbug! Wo siehst du denn verschwendeten Strom? Den durch R1? Das ist nur ein zu vernachlässigender Teil vom LED-Strom If (je nach Transistorverstärkung von T1) Die Schaltung wird mit einer bestimmten Spannung versorgt, die LED besitzt bei dem eingestellten Strom eine bestimmt Uf und der Rest wird über R2 und T1 schlicht und einfach verbraten. Und das ist Leistung, die von der Oberspannung abhängt. Eine KSQ in Form eines Step-Down Schaltwandler ist da natürlich erheblich günstiger, weil da der Strom aus der Batterie kleiner als der LED-Strom wird und insbesondere bei hoher Versorgungsspannung weniger Leistung in Wärme umgesetzt wird.
Leute, ich will nur wissen, ob man aus der kennlinie den Arbeitspunkt bestimmen kann mehr nicht und wie temperatur toleranz egal...
Das ist ja was die Faustformel macht. Es genauer haben zu wollen ist eine schlechte idee.
Jan R. schrieb: > welchen ansatz, nimmt das simulationsprogramm. War das eine Frage? Warum beendest du den Satz dann nicht mit einem Fragezeichen? Ein gängiges Verfahren ist die http://de.wikipedia.org/wiki/Knotenspannungsanalyse Für ein lineares Netzwerk muß man das Gleichungssystem nur einmal lösen. Bei einem nichtlinearen Netzwerk hängt der effektive Leitwert eines Elements (z.B. einer Diode) aber von der Spannungsdifferenz zwischen den Anschlüssen ab. Deswegen liefert die erste Lösung des Gleichungssystems erstmal nur einen Näherungswert. Mit dem stellt man die neue Matrix auf (die Leitwerte aller nichtlinearen Elemente haben sich ja geändert) und löst das Gleichungssystem nochmal. Und das wiederholt man so lange, bis man eine stabile Lösung hat. Man sagt dann, das Lösung konvergiert. In der Realität konvergieren die Systeme aber nicht immer. Z.B. kann das System zwischen mehreren Lösungen hin- und herspringen. Der Trick bei realen Simulationsprogrammen besteht darin, auch für bösartige Systeme zu einer Lösung zu kommen. XL
Jan R. schrieb: > Leute, ich will nur wissen, ob man aus der kennlinie den Arbeitspunkt > bestimmen kann mehr nicht ... Ja, den Weg habe ich dir doch schon beschrieben. Mike schrieb: > T2 rutscht entsprechend dem durch R2 fließenden Strom auf ... Geh' davon aus, dass die Schaltung den Strom richtig regelt, d.h. das T2 so weit leitet, dass T1 die richtige U_BE bekommt. Damit ist doch alles klar. Was fehlt dir denn noch?
Jan R. schrieb: > Kann man das Zeichnerisch über die Kennlinien herausfinden? Das vollständige DC-Verhalten eines Transistors ist nicht durch KennLINIEN, sondern durch zwei (gekrümmte) KennFLÄCHEN bestimmt, bspw. durch Ib(Ube, Uce) und Ic(Ube, Uce). Sind diese bekannt, kann man unter Hinzunahme ebener Flächen mittels einfacher Flächen- und Linienoperationen (Spiegelung, Addition, Schnitt) alle Spannungen und Ströme in der Schaltung grafisch ermitteln. Problem 1: In den Datenblättern sind die erforderlichen Diagramme nicht enthalten. Man könnte sie aber selber punktweise ausmessen. Problem 2: Die o.g. grafischen Operationen lassen sich nicht auf einem ebenen Stück Papier ausführen, da die Fläschen gekrümmt sind. Man könnte aber ein geeignetes 3D-Grafikprogramm, bspw. ein CAD-Programm, dazu benutzen. Die Frage ist nur, wozu man sich da Ganze antun möchte ;-)
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> Man könnte aber ein geeignetes 3D-Grafikprogramm, bspw. ein CAD-Programm, dazu
benutzen.
Das wäre doch mal eine nette Semesterarbeit.
"Bestimmen des Transistor-Arbeitspunktes mit einem 3D-CAD Programm".
Das Ganze natürlich mit einem CAD-Programm das jeder kostenlos bekommen
kann. Wir wollen schließlich die dort dann präsentierten Beispiele
nachvollziehen können.
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Mike schrieb: >> Es wird behauptet, das "kein Strom mehr verschwendet wird" ??? >> Das ist Humbug! > Wo siehst du denn verschwendeten Strom? Hallo, dieses Zitat stammt nicht von mir, sondern von der Quelle der Schaltung! Und dass dies eh Humbug ist, habe ich doch geschrieben! Ich kann also nicht der Adressat deiner Meinungsäußerung sein, oder? Gruß Öletronika
Uwe M. schrieb: > Mike schrieb: >>> Es wird behauptet, das "kein Strom mehr verschwendet wird" ??? >>> Das ist Humbug! >> Wo siehst du denn verschwendeten Strom? > Hallo, > dieses Zitat stammt nicht von mir, Meine Bemerkung bezog sich auf "Das ist Humbug!" und das stammt doch von dir, oder? Der einzige Strom, der in der Schaltung nicht durch die LED fließt, ist der von R1. Und das ist bei vernünftiger Dimensionierung der Schaltung so viel wie "kein". Das Prinzip zur Gewinnung von Strom über einen Step-Down hatte ich ja oben schon erwähnt, auch das letztendlich nicht Strom sondern Leistung, insbesondere Verlustleistung, die eigentlich interessante Größe ist. Und jetzt noch mal zur graphischen Bestimmung des Arbeitspunktes - auch ohne 3D-CAD ;-) Zwecktunlich sollte man dafür erstmal die Werte der Bauteile kennen, da man sonst überhaupt nicht weiss, in welches Datenblatt man gucken soll, also welche LED, welche Transistoren, welche Widerstandwerte und welche Versorgungsspannung ... Oder geht es darum, die Schaltung anhand der Kennlinien zu dimensionieren? Auch dann wird man ein paar Vorgaben machen müssen, da die Schaltung gewisse Freiheitsgrade bietet.
Mike schrieb: > Meine Bemerkung bezog sich auf "Das ist Humbug!" und das stammt doch von > dir, oder? Der einzige Strom, der in der Schaltung nicht durch die LED > fließt, ist der von R1. Und das ist bei vernünftiger Dimensionierung der > Schaltung so viel wie "kein". Hallo, beachte doch bitte den Zusammenhang der Aussagen! Das mit dem "nicht verschwendeten Strom" bezieht sich doch offenbar auf den Vergleich mit der die normalen KSQ (eine Seite davor). http://www.hobby-bastelecke.de/grundschaltungen/konstantstromquelle1.htm Und da wird dann also Strom verschwendet??? im Vergleich zu der KSQ, wo jetzt "kein Strom mehr verschwendet wird" http://www.hobby-bastelecke.de/grundschaltungen/konstantstromquelle2.htm Bei den praktischen Beispielen ist dann R1 sogar nur 10k und bei der Schaltung, welche "keinen Strom verschwendet" aber inkonsequent 4,7k eingesetzt. Bei der Schaltung wo "kein Strom verschwendet wird, hätte man also mit der Dimensionierung doppelt so viel Strom verschwendet??? Das nenne ich Humbug. Welchen Vorteil die 2. Schaltung hat,nämlich die niedrigere Dropspannung, darauf geht der Autor gar nicht ein. Gruß Öletronika
Jan R. schrieb: > Diese Faustformeln, wie sie hier verwendet werden zum berechnen des > stromes, sind ja schön und gut, aber nicht wirklich genau. Nun, den meisten Anwendern war das Ohmsche Gesetz in den letzten knapp 200 Jahren eigentlich immer genau genug. :-) Das einzig unsichere an der Formel ist die Basisspannung. Wenn Du die genauer haben willst, musst Du Dein spezielles Exemplar bei dem von Dir gewünschten Strom und stabilisierter Temperatur entsprechend ausmessen. Datenblätter und Kennlinienfelder helfen da wenig, da sich diese auf einen durchschnittlichen Transistor beziehen, den Du so nicht kaufen kannst. Gruss Harald
Angehängte Dateien:
-
KSQ1_2.png
26 KB
Uwe M. schrieb: > Das mit dem "nicht verschwendeten Strom" bezieht sich doch offenbar auf > den Vergleich mit der die normalen KSQ (eine Seite davor). > http://www.hobby-bastelecke.de/grundschaltungen/konstantstromquelle1.htm Sorry, das "Stromverschwenden" hatte ich als absolute Aussage gelesen und nicht auf die andere Schaltung bezogen. Uwe M. schrieb: > Welchen Vorteil die 2. Schaltung hat,nämlich die niedrigere > Dropspannung, darauf geht der Autor gar nicht ein. Wo siehst du da eine niedrigere Dropspannung? Mit der angegebenen Dimensionierung ist die Spannung über dem Rückkopplungswiderstand R2 bei Schaltung 1 deutlich kleiner als bei Schaltung 2 (Nennstrom bei UB=12V Ub: 450mV vs. 660mV in der angehängten LTspice Simulation). Wie groß der Unterschied hängt noch von R1 ab. (R4 bzw. R6 habe ich drin, damit man sich die Basisströme ansehen kann) In der Simulation fährt UB mit 10V/s von 0 bis 24V hoch. Da sieht man im unteren Graph schön, dass Schaltung 2 den Strom deutlich besser gegen Spannungsschwankungen stabilisiert (I_Diode: rot Schaltung 1, grün Schaltung2). Der obere Graph zeigt die Dropspannung über R2 (blau 1, cyan 2).
Mike schrieb: > In der Simulation fährt UB mit 10V/s von 0 bis 24V hoch. Hallo, Eine Simulation habe ich nicht gemacht und du hast recht, man spart auch nichts an der Dropspannung, weil auch bei der 2 Schaltung 2 pn-Übergänge unten dran hängen. Da habe ich mir nur was eingebildet :-( Bleibt also nur eine etwas stabilere Kennlinie, die aber nur eine relevante Bedeutung hat, wenn sich die Betriebsspannung in rel. weitem Bereich ändert. Gruß Öltronika
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