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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Konstantstromquelle mit JFet


Autor: madget (Gast)
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Hallo,
ich möchte für eine Led (ca.6V@700mA) eine Konstantstromquelle
aufbauen.
Das Problem ist, dass bei der Regelung möglichst keine Spannung
abfallen darf. Zur verfügung stehen 2 in Reihe geschaltete Lipos mit je
3,7V Nennspannung. Die Spannung bewegt sich also im Bereich 6,4V bis ca.
8V.
Der Strom für die Led soll auf 700 mA gehalten werden. Konstantspannung
geht glaube ich nicht, da der Led Strom ja stark von der
Sperrschichttemperatur abhängt und diese sich während des Betriebes
ändern wird (Taschenlampe, Winter/Sommer).

Deswegen brauche ich eine Konstantstromquelle mit 700mA und max.0,4V
bis 0,6V Spannungsabfall. Die Led soll außerdem auch noch per PWM
regelbar sein.

Geht das mit einem J-Fet? und wenn ja, was für einen müsste ich da
nehmen bzw. welche Berechnungsgrundlagen brauche ich da ?
Und wo kann ich nach den Bauteilnamen der Jfets mit den entsprechenden
Daten suchen ?
Bei Reichelt J-Fet einzutippen bringt nichts und IR hat glaube ich
keine im Programm jedenfalls finde ich keine auf deren Webseite.

Wenn Ihr ganz andere Realisierungsvorschläge habt immer her damit!

Vielen Dank schon mal für alle konstruktiven Antworten ;)

Autor: Rick Dangerus (Gast)
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Autor: madget (Gast)
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Vielen Dank, damit kann man arbeiten :)

ich denke ich werde das hier mal ausprobieren:

>Oft reicht eine simple (einstellbare) Konstantstromregelung, bei der
>man am Strommesswiderstand aber möglichst weniger als 0.7V Spannung
>verlieren will:
>
> --------+---+--+--|>|-+ Last, hier LED
>         R   R  R      |
>   1N4148|   +--(-----|I NMOSFET
>   +-|<|-+   |  +--+   |S
>   |     |   >|-+-|<   | 2 gleiche NPN (BC847BS, LM394N, CA3046)
>   |   Poti--+  E  +---+
>   |     |           Shunt
> --+-----+-------------+
>
>
Leider ist die Schaltung nur schwer zu erkennen. Hat jemand ne Ahnung
wo bei den bipolare Transistoren emitter und wo kollektor ist ?
Ich vermute ja mal der emitter ist unten wegen dem "E". Habe das mal
in Target nachgebaut. Welche Wiederstandswerte muss ich denn da nehmen?
Shunt könnte ich noch berechnen aber der Rest...

Autor: Dietmar (Gast)
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@madget:

"Hat jemand ne Ahnung wo bei den bipolare Transistoren emitter und wo
kollektor ist ?"

Wenn ein unbekannter Transistor vorliegt: Die Strecke Kollektor-Basis
hat immer einen etwas geringeren Widerstand als die Strecke
Emitter-Basis.

Ansonsten wäre ich gerne behilflich, verstehe aber aus dem Ausgangstext
(was zum Teufel ist Lipos, ein neuer Transistortyp???) nur noch
"Bahnhof" und "Abfahrt".

Gruß

Dietmar

Autor: Schoasch (Gast)
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Autor: madget (Gast)
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hmm hatte iegentlich gedacht, dass mein text verständlich war. Na
ja,noch mal:
Gesucht:
Konstantstromquelle für Led 6V
Spannungsabfall max. 0,6 V
Strom 700mA
Eingangsspannung 6,4V-8V

Meine Idee: ich benutze die Schaltung aus meinem vorigem Beitrag. Da
die aber mit einem Ascii programm gezeichnet ist, ist sie schwer zu
erkennen (habe sie von dem Link von Rick kopiert).
Deshalb meine Frage wegen den bipolaren Transistoren.
Ich habe sie so, wie ich glaube, dass sie aufgebaut ist noch mal in
target nachgebaut (siehe Anhang aus meinem vorherigen Beitrag).
Allerdings habe ich keine Ahnung welche widerstandwerte ich da
reinsetzen soll :(

Aber es muss doch irgendeine einfache Schaltung für konstantstrom
geben, die ich nachbauen kann und die einen geringen Spannungsabfall
hat.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Die Spannung am Strom-Messwiderstand muß sehr klein sein und irgendwie
soweit verstärkt werden, dass sie einen Transistor regeln kann. Eine
Möglichkeit ist ein kleiner Widerstand in der Plus-Zuleitung, danach
ein PNP-Transistor und dann die LED nach Masse. Ein
Operationsverstärker, dessen Eingangsspannungsbereich bis Plus geht,
wie die TL06x-Serie, vergleicht die Spannung über dem Widerstand mit
einer Spannungsreferenz, z.B. einer heruntergeteilten Zenerspannung die
ebenfalls auf Plus bezogen ist. Der PNP-Transistor hängt mit der Basis
am Ausgang des TL061 und regelt so den Strom.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Ich hab mal mit Eagle aufgezeichnet, wie ich das meine.
Die Bauteilewerte sind nur ungefähr, ebenso die Spannungen. Der OP
regelt den Spannungsabfall am Messwiderstand R1 so nach, dass er mit
dem Bruchteil der Zenerspannung über R3 übereinstimmt. Die TL...
OP-Eingänge können noch so nahe an der V+-Spannung arbeiten, das gilt
nicht für die meisten anderen Typen. Der PNP-Transistor muß den Strom
können, also eher ein BD... als ein BC557. Der Basiswiderstand müßte
vielleicht noch etwas kleiner sein, wenn die Stromverstärkung nicht
reicht.

Autor: madget (Gast)
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hey die Schaltung verstehe ich sogar :)
Vielen Dank dafür!

Habe nur gerade kein TL061 zur hand. Werde ihn aber die nächsten Tage
besorgen. Bin mal gespannt, ob das so funktioniert.

Autor: madget (Gast)
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Der TL062 müsste doch auch funktionieren, oder ? Den gibt es bei TI
nämlich als Sample ;P

Autor: Kotzbrocken (Gast)
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Tolle Idee, lass dir den 17 cent OP per UPS Express von TI al sample
senden. Das kostet Ti dann alles in allem mindestens 50 Euro und sie
werden dir noch dankbar dafür sein das du soviel Interesse an Ihren
Bauteilen hast.
Wo bestellst du eigentlich die Widerstände als Muster ?
Kleiner Tip: Strom kann man wunderbar beim Nachbarn klauen. Aber dazu
brauchst du ne Verlängerungsschnur. Vielleicht findest du ja noch nen
Lieferanten der dir eine kleine Solarzelle bemustert.

Autor: Rick Dangerus (Gast)
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Die beiden Schaltungen sind im wesentlichen identisch.
Es gibt eine Referenzspannung (bei Christoph die Z-Diode, bei dse die
1N4148), einen Differenzverstärker (der OpAmp, bzw. die beiden
Transistoren), einen Ausgangsverstärker (bei Christoph der PNP, bei dse
der NMOSFET) und eine Rückführung/Strommessung/Feedback (R1 bzw.
Shunt).

Ich hab mal die Simulation für LTSpice angehangen. Die Qualität der
Stromquelle hängt hauptsächlich von der Referenzspannung ab.
Schau Dir bei der Gelegenheit auch gleich mit an, welche Leistungen
(Alt-left click) im FET und in der Versorgung umgesetzt werden.

Gruß
Rick

Autor: Rick Dangerus (Gast)
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Achja, der BSS123 in der Simulation schafft natürlich nicht Deine 700mA,
besser Du schaust nach IRL... o.ä.

Rick

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Ich habe mir mal diese fürchterlichen ASCII-Gemälde angeschaut, ein
Textstück lautet:
"Liegt die Betriebsspannung unter 9V braucht man einen seltenen
LogicLevel-Power-PMOSFET, liegt sie zwischen 10V und 20V reicht ein
normaler PMOSFET"
Das hatte ich auch beim Lesen der Überschrift dieses Thread gedacht,
JFET-Konstantstromquellen haben üblicherweise ziemliche
Spannungsabfälle, da die Pinch-off-Spannung viele Volt beträgt. Der OP
kann in meiner Schaltung die vollen 6 V Spannungshub liefern, sodaß
sich ein geeignetet Leistungs-Fet finden müßte. Vielleicht schon der
BS250, wenn er den Strom und die Verlustleistung schafft.
Meine Schaltung hat noch den kleinen Vorteil, dass die LED einseitig
auf Masse liegt.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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nein der BS250 kann nur 0,2A oder weniger:
http://www.vishay.com/doc?70209
http://www.vishay.com/doc?72712

Zenerdioden um 5,6V sollen den geringsten Temperaturgang haben, da
darunter der Zenereffekt und darüber der Lawineneffekt mit
gegenläufigen Temperaturabhängigkeiten wirken. Streng genommen sind nur
Zenerdioden unter 5,6V echte Zenerdioden. Das war mein Grund, diesen
Wert zu benutzen.

Autor: madget (Gast)
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Ich hätte hier noch ein paar irlu024 kann ich die nemen ? von der
Leistung her müssten die das doch schaffen. die maximale
verlustleistung wäre ja 0,7A*(8,4V-6V)=1,7W mit nem kleinen Kühlkörper
sagen wir mal 30°C/W hätte die Sperrschicht dann ne Temp von max. 91°C
(51°C+40°C Umgebung) das ist denke ich vertretbar.

@Kotzbrocken
Da hast du wohl recht. Ich würde dann auch nicht den OP alleine
bestellen. War auch eher als Scherz gedacht. Aber meinst du wirklich,
dass die 50€ fürs Porto ausgeben? Schnell sind sie ja.
(passender Name übrigends ;)

Autor: ??? (Gast)
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Warum eigentlich kein Schaltregler???

Autor: madget (Gast)
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ich dachte mir, dass der auch nicht viel effektiver ist, da ja nur recht
geringe spannungen am regler abfallen.

Aber wenn du konkrete Vorschläge hast immer her damit!
Ich hatte außerdem noch bedenken, dass ich beim schaltregler nicht per
PWM regeln kann und dass das schwer wird da den LEDstrom konstant zu
halten. Außerdem hab ich noch nie was mit Schaltreglern gemacht.

Wenn müsste es ja ein buck/boost regler sein, weil die buck-regler doch
ne Eingangspannung brauchen die ca. 2V über der Ausgangsspannung liegt
oder ist das zu allgemein gesagt ?

nur als beispiel: nehmen wir bei Uin=7,4V und 0,7A, 1W verlustleistung
am regler an (7,4V-6V)*0,7A insgesamt hat das teil eine leistung von
5,18 W das wäre dann eine effektivität von ca. 80%, oder da frage ich
mich, ob sich der mehraufwand für nen schaltregler lohnt.

Autor: Bernhard S. (bernhard)
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Ein kleines Beispiel für eine KONSTANT-Stromquelle für ca. 0,4 V mit
gerigem Aufwand.

Auf das PWM-Signal kann auch verzichtet werden.

Autor: Bernhard S. (bernhard)
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Mir fiel gerade noch ein kleiner Trick ein.

Die Konstant-Strom-Quelle wird durch einen Parallel-R gestützt, damit

könnte eine noch niedrigere Akku-Spannung genutzt werden, der Strom

ist zwar im untersten Bereich nicht mehr konstant, aber es ist noch

einer da.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Wenn die Spannungsstabilität einer Schottkydiode ausreicht, ist
Bernhards Schaltung sicher die einfachste Möglichkeit. Meine Methode
ist in der Präzision noch ausbaufähig ( besserer OP,
temperaturstabilere Referenz ), was für die Leuchtdiode natürlich egal
ist.

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