Konstantstromquelle

Einleitung

Eine Konstantstromquelle ist eine Schaltung, deren Zweck es ist, den Strom durch eine Last (z. B. eine LED) möglichst konstant zu halten, das heißt Änderungen des Stroms durch Variationen der Betriebsspannung und/oder des Lastwiderstands entgegen zu wirken.

Es gibt viele verschiedene Schaltungen, die zu diesem Zweck eingesetzt werden. Sie unterscheiden sich in ihrer Präzision, der minimalen und maximalen Betriebsspannung, und dem Bauteilaufwand. Es sollen hier nur einige besonders einfache Schaltungen vorgestellt werden.

Konstantstromquelle mit J-FET

Beschreibung

Eine sehr einfache Konstantstromquelle lässt sich mit einem JFET realisieren. Der resultierende Strom ist durch den verwendeten FET bestimmt, dabei wird die Eigenschaft genutzt, dass der JFET selbstleitend ist, also bei einer Gate-Source-Spannung von 0V seinen maximal möglichen Strom leitet und bei ansteigender negativer Gate-Source-Spannung U_GS den Drain-Source-Kanal zunehmend abschnürt. Es werden Bauteile angeboten, bei denen die Verbindung zwischen Gate und Source des FET schon intern vorgenommen wurde (Konstantstromdiode, engl. current regulator diode). Diese werden mit engeren Toleranzen gefertigt und erlauben daher eine genauere Definition des Stroms. Außerdem benötigen diese keinen Widerstand in der Sourceleitung und brauchen damit weniger Spannungsabfall zum Betrieb.

Vorteile

• Großer Betriebsspannungsbereich, nach oben nur durch die maximale Drain-Source-Spannung (V_DS) des FETs und seine maximale Verlustleistung begrenzt.
• geringe Sättigungsspannung über dem FET, typ. 0,5V
• weitestgehend temperaturunabhängig

Nachteile

• Beeinflussung durch Toleranzen der Fertigungsparameter des FET, typ +/- 10%
• Selbstleitende FETs für Ströme größer als 30mA sind selten und entsprechend teuer

Schaltung

Weblinks

• Vishay AN103 - The FET Constant-Current Source/Limiter
• ELKO: FET als Konstantstromquelle
• ELKO: Der Transistor-LED-und der FET-Konstantstromzweipol
• Konstantstromquelle für Leuchtdioden mit dem BF256B
• Liste von J-FETs

Konstantstromquelle mit bipolaren Transistoren

Beschreibung

Bekannt als U_BE-Konstantstromquelle

Vorteile

• gut bei niedriger Betriebsspannung, da Schaltung bereits mit kleiner Restspannung von [math]\displaystyle{ U_{BE,T2}+U_{CE,T1} \approx 0{,}65\,\text{V}+0{,}15\,\text{V} }[/math] am Transistor läuft und die Regelung auch dann erfolgt, wenn nur noch wenige hundert mV zwischen Kollektor und Emitter des Transistors T1 anliegen.
• Ausschließlich "Allerweltsteile", d.h. kann aus Resten aus der Bastelkiste aufgebaut werden

Nachteile

• viele Bauteile
• nicht temperaturkompensiert. Strom schwankt um [math]\displaystyle{ \frac{\Delta U_{BE}}{R1 } \text{, mit } \Delta U_{BE} \left(\Delta\vartheta\right) \approx -1{,}7 \,\frac{\text{mV}}{{}^{\circ}\text{K}} \cdot \Delta\vartheta }[/math]

Schaltung

An Stelle von T2 kann auch eine Leuchtdiode verwendet werden (Basisanschluss weglassen). Diese leuchtet auf, wenn die Stromquelle regelt, und verlischt bei Leerlauf. So lassen sich einfache Konstantstrom-Ladegeräte mit Kontrollanzeige aufbauen.

Eine temperaturstabile Präzisions-Stromquelle entsteht durch Ersetzen von T2 durch einen TL431[1].

Analyse bei steigender Versorgungsspannung

Wenn die Spannung über R1 die Basis-Emitter-Flussspannung (verwendeter BC546: 0,6V) von T2 überschreitet, schaltet T2 durch, der die Basis von T1 räumt und ihn damit sperren lässt. Der Strom durch T1 und damit die Spannung über R1 sinkt, wodurch T2 wieder zu sperren beginnt, was T1 wieder leiten lässt. So pendelt diese Schaltung auf die konstante BE-Spannung von ca. 0,6..0,7V - je nach verwendetem Transistor - über R1 ein, das heißt auch auf einen konstanten Strom durch T2, da R1 konstant ist. R1 berechnet sich daher wie folgt:

[math]\displaystyle{ \begin{align} R & = & \frac{U}{I};\\ R1 & = & \frac{U_{BE,T2}}{I_{\text{soll}}},\\ & = & \frac{0.6\text{V}}{I_{\text{soll}}}.\\ \end{align} }[/math]

R2 wird so ausgelegt, dass T1 grundsätzlich Sättigen kann. Siehe dazu Basiswiderstand. Ein guter Richtwert bei 5V Vcc ist 4,7kΩ.

Weblinks

• ELKO: Transistor als Konstantstromquelle
• ELKO: Die Transistor-LED-Konstantstromquelle mit ein oder zwei Transistoren und Konstantstromquelle mit Bandgap und Opamp
• ELKO: Der Transistor-LED-und der FET-Konstantstromzweipol
• Verschiedene Konstantstromquellen mit Beschreibung
• Konstantstromquelle bei ELEXS

Preise

-

Stromspiegel als Konstantstromquelle

Beschreibung

Bei stabiler Versorgungsspannung eignet sich ein Stromspiegel mit Widerstand als Spannungs-Stromwandler und findet sich beispielsweise in älteren Operationsverstärkern wie dem LM741. Das Konzept des Stromspiegels wird an dieser Stelle nicht weiter erläutert

Die Widerstände R2 und R3 reduzieren die Auswirkungen von Bauteiltoleranzen und der Temperaturdrift. Als grober Richtwert sollte deren Spannungsabfall 0,2 V oder mehr betragen. T1 und T2 sind identische Transistortypen (z.B. BC557B), die idealerweise von einer Bauteilrolle stammen.

Bei geeigneter Wahl von R2 und R3 oder Parallelschaltung von Transistoren wird aus dem Stromspiegel ein Stromvervielfacher. Bei gleichen Transistoren und gleichen Widerständen entsteht ein 1:1 Stromspiegel.

Berechnung:

U_B und der gewünschte Strom I sind bekannt

[math]\displaystyle{ I_{ref} = \frac{U_B - 0{,}65 V}{R1+R2} }[/math] (Ausgangsformel)

[math]\displaystyle{ R3 = R2 }[/math] (1:1 Stromspiegel)

[math]\displaystyle{ I = I_{ref} }[/math]

[math]\displaystyle{ R1 + R2 = R_g = \frac{U_B - 0{,}65 V}{I} }[/math]

[math]\displaystyle{ U_{R2} \approx 0{,}2 V }[/math]

[math]\displaystyle{ R2 = \frac{U_{R2}}{I}=\frac{0{,}2 V}{I} }[/math]

[math]\displaystyle{ R1 = R_g - R2 }[/math]

Vorteile

• wenige, günstige Bauteile
• sehr einfache Konstruktion
• mäßiger Spannungsabfall (ca. 1V)
• schnell da keine ausgeprägte Rückkopplung vorhanden
• zur Stromsenke umformbar (Überkopf stellen und npn-Typen verwenden)

Nachteile

• geringer Wirkungsgrad, doppelt wegen Referenzstrom
• mäßig hoher Quellenwiderstand (einfacher Stromspiegel)

PTAT-Konstantstromquelle

→ siehe PTAT-Stromquelle

Konstantstromquelle mit Linearreglern

LM317

Grundschaltung

Beschreibung

Eine sehr einfache, günstige und doch genaue Konstantstromquelle kann mittels LM317 aufgebaut werden. Für einen LED Strom von 20mA ist ein R1 von 62,5 Ohm erforderlich, praktisch wird man 68 Ohm wählen. Dabei ist zu beachten, daß die Eingangsspannung [math]\displaystyle{ V_{in} }[/math] mindestens 3,5V + [math]\displaystyle{ Uf_{LED} }[/math] (Flußspannung der LED) betragen muss.

Vorteile

• temperaturstabil
• sehr wenige, billige Bauteile

Nachteile

• Überschwinger beim Einschalten können vorkommen, so dass sensible Lasten zerstört werden können.
• Hohe Spannungsabfall über der Schaltung von mind. 3,5V
• Verlustleistung [math]\displaystyle{ PV_{LM317} = I_{out}\times (V_{in}- Uf_{LED} -1,25) }[/math] . Ein Kühlkörper am LM317 ist bei höheren Eingangsspannungen nötig, abhängig vom Gehäuse
  • TO220: 1W
  • TO92: 500mW
  • SO-8: 600mW
• Bei niedrigen Strömen unter 3.5 mA ungenau (min. Load Current 3.5 mA laut Datenblatt)

Schaltung

Schrittweise einstellbare Variante

Eine schrittweise voreinstellbare Variante der Grundschaltung wurde 2008 von einem Mitarbeiter von National Semiconductor (Hersteller des LM317) im EDN-Magazin vorgestellt: Programmable current source requires no power supply. Dabei ist hier mit programmable manuell voreinstellbar gemeint, nicht Mikrocontroller-gesteuert. Auch der Teil des Titles requires no power supply ist irreführend. Die Konstantstromquelle benötigt sehr wohl eine externe Stromversorgung. Die Schaltung benötigt lediglich keine zusätzlichen Hilfsspannungen, entspricht sie doch der oben genannten Grundschaltung.

Mittels dreier 0 - 9 BCD-Schalter werden geschickt gewählte Widerstände zwischen ADJ und OUT parallel geschaltet. Die Widerstände sind so gewählt, dass der erste Schalter mit seinen zehn Stellungen und Widerständen zwischen 0 mA und 9 mA in 1 mA Schritten zum Gesamtstrom beiträgt, der zweite 0 mA bis 90 mA in 10 mA Schritten und der dritte 0 mA bis 900 mA in 100 mA Schritten.

In dieser Kombination ergibt das eine einstellbare Konstantstromquelle bis 999 mA in 1mA Schritten bei rund 2% Genauigkeit.

Insgesamt werden

• 45 Widerstände (alle 1%, 1/4 W))
  • 15 x 1,24 kΩ
  • 15 x 124 Ω
  • 15 x 12,4 Ω
• ein LM317
• drei 0 - 9 BCD-Schaltern und
• Gehäusematerial (Gehäuse, Kühlkörper für den LM317, Polklemmen, ...)

benötigt.

Der LM317 wird bei dieser einstellbaren Stromquelle gerade noch innerhalb seiner Spezifikation betrieben - wenn man den Spannungsabfall über ihn gering hält. Im Stromquellen-Beispiel im Datenblatt wird ein maximaler Widerstand von 120 Ω genannt, wohingegen die einstellbare Stromquelle bis zu 1,24 kΩ (nominell 1 mA Ausgangsstrom) und ∞ Ω (offen, nominell 0 mA Ausgangsstrom) verwendet. Mit etwas Geduld kann man aus dem Datenblatt herauslesen, dass 1,24 kΩ gerade noch ausreichen, damit die Regelung des LM317 nicht aussetzt. Dies findet man im Datenblatt in der Graphik Minimum Operating Current und im Beispiel 1.2V-20V Regulator with Minimum Program Current. Mit ∞ Ω ist man definitiv außerhalb des Arbeitsbereiches.

Der Strom bei der Einstellung 000 mA (Widerstand -> ∞ Ω, d.h. offen) entspricht nicht 0,0 mA, sondern dem Strom aus dem ADJ-Anschluss für den nicht spezifizierten Fall, dass der LM317 außerhalb seines Arbeitsbereiches betrieben wird. Die im Datenblatt angegebenen 50 μA (typ.), 100 μA (max.) für den Arbeitsbereich können dabei je nach Exemplar überschnitten werden und sind nicht konstant.

Die Messung an neueren Chargen (gefertigt nach 2006) des LM317 diverser Hersteller zeigt, dass auch 1mA nicht sicher erreichbar sind. Es ist vielmehr so, das diese KSQ erst korrekt ab 003 mA bis hoch zu den 999 mA funktioniert. Das heißt konkret, die Einstellungen 000 mA, 001 mA und 002 mA sind nicht mehr stromstabilsiert. Das sollte man beachten, sofern man unbedingt den LM317 bei sehr kleinen Strömen einsetzen möchte.

In der Praxis lohnt es sich besonders bei kleinen Strömen ein Strommessgerät in Reihe zu schalten. Dabei ist Vorsicht bei billigen Multimetern geboten. Deren niedrige Strommessbereichen sind häufig mit einer 200 mA oder 250 mA Schmelzsicherung abgesichert. Schaltet man die Stromquelle versehentlich über 200 mA, beziehungsweise 250 mA, ist ein Sicherungswechsel fällig.

Weblinks

• National Semiconductor Datenblatt LM117/LM317A/LM317 3-Terminal Adjustable Regulator
• Passenden Widerstand für Konstantstromschaltung mit LM317 berechnen
• Einfachste Konstantstromquelle mit dem LM317
• Konstantstromquelle bis 3A mit LM2576
• Programmable current source requires no power supply

Preise

LM317: TO3: 1,90 EUR, TO-220: <0,25 EUR, TO-92: <0,15 EUR, SO-8 <0,20 EUR

Andere Linearregler

Der zuvor beschriebene LM317 eignet sich besonders gut als Stromquelle, da er seine Regelspannung auf der 'high-side' erwartet (1,25 V zwischen Vout und ADJ) und man den Regelpfad als Konstantstrompfad missbrauchen kann (ADJ als Ausgang nach GND, wobei der Strom über den Widerstand und nicht von ADJ geliefert wird)).

Mittels Shunt und Messverstärker

Die meisten anderen Linearregler messen ihre Regelspannung im Bezug auf GND. Um einen solchen Regler als Konstantstromquelle zu benutzen, kann man einen Stromsensor und einen Messverstärker verwenden. Letzterer steuert dann die Regelung des Linearreglers. Maxim hat in http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/921 ein Beispiel veröffentlicht, das so oder so ähnlich auch mit anderen Linearreglern funktioniert. Maxim misst den Strom auf der Eingangsseite (Vorteil: der Innenwiderstand des Ausgangs des Linearreglers wird durch den Messwiderstand nicht erhöht, Nachteil: Der Eigenverbrauch des Linearreglers wird mitgemessen). Man kann den Strom auch auf der Ausgangsseite messen.

Das gleiche Prinzip funktioniert für Schaltregler, siehe zum Beispiel LM2576 Step Down auf dieser Seite.

Im Regelpfad - High-Side

Die meisten einstellbaren Linearregeler werden durch einen Spannungsteiler (R₁, R₂) zwischen Ausgangsspannung (V_out) und Masse (GND) eingestellt. Der Spannungsteiler wird dabei so dimensioniert, dass eine vorgegebene Spannung V_ref (meist 1,25 V) gegen GND an der Anzapfung des Spannungsteilers abfällt, die dann zum Regeleingang des Linearreglers geführt wird. Dabei wird üblicherweise angenommen, dass der Strom I_ref in den Regler hinein vernachlässigbar ist.

Dann gilt für den Strom I im Spannungsteiler:

[math]\displaystyle{ I = I_{R_1} = I_{R_2} = \frac{V_{out}}{R_1 + R_2} }[/math]

und

[math]\displaystyle{ I_{R_2} = \frac{V_{ref}}{R_2} }[/math]

Der Strom I im Spannungsteiler ist somit alleine durch Wahl von R₂ bestimmt und unabhängig von R₁ bei vorgegebenem R₂.

Ersetzt man daher R₁ durch die Last, so erzeugt der Linearregler durch Steuerung von V_out einen konstanten Strom

[math]\displaystyle{ I = \frac{V_{ref}}{R_2} }[/math]

durch die Last.

Dabei muss man die Grenzen des Linearreglers beachten:

Der maximale Strom I_max des Reglers darf nicht überschritten werden. Damit die Annahme gilt, dass der Reglerstrom I_ref gegenüber dem Strom I im Spannungsteiler vernachlässigbar ist muss R₂ klein gegenüber dem Innenwiderstand des Regeleingangs sein. Dass bedeutet, dass R₂ so zu wählen ist, dass

[math]\displaystyle{ \frac{V_{ref}}{I_{max}} \leqq R_2 \lll R_{in_{ref}} = \frac{V_{ref}}{I_{ref}} }[/math]

immer gilt.

Es muss ein Minimalstrom I_min durch den Spannungsteiler fließen, damit die Regelung nicht aussetzt. Für diesen Strom gilt gegenüber dem Regelstrom I_ref:

[math]\displaystyle{ I_{min} = \frac{V_{out_{min}}}{R_1 + R_2} \ggg I_{ref} }[/math]

Mit

[math]\displaystyle{ V_{out_{min}} = V_{ref} }[/math]

folgt

[math]\displaystyle{ R_1 \lll \frac{V_{ref}}{I_{ref}} - R_2 = R_{in_{ref}} - R_2 }[/math]

Angenähert:

[math]\displaystyle{ R_{load} \mathrel{\widehat{=}} R_1 \lll \frac{V_{ref}}{I_{ref}} }[/math]

Neben diesen Einschränkungen ist auch zu beachten, dass Die Last R₁ auf der High-Side hängt und nicht gegen GND.

Konstantstromquelle mit Schaltregler

MC34063, Step Up

Beschreibung

Der Ausgangsstrom beträgt 1,25V/Rx. Die Stromquelle ist nicht kurzschlussfest. Der Widerstand Rsc dient der Strombegrenzung der einzelnen Strompulse (Schaltregler), was u.a. einen gewissen Überlastschutz für den MC34063 darstellt. Rsc = 0.3/I_max, wobei I_max der maximale Pulsstrom ist und dieser kleiner 1.5A sein muss, weil der IC nicht mehr hergibt. In den meisten Anwendung nimmt man hier 0,22 Ohm oder mehr. Das Ganze kann man z. B. für mehrere LEDs in Reihe verwenden um diese mit 5V oder mit 4x 1,5V Batterien zu betreiben. Weiterhin ist zu beachten, dass die Schaltung nicht leerlauffest ist: Im Leerlauf läuft die Spannung auf >40V, und dann geht der MC34063 kaputt. Daher sollte man zur Sicherheit eine Z-Diode parallel zum Ausgang legen, deren Z-Spannung 2..3V über der maximal zu erwartenden Ausgangsspannung liegt, wenn es passieren kann, dass die Last abgeklemmt wird. Aufgrund des Elkos am Ausgang ist die Stromquelle recht träge. R1 dient dazu den MC34063 vor dem Stromstoß zu schützen, wenn sich der Elko in eine zu kleine Last entlädt und der Strom kurzzeitig höher als der eingestellte Wert wird. Die Bauteilwerte sind alle relativ unkritisch. Je nach Betriebsspannung sind die Bauteilwerte etwas anzupassen um den optimalen Wirkungsgrad und die beste Performance zu erzielen. Die eingezeichneten Bauteilwerte sind für geringe Ströme (<100mA) und Eingangsspannungen zwischen 5 und 15V ausgelegt. R2 sollte bei hohen Spannungen vergrößert werden. Wie man die Werte genau berechnet, steht in der Application Note AN920/D. http://www.onsemi.com/pub/Collateral/AN920-D.PDF

Stromquellen sollten grundsätzlich keinen Ausgangselko aufweisen! Wie die Schaltregler-Schaltung dann stabil arbeitet muss gesondert herausgefunden werden.

Schaltung

Vorteile

• überschüssige Spannung wird nicht verheizt

Nachteile

• nicht kurzschlussfest
• ohne Z-Diode D2 nicht leerlauffest
• träge beim Einschalten

MC34063, Step Down

Beschreibung

Die Step-Down Version funktioniert im Prinzip genauso wie die normale, lineare Konstantstromquelle, nur dass die ungenutzte Spannung nicht sinnlos verheizt wird. Die Eingangsspannung muss mindestens 2V größer sein als die Ausgangsspannung.

Diese Version ist auch ohne die Z-Diode leerlauffest. Kurzschlussfest wird sie durch Rsc. Allerdings entlädt sich der Elko erstmal in die Last, wenn man diese im Betrieb anklemmt. Dadurch kann die Last und der MC34063 beschädigt werden, der Widerstand R1 verhindert aber letzteres.

Bei der Step-Down Version kann man die Elkos etwas kleiner machen, als bei der Step-Up Version, da der Stromfluss durch die Spule in die Last nahezu konstant ist. Wenn man die Spule vergrößert, wird der Strom gleichmäßiger und man kann die Elkos verkleinern. Allerdings wird der Wirkungsgrad aufgrund des höheren Gleichstromwiderstands der Spule schlechter und die Schaltung reagiert langsamer auf Laständerungen. Wie immer ist es also ein Kompromiss zwischen Wirkungsgrad, Kosten und Bauteilgröße.

Konstantstromregler sollten grundsätzlich keinen Ausgangskondensator haben, weil dieser den gewünschten Regeleffekt zunichte macht. Wie die Rückführung zum Regelverstärker im Schaltregler regelschwingungsfrei gemacht wird muss dann gesondert herausgefunden werden.

Schaltung

Vorteile

• überschüssige Spannung wird nicht verheizt
• leerlauf
• kurzschlussfest

Nachteile

• träge beim Ausschalten

LM2576 Step Down

In einem Thread im Forum (http://www.mikrocontroller.net/topic/97838#new) wird folgende Schaltung genannt: http://www.mikrocontroller.net/attachment/34179/current_source.pdf Vollständiger Artikel: http://www.ednasia.com/article-621-switchingregularformsconstantcurrentsource-Asia.html

Konstantstromquelle mit Komparatoren

Einfache Abwärtswandlung (Vout < Vin)

Beschreibung

Diese Schaltung wurde eigentlich für 1W LEDs entworfen, kann aber sicherlich auch anderweitig verwenden werden. Sie ähnelt sehr der eines vollintegrierten Schaltreglers wie MC34063 oder LM2576, ohne jedoch einen solchen zu verwenden. Der Komparator vergleicht den Spannungsabfall über einem Shunt mit dem einer Referenzspannungsquelle. Ist die Spannung über dem Shunt zu groß, so schaltet er ab und der P-Kanal MOSFET sperrt. Umgekehrt, ist die Spannung über dem Shunt kleiner als die Referenzspannung, leitet der P-FET. Q4 arbeitet als Konstantstromquelle und sorgt dafür, dass die Gateansteuerung auch bei unterschiedlichen Versorgungsspannungen immer gleich bleibt. Die Referenzspannung von 100mV wird hier einfach durch eine Z-Diode und einen Spannungsteiler eingestellt. Für D4 muss eine schnelle Diode eingesetzt werden, entweder eine Schottkydiode oder schnelle Siliziumdiode! Q2 und Q3 dienen als sehr einfacher MOSFET-Treiber. D3 ist nur aus Sicherheitsgründen vorhanden, um die Gate-Source Spannung des MOSFETs zu begrenzen, sie kann ggf. auch weggelassen werden. Über den Anschluß PWM ein PWM-Signal zur Dimmung eingespeist werden. Hierbei muss das PWM-Signal im HIGH-Zustand größer als ca. 1V sein, ein einfaches 3,3V oder 5V Logiksignal ist also voll OK.

Der Ausgangsstrom kann durch Veränderung von R1 eingestellt werden. Der Wert kann einfach über die Formel

[math]\displaystyle{ I_{aus}=\frac{V_{Ref}}{R1} = \frac{100mV}{R1} }[/math]

bestimmt werden.

Schaltung

Platinendatei dazu: http://www.mikrocontroller.net/attachment/79432/Stromregler.sch (Achtung, Imperfektionen: Verbindungsfehler an Q2, der ungenutzte Komparator ist nicht angeschlossen, es fehlt ein zweiter GND-Pin für den PWM-Eingang, schlecht gewähltes Gehäuse für C1 und wahrscheinlich auch L1). EDIT: ist das Dokument inzwischen aktualisiert? 30.07.10

Überarbeiteter Schaltplan: http://www.mikrocontroller.net/wikifiles/3/38/LED_Stromregler.sch

Ich hab C1 von 220µ auf 1000µ geändert, um grössere Flexibilität zu haben, was die Größe (Gehäuse) des Elkos angeht. (Es kann/soll immer noch ein 220µ eingesetzt werden, nur hat dieser jetzt genug Platz). Den inzwischen etwa exotischen BUZ habe ich durch einen IRF5303 P-Kanal Mosfet ersetzt. Dieser liegt aktuell bei 63 Cent bei Reichelt. Ich hab die Schaltung aber nich nicht aufgebaut und noch nicht getestet! Den Verbindungsfehler Q2 hab ich beseitigt.

Einfacher Stromregler aus Standardbauteilen

Beispiel eines Platinenlayouts

Vorteile

• Kurzschlussfest
• guter Wirkungsgrad bei hohen Eingangsspannungen, Energie wird nicht wie bei einem Linearregler in Wärme umgesetzt
• einfachste Komponenten, P-Mosfets nur leider selten & teuer
• sehr preiswert, max. 2 EUR
• Dimmung per PWM möglich
• Eingangsspannungsbereich sehr groß ca. 6-30V
• sehr einfach auch auf anderen Strom einstellbar

Preise

• Der BUZ kostet bei Reichelt aber schon 2,75 €
• Kosten: ca 10 - 20 Euro je nach dem wie man sich anstellt und oder wo man kauft.

Weitere Komparator KSQ

Es ist auch möglich, eine KSQ mit einem N-Fet zu realisieren! Warum ein N-Fet? -> N-Fets sind bei gleichen (oder gar besseren) Werten billiger als P-Fets und die Ansteuerung ist einfacher.

Folgende Schaltung zeigt hierbei nur das Prinzip auf und müsste zum Nachbau komplett dimensioniert werden! Dies war nur eine "Quick and Dirty" Simulation um das Prinzip zu verdeutlichen.

Beschreibung der Schaltung

Eine Z-Diode wird als Referenz benutzt, könnte aber auch durch eine Spannungsteiler von den 5V ersetzt werden. Diese Spannung wird zum Komparator geführt und mit der Spannung über dem Shunt verglichen. Weicht diese ab so wird der Fet geschaltet.

Um den Strom zu dimensionieren, ist es erforderlich, den Spannungsabfall über dem Shunt zu ermitteln und das selbe Verhältnis am positivem Eingang des Komparators anzulegen.

Schaltung

Schaltung

Threads im Forum

• Philosophiestunde Konstantstromquelle
• Suche regelbare Konstantstromquelle für ACULED
• Konstantstrom für Windmessung
• Konstantstromdiode
• Konstantstromquelle als IC und einstellbar
• Konstantstromquelle für einen Haufen LEDs
• Konstantstromquelle
• temperaturunabhängige Konstantstromquelle
• Konstanter Strom für LED bei 2,5V bis 5,5V

Weblinks

• Konstantstromquelle bei Wikipedia
• DSE FAQ
• Seite zu LED Treibern
• Diskrete LED-Konstantstromquelle auf Schaltregler-Basis
• NATIONAL Application Note 1392: LM3485 LED Demo Board
• Howland Current Source
• "A Comprehensive Study of the Howland Current Pump", Application Note von National Semiconductior, engl.
• MC34063A Design Tool (engl.)
• Datenblatt des MC34063 bei ON Semi
• LED_Tutorial
• Konstantstromquelle fuer Power LED
• weitere Beispiele von Konstantstromquellen