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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Konstantstromquelle - Simulationsprobleme


Autor: Sven J. (locutussum)
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Hallo,

ich versuche gerade, mir eine Konstantstromquelle für einen Output von 
~2.8A zusammen zu zimmern. das Ganze sollte m.M.n. in Richtung 
Komparatorschaltung gehen, da ich den Ausgang ganz gerne zusätzlich noch 
steuern können wöllte (soll ne Ansteuerung/Dimmung für LEDs werden, und 
ja, ich könnte die auch alle in Reihe schalten, nur dann würd ich keinen 
passenden Trafo dafür finden (Bzw. die kosten würden an dieser Stelle 
explodieren). Als Versorgungsspannung kommen 12V AC in nen 
Gleichrichter, müssten also um die 16V Versorgungsspannung sein.

Im Netz finden sich da ja einige Schaltungsvorschläge, nur irgendwie 
wollen in PSpice alle nicht so wirklich funktionieren. bei den einen 
stellt sich erst gar kein Strom ein (wie diese Schaltung: 
http://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantst... 
), bei anderen macht PSpice Ärger, weil die Schaltung einfach nicht 
stabil wird (wie z.B. bei meinem jetzigen Versuchsaufbau, welcher eine 
Mischung aus der Schaltung von hier und Schaltungen aus anderen Quellen 
ist, hauptsächlicher unterschied ist eben, dass ich einen FET-Treiber 
(invertierend) nehme und als FET einen n-Channel (IRF4104 jetzt mal für 
die simulation) sowie noch einen anderen OP-Amp (LM324). (siehe Anhang, 
die Versorgungsspannung ist im U2 definiert, die Z-Diode ist auf 0.1V 
eingestellt - eben nur für Testzwecke)
Als Fehlermeldung wirft Spice immer "Too many Iterations without 
convergence" auf, sofern der Lastwiderstand nicht gerade so 
dimensioniert ist, dass an ihm mehr Spannung anliegen müsste, als 
möglich, um den eingestellten Stromfluss zu erreichen.


Kann mir da vlt. jemand nen Tipp geben, wie ich Spice zum simulieren 
bringen kann? Denn wenn eine Schaltung schon in der Simulation nicht 
funktioniert ist es ja auch eher unwahrscheinlich, dass die Schaltung 
dann im fertigen Zustand funktionieren wird.

Ansonsten würde es mir auch reichen, wenn mir jemand ne Schaltung 
verrät, die mir wirklich ~2.8A Ausgangsstrom einstellen kann (und auch 
leisten kann) und gleichzeitig "Dimmfunktionalität" aufweist? (bzw. 
auch: Aus eigener Erfahrung sagen, dass die Quelle aus dem µC-Eigenen 
KSQ-Artikel wirklich funktioniert bzw. mit welchen Anpassungen (z.b. 
Treiberbrücke durch einen MCP1407 ersetzen?) sie Lauffähig wäre)

Zur eigentlichen Dimmung könnte ich mir dann auch vorstellen, einfach 
den Strom über die Referenzspannung zu regeln, das dürfte dann ja 
wahrscheinlich keine große Herausforderung mehr sein.


Edit: Hab gerade den Op-Amp mal gegen nen Komparator getauscht, jetzt 
macht PSpice wenigstens keinen Ärger mehr. Einstellbar ist der Strom 
deshalb allerdings leider immer noch nicht.
--> Aber das jetzt nur so lange, wie die Spannung am nicht-invertieren 
Eingang größer als die am invertierenden (also vref) ist.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Sven J. schrieb:
> Im Netz finden sich da ja einige Schaltungsvorschläge, nur irgendwie
>
> wollen in PSpice alle nicht so wirklich funktionieren

Schau:

www.rotgradpsi.de,

dort unter Elektronik, Konstantstromquelle 0 bis 4,096A.

Funktioniert und ist "spicefähig".

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Die obige Schaltung ist Murks.

Autor: Sven J. (locutussum)
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A...aha Soooo. schrieb:
> Die obige Schaltung ist Murks.

Meinst du meine? das ist wohl kein Wunder, die war schliesslich eher so 
ein Hybrid aus verschiedenen Schaltungen zwecks Evaluation.

Andrew Taylor schrieb:
> Schau:
>
> www.rotgradpsi.de,
>
> dort unter Elektronik, Konstantstromquelle 0 bis 4,096A.
>
> Funktioniert und ist "spicefähig".

hab ich mir mal angeschaut, sieht soweit ganz vernünftig aus. ich hab 
den schaltplan auf jeden fall mal übernommen und ein wenig verändert. 
(statt dem Rückführ-R R4 hab ich nen OPA37 (uln, dürfte da ganz 
praktisch sein) im Schaltplan eingesetzt mit nem Gain von 100, damit 
würde die Referenzspannung genau dem Strom durch die Last entsprechen. 
Ich gehe mal davon aus, dass ich mir somit einen gewissen Vorteil 
einhandle, da ich sonst ja relativ niedrige Referenzspannungen erzeugen 
müsste (um die 20mV), während ich so jetzt immerhin von 0...2.8V 
einstellen muss, wodurch alles viel weniger störanfällig sein dürfte. 
Allerdings wird wohl der OpAmp die Messspannung wohl auch ein wenig 
negativ beeinflussen. (und eben deshalb ja das uln-Modell)


Allerdings stehe ich jetzt vor einem ganz anderen Problem: Wo bekomme 
ich eigentlich vernünftige, Niederohmige Widerstände her? Bei reichelt 
konnte ich nichts finden, bei Conrad nur Welche, die entweder zu wenig 
Leistung abkonnten oder schon wieder viel zu groß wurden. einzig bei 
eBay konnte ich bisher was halbwegs brauchbares (Isabellenhütte 
Vierleitershunt 0.01 Ohm 1% mit 5W) gefunden, Preislich liegt das aber 
mit 4, 5 Euro plus Versand durchaus im Bereich von "Viel zu teuer!". 
Gibts da irgendwas, was ich bei reichelt jetzt nicht gefunden habe? oder 
wäre es da am Sinnvollsten, nen 10 Ohm Präzisionstrimmer (25-Gang) zu 
nehmen und mit dem den Messwiderstand genau einzustellen?


Eigenartig finde ich auch, dass das LED-Modell, welches ich jetzt mal 
als Last eingefügt habe, sich etwas seltsam verhält: Wenn ich einstelle, 
dass die LED bei 2.8A voll leuchtet und 13,6V Vorwärtsspannung hat, dann 
fliessen irgendwie nur wenige mA durch die LED so lange ich die 
Versorgungsspannung nicht gerade auf ~30V erhöhe. Kann das so richtig 
sein? nach meinem Verständnis sollte das ja eigentlich nicht so sein.

Autor: Sven J. (locutussum)
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Hab mal die Schaltung so, wie sie sich bei mir gerade simuliert, 
angehängt. den Mosfet habe ich im übrigen auch gegen einen mit sehr 
geringem Spannungsdrop getauscht, das macht sich durchaus bemerkbar in 
der Simulation und den Maximalstrom hält der auch locker aus.

Vielleicht kann ja noch wer was mit der Schaltung anfangen bzw. sieht 
Punkte, die in der Simulation zwar funktionieren, in der Realität aber 
nicht!

Autor: Michael (Gast)
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2.7A durch ne grüne LED ist schon was...wo soll denn der Ausgang sein, 
wo kommt also die Last dran?

Mal Spass beiseite. Wieviele LEDs willst du denn wie versorgen? Warum 
tuts da keine Fertiglösung?

Autor: Sven J. (locutussum)
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Die grüne LED steht da nur stellvertretend für ein Array von weißen - 
insgesamt 16 Stück, jeweils 4 pro Gehäuse. (genauer, dieses Modul: 
http://www.led-tech.de/de/High-Power-LEDs-Cree/CRE... 
)

Die Ansteuerung möchte ich halt möglichst kostengünstig realisieren und 
es gibt für diese LEDs eben keine vernünftige Fertigstromquelle. Deshalb 
würd ich das eben selber bauen wollen. Und als günstigster Trafo bietet 
sich dort eben ein 12V 40VA Trafo an, welcher dann eben nur noch zu 
einer KSQ angepasst werden müsste.


die Grüne LED stellt im übrigen die Last dar, daher ja auch die 
Strommessung und Spannungsmessung über diese LED. ;)

Autor: ArnoR (Gast)
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330µH bei knapp 3A, dazu brauchts dann schon einen RM12 oder ETD34 o.ä. 
Kern, viel Spaß.

Autor: BMK (Gast)
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Autor: Sven J. (locutussum)
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jaa, die spule ist ja eher unkritisch, ich denk mal da werd ich auch 
einen eher kleineren wert(~22µH) wählen. viel mehr probleme bereitet mir 
da wie gesagt die beschaffbarkeit von 0.01 Ohm Widerständen!

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