Dummy-Load Maximalstrom Problem

[Roland K. (chozo)]

Hallo Elektronikprofis!

Ich habe mir eine Konstantstrom-Last nach dem obigen Schaltplan gebaut. 
Die maximale Spannung beträgt dabei 20V und der maximale Strom 5A.

Nun tritt folgendes Problem auf:
Der maximale Strom scheint von der anliegenden Spannung abhängig zu 
sein. Folgende Werte habe ich gemessen:
1V   -> 0.5A
2.4V -> 1.5A
5V   -> 2A
12V  -> 4.3A
Nun möchte ich meinen Maximalstrom aber bei jeder eingestellten Spannung 
fließen lassen können. Z.B. bei 5V 5A.
Die Referenzspannung und das Potentiometer habe ich bereits überprüft 
und diese liefern immer zwischen 0V und 5V.

Liegt das Problem bei den Transistoren, die bei niedrigen Drain-Source 
Spannungen nicht mehr ordentlich durchschalten?
Wie könnte ich das Problem beheben?

Danke für die Hilfe!

[Ich (Gast)]

Roland K. schrieb:
> Liegt das Problem bei den Transistoren, die bei niedrigen Drain-Source
> Spannungen nicht mehr ordentlich durchschalten?
> Wie könnte ich das Problem beheben?
Dabei - aber vor allem bei deinen knapp 2Ohm-Shunts! Selbst ohne die 
Transistoren und die Diode würden da ja pro Zweig maximal 1A gehen!

[Falk B. (falk)]

@  Roland K. (chozo)


>Ich habe mir eine Konstantstrom-Last nach dem obigen Schaltplan gebaut.

Sowas baut man anders.

http://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Konstantstromquelle_mit_Operationsverst.C3.A4rker_und_Transistor

>>Die maximale Spannung beträgt dabei 20V und der maximale Strom 5A.

>Nun möchte ich meinen Maximalstrom aber bei jeder eingestellten Spannung
>fließen lassen können. Z.B. bei 5V 5A.

Dann muss deine Konstantstromquelle einen minimalen Widerstand von 1 Ohm 
erreichen. D.h. pro Zweig max. 2 Ohm.

>Liegt das Problem bei den Transistoren, die bei niedrigen Drain-Source
>Spannungen nicht mehr ordentlich durchschalten?

Spannungsabfall über D1 ~1V
Spannungsabfall über den Shunts ~ I * 1Ohm
IRF530 hat minimal 0,16 Ohm, ist aber offiziell NICHT für Linearbetrieb 
geeignet.

http://www.mikrocontroller.net/articles/FET#Linearbetrieb_von_MOSFETs

>Wie könnte ich das Problem beheben?

D1 raus.
Shunts kleiner, max. 1V bei vollem Strom.
Andere MOSFETs. BUZ11 ist preiswert und gut.

[ArnoR (Gast)]

Die kleinstmögliche Spannung, bei der noch der volle Strom fließen kann, 
hängt von den Messwiderständen und dem ON-Widerstand der Mosfets ab, 
weil diese ja in Reihe zum Lastwiderstand liegen, dazu kommt noch die 
Flussspannung von D1. Also Messwiderstände niederohmiger machen (damals 
hattest du 0,1R in der Schaltung, das ist der übliche Wert für die 
genannten Ströme), Steuerspannung anpassen, geeignetere Fets verwenden 
und die D1 rausnehmen.

[ArnoR (Gast)]

> IRF530 hat minimal 0,16 Ohm, ist aber offiziell NICHT für Linearbetrieb
> geeignet.

Auch alle Trench-Mosfets können im Linearbetrieb verwendet werden. Nur 
haben die Hersteller lange Zeit keine DC-Kurven angegeben. IRF hat das 
mit der Zeit in bestimmten Dokumenten nachgeholt:

http://www.irf.com/product-info/hi-rel/alerts/fv5-p-09-01-A.pdf

[Roland K. (chozo)]

Ja, da habe ich ganz das ohmsche Gesetz übersehen.
Leider habe ich die Platine schon fertiggestellt und werde mit dieser 
Einschränkung vorerst leben.

Danke für eure rasche Hilfe!

[BastlerH (Gast)]

Hallo,

warum ?
Wenn du die angegebenen Bauteile verwendet hast, nutzt du THT, also ist 
der Austausch der Widerstände sehr wahrscheinlich problemlos möglich.
Die Diode ist schnell durch eine Drahtbrücke ersetzt (jetzt aber bei der 
Polung der belasteten Spannungsquelle aufpassen) und die 
Anschussbelegung der THT Fets ist bei gleichen Gehäusetyp normalerweise 
auch gleich (Datenblatt sicherheitshalber trotzdem zu rate ziehen).
R1 muß jetzt natürlich neu eingestellt werden, wenn der Messausgang 
benutzt werden soll.

Wenn du eine Lochrasterplatine genutzt hast ist der austausch etwas 
problematischen - großzügig abtrennen der Bauteile und anlöten der neuen 
Bauteile an den Drahtresten ist aber bei dieser Schaltung eine 
praktikabele Möglichkeit.

[Falk B. (falk)]

@  Roland K. (chozo)

>Ja, da habe ich ganz das ohmsche Gesetz übersehen.
>Leider habe ich die Platine schon fertiggestellt und werde mit dieser
>Einschränkung vorerst leben.

Mann O Mann. Wie faul und unbeweglich sind sogar die deutschen Bastler 
geworden? Kein Wunder dass das Abendland untergeht. Früher (tm) hätte 
man freudestrahlend über die Hinweise den Lötkolben angeschmissen und 
die Sache in einer halben Stunde korrigiert! Heute ist es ein 
Trauerspiel. :-(

[Roland K. (chozo)]

@BastlerH:
Ja, du hast recht.
Jedoch verliere ich Präzision beim Potentiometer, wenn die Widerstände 
auf 0.1R geändert werden. Vorerst sind mir kleine Ströme(ein paar mA) 
wichtiger.

@Falk:
Keine Faulheit, sondern Mangel an vorrätigen Widerständen und 
finanzielle Beschränkung (Versandkosten). Aber ich freue mich trotzdem 
sehr über die gewonnene Erfahrung. :-)

[Falk B. (falk)]

@  Roland K. (chozo)

>Jedoch verliere ich Präzision beim Potentiometer, wenn die Widerstände
>auf 0.1R geändert werden.

Nö, man schaltet zum Poti einen passenen Reihenwiderstand, damit beleibt 
der volle Einstellbereich des Poti erhalten.

> Vorerst sind mir kleine Ströme(ein paar mA) wichtiger.

Dafür braucht man keine 5A Last.

>Keine Faulheit, sondern Mangel an vorrätigen Widerständen und
>finanzielle Beschränkung (Versandkosten).

Du musst nicht auf 0,1 Ohm runter, auch wenn es optimal wäre. Schalte 
einfach doppelt oder dreifach soviele 3,9 Ohm Widerstände als Shunt 
parallel. Diode raus, MOSFET bleibt erstmal. Fertig.