Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik regelbare Stromquelle


von Philipp (Gast)


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Hallo zusammen,
und zwar bin ich dabei eine steuerbare Stromquelle, die unabhängig von 
der Last, einen konstanten Strom liefern soll zu basteln. Mit nem 
LM334...
Nun soll die Stromquelle eben im mA-Bereich und im µA Bereich gut 
einstellbar sein. Wie man in dem LTSpice-Plot sehen kann ist das eben 
schwer zu erreichen, da im mA-Bereich der Strom mit wenig (1-100 Ohm) 
regelbar ist, aber wenn man im µA-Bereich arbetiet muss man den Rset 
schon einige kOhm-10 kOhm ändern um den Strom signifikant zu ändern. Nun 
könnte man sagen, joa vielleicht ein logarithmisches Poti nehmen, aber 
ich denke das reicht nicht aus, da die kurve im wenige µA-Bereich schon 
sehr sehr flach ist... Hat da jemand vielleicht ne gut Idee parat?
Danke um jede Hilfe und schönen Abend noch!

Philipp

von Anja (Gast)


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http://www.sciencedirect.com/science/book/9780750677523

Wenn Du das Datenblatt aufmerksam gelesen hättest wüßtest Du warum es 
mit dem LM334 nie funktionieren kann.

Gruß Anja

von Philipp (Gast)


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Hi,

danke mal. Hmm meinste jetzt weil da als Minum Range 2µA steht und der 
Fehler dort 12% betragen kann oder woran haste das jetzt gesehen. Mir 
wurde halt gesagt ich soll das mit dem machen... Hast du (oder jemand 
anders) vielleicht ne Alternative für den µA bereicht?

Philipp

von wosnet (Gast)


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Würde mich jetzt aber auch interessieren, warum das mit LM334 nicht 
gehen soll. Vielleicht könnte uns Anja ja mit einer sinnvolleren Antwort 
erleuchten! Ich bastel auch gerade sowas ähnliches, könnte also auch 
anderen hilfreich sein.

Datenblatt sagt "programmable from 1uA to 10mA", hab das Ding auch schon 
für unterschiedlichste Ströme benutzt (auch bis in den einstelligen 
uA-Bereich), nur eben nicht zum kontinuierlichen Einstellen. Wenn man 
das eh mit Poti nachstellt, spielt der Fehler auch gar keine Rolle.
Eventuell kann man mit FET-Schaltern passende Widerstände zum Poti 
parallelschalten, um die Dekaden umzuschalten.

von MaWin (Gast)


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> LM334

der regelt den Strom vor allem im uA-Bereich nur seeeehr langsam aus,
benötigt also letztlich eine konstante Spannung um einen definierten 
Strom zu liefern, und sein Strom ist mehr von der Temperatur als von 
irgendetwas anderem abhängig.

von wosnet (Gast)


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Hab gerade bei AD das gefunden:
http://www.analog.com/en/circuits-from-the-lab/cn0151/vc.html
Benutzt einen Strom-DAC mit Feedback-Eingang, ist sicher genauer als 
LM334 und die Geschwindigkeit der Regelung kann man selbst beeinflussen, 
da extern.
Die Dekade könnte man mit umschaltbarem R1 ändern.

von Philipp (Gast)


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Hallo,
danke schonmal für die Denkanstöße. Das Teil von AD haben wir auch schon 
im Auge gehabt, aber ich glaub das Problem war, dass das zu langsam 
läuft (weil der AD5546 höchstens mit 12 Mhz läuft, wenn ich das richtig 
sehe). Kannst du aber das mit den FET-Schaltern zum Dekaden umschalten 
vielleicht noch etwas näher erläutern @wosnet?

Philipp

von Oliver (Gast)


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Nabend!

Ich arbeite auch gerade an etwas Ähnlichem, aber mit dem Unterschied, 
dass es sowohl Stromquelle als auch -senke sein muss (also umschaltbar).
Da funktioniert ja die Schaltung von ADI nicht, oder?

von wosnet (Gast)


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So wie ich die Schaltung bei AD verstanden habe, wird über den Strom-DAC 
nur die Referenz vorgegeben, d.h. falls Deine Stromquelle nur einen 
konstanten Strom bringen soll der sich nicht dynamisch ändert ist dessen 
Geschwindigkeit eigentlich wurscht.
Die Schaltung kann man bestimmt auch als Quelle aufbauen (in der 
Referenz ist sie ja als Senke), indem man einen p-Kanal-FET nimmt.

Zum Source-Widerstand kann man ja nochmehr Widerstände als 
Parallelschaltung in Serie schalten. Wenn man die so wichtet, daß sich 
der Strom dekadisch ändert und man immer welche mit FETs kurzschließt, 
könnte man vielleicht eine Art Umschaltung der Bereiche realisieren, 
z.B. so (Vorsicht, ASCII-Art):

         |
         R
         |___________________
         |     |       |    |
         R1    FET     R2   FET
         |     |       |    |
        ______________________GND

von Philipp (Gast)


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Hallo nochmals,
also die Idee mit dem FET find ich echt super. Ich hab mir das mal 
überlegt und versucht zu simulieren, aber habs nicht ganz gerafft. Ich 
bräucht nämlich, wenn ich das richtig verstanden habe, einen Transistor 
(selbstsperrend) der unter einer gewissen Spannung leitet damit ich zu 
dem Rset (R2 im Bild) noch zusätzlich (in Serie) einen Widerstand 
schalten kann. Diese Spannung Ur2 (siehe Bild) verläuft halt sehr 
ähnlich wie der Strom. Weil du in deinem Bild das ganze parallel 
schaltest... Ich hab das eben mal mit LTSpice versucht zu simulieren 
aber da schien dann irgendwie das Rset gegen unendlich zu gehen. Ich hab 
halt versuch so n pMOS mit Gate und Drain versucht, dazwischen zu 
schalten aber da kam halt wie gesagt nur Blödsinn raus. Oder muss ich 
bei Spice zu diesen Grund-Transistoren noch irgendwelche Parameter dazu 
eingeben?
Also sorry für die vielen (dummen) Fragen, aber ich kenn mich eben mit 
SPice und Transistoren nicht so toll aus :-(    ...noch nicht ;-)

Philipp

von Philipp (Gast)


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hmm aber wahrscheinlich ist meine Überlegung Blödsinn, weil wenn der 
Widerstand größer wird steigt ja auch wieder die Spannung und der 
Transistor würde wieder nimmer leiten...

von wosnet (Gast)


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Die FETs müssen, wenn unten Masse ist, n-Kanal-Typen sein, am besten 
logic-level, dann kann man die auch mit nem Mikrocontroller schalten.
LTspice hat da z.B. den FDW2503NZ mit Vth~1V (ist in der Liste beim 
nmos-Device), der sollte bei 3.3V voll durchschalten, wenn nicht dann 
einfach 5V nehmen (oder Transistor mit kleinerer Schwellspannung)

von Philipp (Gast)


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Hallo nochmals,
also ich hab das mal versucht so wie du sagtest aber irgendwie kam da 
nichts gescheites raus. Jetzt wollt ich halt mal versuchen die Spannung 
mit nem µC zu messen und dann halt mit so nem CMOS oder so den 
Widerstand dazuschalten. Weißt du/oder jemand anderst wie man mit 
LTSpice so ne funktion macht, also praktisch ab der Spannung mach das. 
Es wär sicherlich besser das ganze nur mit Fets zu machen aber irgendwie 
kapier ich das nicht. Vielleicht hast du oder jemand anders da noch n 
Vorschlag zu. Ich hab anbei noch das Bild und die Schaltung...

Grüße und danke mal soweit!!!

Philipp

von wosnet (Gast)


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Wahrscheinlich ein Missverständnis, meine Idee mit den FETs bezog sich 
auf die Appnote von Analog Devices.

von Jobst Q. (joquis)


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Ich weiß ja nicht, was du mit der Stromquelle anfangen willst, aber für 
den µA-Bereich würde ich dir einen OTA (Operational Transconductance 
Amplifier),zB LM13700 empfehlen. Mit dem kannst du stufenlos über den 
Nullpunkt von Stromquelle zu Stromsenke regeln. Leider kann man damit 
keine Ströme über 2mA liefern.

von Oliver (Gast)


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Hallo,

ich habe jetzt mal eine Stromquelle, die sich auch sehr gut von 0-20mA 
regeln lässt aufgebaut (also auch auf dem Steckbrett).

Nun müsste ich die gleiche Schaltung nur noch zu einer Stromsenke 
modifizieren... Mag mir bitte jemand dabei helfen? :

von wosnet (Gast)


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Soweit ich das sehe: aus M1 einen n-Kanal-Typ machen, und den Zweig 
bestehend aus R1,M1,R4 um 180° drehen.

von Oliver (Gast)


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Danke für deine schnelle Antwort!

Ich bekomme es leider nicht, egal, wie ich was drehe - der Strom lässt 
sich nicht ändern - ändert sich aber in Abhängigkeit von der Last.
Magst du mir bitte an einer Skizze verdeutlichen, wie du das meinst?

Vielen Dank!

von Helmut S. (helmuts)


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Hallo Oliver,
deine bisherigen Schaltungen haben Designfehler.

pkanal:
Opamp muss ein Rail-in und Rail-out Typ sein.
Der variable Widerstand muss ein Spannungsteiler oder ein Potentiometer 
sein.
Den Kompensations-Kondensator einbauen wegen der großen 
Eingangskapazität des Mosfets.

nkanal:
Opamp muss ein Single Supply Typ sein der am Eingang bis 0V geht und am 
Ausgang nahe 0V kommt(LM358) oder ein Rail-in/Rail-out Typ sein.
Der variable Widerstand muss ein Spannungsteiler oder ein Potentiometer 
sein.
Den Kompensations-Kondensator einbauen wegen der großen 
Eingangskapazität des Mosfets.

Gruß
Helmut

von Oliver (Gast)


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Hallo Helmut!

Klasse, herzlichen Dank! Ich werde das mal in den kommenden Tagen testen 
- bald ist die Klausurphase vorrüber ;)

Noch eine kleine Frage: ich möchte noch gerne den Strom messen, die den 
Quelle liefert und mit einem µC weiterverarbeiten. Meine Idee: einen 
Shunt (1Ohm oder weniger) in Reihe zur Last und mit einem low-noise 
Instrumentenversräker wie dem AD8429 oder so die Spannung verstärken und 
einem ADC messen.
Ist bei solch hohen Verstärkungen der Fehler noch vertretbar oder sollte 
man das anders lösen? Auf 0,5mA-Genauigkeit wollte ich schon ganz gerne 
kommen .

Nochmals herzlichen Dank!

Oliver

von Mw E. (Firma: fritzler-avr.de) (fritzler)


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Guck dir mal die Schaltungen von Helmut S an.
Die Spannung über R1 abgreifen und gut is.

Da bekommt der Opamp mit wieviel Strom fließt und dein Messgerät auch ;)

von Helmut S. (helmuts)


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Das sieht dann so aus.

von Oliver (Gast)


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Ihr beide seit klasse - Danke!

Die SPICE-Option-Direktiven sind nur drin, damit es schneller den AP 
findet, oder? Hatte teilweise auch schon Probleme, dass es einfach nicht 
anfing :(

Oliver

von Helmut S. (helmuts)


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> Die SPICE-Option-Direktiven sind nur drin, damit es schneller den AP
findet, oder?

Ja. Diese oder andere verwende ich nur, wenn ich Probleme mit der 
Simulation habe.

von Oliver (Gast)


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Bist du eigentlich der Sennewald, der die ganzen geilen Models in der 
Yahoo-Gruppe macht, wie den Potentiometer?
Sehr geile Arbeit vor Dir! Dankeschön :)

von Helmut S. (helmuts)


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Ja der bin ich, aber nicht weitersagen. :-)

von Oliver (Gast)


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Ich habe übrigens noch nen ziemlich bösen Fehler bei mir gefunden - die 
Spannungsreferenz arbeitet nicht richtig, da das Poti zu klein ist und 
der ganze Strom dadruch fließt.
Wählt man zb nen 100k-Poti, fallen über U2 auch die gewünschten 2,5V ab 
und man braucht dann statt den stolzen 26V nur noch 9V oder so :)

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