Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Stromquelle mit OpAmp ohne zusätzlichen Transistor


von ~fufu (Gast)


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Hi,

Ich habe auf dem Schreibtisch eine Hand voll TDA2030 OpAmps liegen und 
hatte überlegt, für eine High-Power-LED eine kleine Konstantstromquelle 
zu bauen.

Im Netz bin ich jedoch nur auf OpAmp-Konstantstromquellen mit 
zusätzlichen Transistoren gestoßen. Ich habe mal ein bisschen in Spice 
herumprobiert und habe mir die im Anhang gezeigte Schaltung überlegt.

Scheint soweit zu funktionieren, was mich nun interessiert: was spricht 
gegen diese Lösung?
Am Spannungsteiler und der Zener-Diode zum Abgleich verliere ich ~20mA, 
aber das könnte mit einer Näherung an I_Zmin noch optimiert werden.

Die TDAs habe ich für 30ct das Stück bekommen und wenn ich jetzt 
losziehe mir Transistoren in der Größenordnung zu beschaffen, kommt mich 
das sicher teurer als eine kleine Zener Diode zu kaufen.

Schon im Voraus vielen Dank für eure Ratschläge und Hinweise.

von wartemal (Gast)


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Was spricht dagegen?
Bist Du nicht neugierig?

von MaWin (Gast)


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Wenn der OpAmp das aushält, geht das schon. Schau also welche 
Verlustleistung das bringt und ob sie im SOA Bereich liegt. Bei 
AudioOpAmps sollte man aufpassen, ob die auch mit den Eingängen so nah 
an Masse als negativer Versorgungsspannung messen können. Im TDA2030 
Datenblatt steht dazu nichts, im L165 Datenblatt ist eine 
Applikationsschaltung die das nahe legt. Allerdings findet sich dort 
immer, auch bei ohmschen Lasten, ein Boucherot Glued mit 220nF/10Ohm 
nach Masse am Ausgang, das solltest du vielleicht nachrüsten.

von Andreas S. (igel1)


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> Scheint soweit zu funktionieren, was mich nun interessiert:
> was spricht gegen diese Lösung?

Der Wirkungsgrad: rechne Dir einmal aus, wieviel Leistung an R4 verloren 
geht und wieviel Leistung im OP verloren geht uns setze das in Relation 
zur Leistung, die bei Dir tatsächlich in Licht verwandelt wird und Du 
wirst erkennen: die gute alte Glühbirne könnte Deine LED-Gesamtschaltung 
vom Wirkungsgrad her überflügeln ....

Viele Grüße

Igel1


PS: um alles genauer beurteilen zu können, braucht's noch ein wenig mehr 
Infos: welche Power-LED verwendest Du? Woher kommen Deine 18V und wie 
stabil sind die? Vermutlich brauchst Du gar keine Z-Diode und wenn doch, 
so sollte der Strom parallel zur Z-Diode nicht mehr als 1/5 - 1/10 des 
Z-Diodenstromes betragen.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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~fufu schrieb:
> was mich nun interessiert: was spricht gegen diese Lösung?

Alles, was auch sonst gegen die äquivalente Schaltung mit zusätzlichem 
Transistor spricht: man braucht ordentlich "Headroom" zwischen Betriebs- 
spannung und LED-Arbeitsspannung. Das schlägt auf den Wirkungsgrad. 
Zumindest für Leistungsanwendungen wird man sich etwas effizienteres 
wünschen.

Der TDA2030 braucht bei Vollaussteuerung ca. 2.5 - 3.5V zwischen 
positiver Betriebsspannung und Ausgang. Auf der negativen Seite sieht es 
etwas besser aus. Bei der Schaltung mit Transistor kommt zur Ausgangs- 
Sättigungsspannung des OPV noch eine Flußspannung drauf. Dafür ist der 
Strom am OPV kleiner.

Bei der Schaltung mit Transistor (besser: MOSFET) gibts aber noch eine 
Optimierungsmöglichkeit: man schaltet die Last in den Kollektor- / 
Drainkreis. Dann muß der OPV weniger Spannungshub schaffen.

von M. K. (sylaina)


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~fufu schrieb:
> Scheint soweit zu funktionieren, was mich nun interessiert: was spricht
> gegen diese Lösung?

Wenn der OPAmp den Strom liefern kann und die Leistung verheizen kann 
dann spricht da absolut nichts dagegen deine Stromquelle auch ohne 
externen Transistor aufzubauen.


Axel Schwenke schrieb:
> Bei der Schaltung mit Transistor (besser: MOSFET)

Warum besser MOSFET? Grade bei MOSFETs hat man Probleme Typen zu finden, 
die für den linearen Betrieb geeignet sind und so eine Stromquelle ist 
ein Paradebeispiel für den linearen Betrieb des Transistors. Bei dem 
Strom würde ich eher einen BJT wie einen TIP120 oder meinetwegen auch 
einen 2N3055 benutzen.

: Bearbeitet durch User
von derguteweka (Gast)


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Moin,

Wie waers mit dieser Von-hinten-durch-die-Brust-ins-Auge-Loesung (auch 
ohne Transistor), die ich selbstverstaendlich noch nicht ausprobiert 
hab':

* Mit dem TDA einen schoenen Oszillator bauen, der auf ein paar kHz 
schwingt.
* Antiparallel zur LED eine weitere LED, die den gleichen Strom braucht 
oder eine Schottkydiode.
* Ausgang des TDA-Oszillators ueber ein geeignetes passives LC 
Anpassnetzwerk an die LED/Diodenkombi haengen.

Wird wahrscheinlich weniger Strom verheizen als die KSQ Loesung.

Gruss
WK

von Kai K. (klaas)


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Im Datenblatt steht: "Closed loop gain must be higher than 24dB." Das 
muß man beachten.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Michael Köhler schrieb:
> Axel Schwenke schrieb:
>> Bei der Schaltung mit Transistor (besser: MOSFET)
>
> Warum besser MOSFET?

Weil bei einem MOSFET der Source-Strom und der Drain-Strom gleich sind. 
Zumindest für DC.

Michael Köhler schrieb:
> Grade bei MOSFETs hat man Probleme Typen zu finden,
> die für den linearen Betrieb geeignet sind

Unter Berücksichtigung des Wirkungsgrad-Primats will man ohnehin nur 
wenig Leistung am MOSFET (oder Transistor) abfallen lassen. Deswegen ist 
das eher kein Problem. Es ist ja auch nicht so, daß MOSFETs prinzipiell 
nicht für den Linearbetrieb geeignet wären. Sie sind nur oft nicht 
spezifiziert. Bei Stromquellen dieser Art sind alle Größen ohnehin DC, 
weswegen man keine SOA-Diagramme wälzen muß, sondern es reicht, einfach 
auf die Verlustleistungshyperbel zu schauen.

von MaWin (Gast)


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Axel Schwenke schrieb:
> Bei Stromquellen dieser Art sind alle Größen ohnehin DC,
> weswegen man keine SOA-Diagramme wälzen muß, sondern es reicht, einfach
> auf die Verlustleistungshyperbel zu schauen.

Oje, da denkst du noch mal drüber nach, was second breakdown ist bzw. 
das Äquivalent bei MOSFETs.

von M. K. (sylaina)


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Axel Schwenke schrieb:
> Weil bei einem MOSFET der Source-Strom und der Drain-Strom gleich sind.
> Zumindest für DC.

Yo, bei so 500 mA merkt mans voll wenn da nen halben Milliamperé mehr 
durch die LED fließt…wahnsinn.

Axel Schwenke schrieb:
> Unter Berücksichtigung des Wirkungsgrad-Primats will man ohnehin nur
> wenig Leistung am MOSFET (oder Transistor) abfallen lassen.

Also eigentlich will man nur einen bestimmten Strom fließen lassen. Was 
die Quelle darüber hinaus an Leistung zur Verfügung stellt muss am 
Transistor verheizt werden.

Axel Schwenke schrieb:
> Es ist ja auch nicht so, daß MOSFETs prinzipiell
> nicht für den Linearbetrieb geeignet wären. Sie sind nur oft nicht
> spezifiziert.

Das ist richtig. Nur wenn der MOSFET schon nicht für den Linearbetrieb 
spezifiziert ist dann ist er in aller Regel dafür auch nicht geeignet.

Axel Schwenke schrieb:
> Bei Stromquellen dieser Art sind alle Größen ohnehin DC,
> weswegen man keine SOA-Diagramme wälzen muß, sondern es reicht, einfach
> auf die Verlustleistungshyperbel zu schauen.

Nach der Methode kann man bestimmt super zu den Indianer…die brauchen 
immer wieder mal jemanden, der gut Rauchzeichen geben kann. In diesem 
Falle sollte man aber unbedingt genügend MOSFETs mit nehmen.
Grade bei diesen Stromquellen muss man sich Gedanken darüber machen 
welche Spannung am Transistor abfällt und ob der Transistor bei diesem 
Spannungsfall dann auch noch den erforderlichen Strom tragen kann. Genau 
dieser Fall ist der Fall bei dem das SOA-Diagramm das wichtigste 
Diagramm im Datenblatt ist. Die Verlustleistungshyperbel ist, wenn sie 
denn überhaupt eingezeichnet ist, total uninteressant dabei.

von Mike (Gast)


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~fufu schrieb:
> Ich habe auf dem Schreibtisch eine Hand voll TDA2030 OpAmps liegen ...

Dafür gibt es sicher sinnvollere Anwendungen als eine lineare KSQ für 
eine Power LED zu bauen.

von Harald W. (wilhelms)


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Mike schrieb:
> ~fufu schrieb:
>> Ich habe auf dem Schreibtisch eine Hand voll TDA2030 OpAmps liegen ...
>
> Dafür gibt es sicher sinnvollere Anwendungen als eine lineare KSQ für
> eine Power LED zu bauen.

Z.B. NF-Verstärker? :-)

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