Hallo,
ich weiß, dass es zu dem Thema schon Forenbeiträge gibt, bin jedoch
nicht richtig fündig geworden.
Ich benötige für eine Anwendung definierte 2A die max. 1% abweichen.
Da ich aber noch relativ unerfahren bin habe ich die letzten Wochen das
Netz durchsucht und bin auch auf einige Möglichkeiten gestoßen.
Versorgt wird durch ein 15V Netzteil
1) Konstantstromquelle mit OPV und Mosfet:
Mosfet und Shunt könnten aber die Leistung nicht vertragen und zu viel
Wärme entwickeln
2) primitiv ein Labornetzteil mit Strombegrenzung und Multimeter zum
genauen einstellen benutzen:
teuer und unspektakulär (ist auch zu Übungszwecken)
3) Konstantstromquelle mit Schaltregler
zum dritten Punkt finde ich nur Schaltungen mit internem Transistor, die
dann aber zu wenig Strom vertragen.
Gibt es diese auch mit externem Mosfet mit Last auf der Masse-seite?
Gibt es noch andere Methoden, die ich nicht gefunden habe und den Zweck
trotzdem erfüllen würden.
Oder welche Methode haltet ihr für geeignet?
Danke schonmal.
bernds schrieb:> 1) Konstantstromquelle mit OPV und Mosfet:> Mosfet und Shunt könnten aber die Leistung nicht vertragen und zu viel> Wärme entwickeln
Wieso unbedingt ein MOSFet? Das kann ein normaler BJT sein und man muss
ihn eben kühlen - was auch für einen MOSFet gelten würde.
Und den Shunt dimensioniert man so, das er eben nicht viel Leistung
verbrät. Moderne OPV können da hoch genug verstärken, um den Abfall am
Shunt klein zu halten.
bernds schrieb:> 3) Konstantstromquelle mit Schaltregler
Man kann die meisten Schaltregler mit einem externen Leistungstransistor
aufpusten. 1% wird aber immer schwierig, da du erstmal den Ripple wieder
loswerden musst.
Ich rate dir zum Klassiker mit Leistungs-BJT und OPV.
Warum wird da was zu heiß?
Hat das vielleicht was mit der nicht genannten Spannung zu tun?
Ohne Spannung machen auch 10 kA nichts auch nur handwarm. ;-)
@ Jakob (Gast)
>Warum wird da was zu heiß?>Hat das vielleicht was mit der nicht genannten Spannung zu tun?>Ohne Spannung machen auch 10 kA nichts auch nur handwarm. ;-)
Nun, es wurde was von 15V geschrieben.
@ bernds (Gast)
>1) Konstantstromquelle mit OPV und Mosfet:>Mosfet und Shunt könnten aber die Leistung nicht vertragen und zu viel>Wärme entwickeln
Doch - wenn man die richtigen Teile aussucht, dann vertragen die das.
Daß da extra gekühlt werden muß, sollte aber klar sein (auch bei
100A-Mosfets, oder sonstigen 200W-Transistoren ...)
>2) primitiv ein Labornetzteil mit Strombegrenzung und Multimeter zum>genauen einstellen benutzen:>teuer und unspektakulär (ist auch zu Übungszwecken)
Wieso teuer?
>3) Konstantstromquelle mit Schaltregler
Wird etwas komplizierter als Variante 1.
Aber die größe des Shunts bestimmt doch auch den fließenden Strom, also
beliebig aussuchen kann ich den ja nicht.. und die 2A fließen ja halt
ebene auch durch ihn.
oder verstehe ich da was falsch?
Ich habe grob die Schaltung hochgeladen, die es dann werden könnte. Rs
würde ja dann dem Shunt entsprechen. (Es fehlen noch Widerstände
zwischen OP-und Rs und OPoout und Q)
Bei der Auswahl der Bauteile hab ich noch Schwierigkeiten, kann da
jemand aushelfen?
Für die fehlenden Widerstände würde ich 10k und 1k annehmen,
Rs würde dann so dimensioniert, dass die Spannung = der Spannung über
der Z-Diode ist geteilt durch die gewünschte Stromstärke. Ist das soweit
richtig?
@Jens
Kühlung ist klar.
teuer insofern, dass ein Labornetzteil, dass eine vernünftige
Strombegrenzung hat teurer als eine kleine Schaltung aus Op und
Transistor ist. die schaltung wird später öfter gebraucht, deswegen
würde das Netzteil dann permanent für diesen zweck gebraucht..
anhang vergessen...
@texas
äm dumme Frage, wieso zwei Widerstände?
ich finde im Datenblatt nur die Schaltung mit dem Poti, also ein
Widerstand und Adj-abgriff dahinter.
bernds schrieb:> 1) Konstantstromquelle mit OPV und Mosfet:> Mosfet und Shunt könnten aber die Leistung nicht vertragen und zu viel> Wärme entwickeln
Um die Wärmeentwicklung am Shunt kommst du nicht drumrum, wenn du den
fließenden Strom über den Spannungsabfall an einem Widerstand messen
möchtest - hängt alles von der Höhe des Spannungsabfalls und damit von
dessem Widerstand ab. Wenn der MOSFET zu heiß wird, ist die Spannung am
Eingang zu hoch oder dein FET zu schlecht gekühlt.
> 3) Konstantstromquelle mit Schaltregler
Auch da kommst du an der Wärmeentwicklung am Shunt nicht vorbei. Mit
hoher Eingangsspannung kommt der allerdings viel besser zurecht, weil
der überflüssige Spannung nicht in Wärme sondern in Tastverhältnis
umgesetzt wird.
Vielen Dank schonmal!
Weiß jemand wo ich einen Schaltplan mit Schaltregler und externem
Transistor finde?
Beim Suchen bin ich immer nur auf Schaltungen von LED-Treibern gestoßen,
dabei sitzen die LED's auf der high Seite, das ist für meinen Zweck
unbrauchbar..
bernds schrieb:> Z-DiodePasst nicht zu dem, was bernds schrieb:>>> max. 1% abweichen
Da muss schon eine definerte Referenzspannung her. Und wenn du als
Referenz irgendwas im Bereich um TL431 nimmst, dann findest du sicher
auch Schaltpläne, die auf deinen Anwendungsfall passen:
https://www.google.de/?#q=tl431+constant+current+source
Und im Datenblatt dieses Reglers findet sich eine Applikation mit nur 1
BJT, die dir einen Konstantstrom bereitstellt...
bernds schrieb:> und zu viel Wärme entwickeln
Dagegen gibt es Kühlkörper.
bernds schrieb:> dabei sitzen die LED's auf der high Seite, das ist für meinen Zweck> unbrauchbar..
Das ist doch nur relevant, wenn deine Konstantstromquelle einen
Massebezug herstellt. Oder andersrum: auch in der oben von dir
geposteten Schaltung muss der Verbraucher potentialfrei angeschlossen
werden. Denn auf Masse liegt dort der Shunt. Und der darf vom
Verbraucher nicht kurzgeschlossen werden...
Wen du schon unbedingt eine massebezogene Stromquelle brauchst, dann
könnte sowas für dich passsen:
https://en.wikipedia.org/wiki/File:LM317_1A_ConstCurrent.svg
(aus https://en.wikipedia.org/wiki/Current_source)
Lothar M. schrieb:> TL431_Iconst.PNG
Mit einer Referenzspannung von 2.5V verbrät alleine der Shunt schon eine
Leistung von sage und schreibe 5W. Das versucht man i.A. bei einem
Präzisionswiderstand zu vermeiden, damit der Temperaturkoeffizient des
Widerstandes sich nicht zu sehr bemerkbar macht.
Lothar M. schrieb:> Denn auf Masse liegt dort der Shunt. Und der darf vom> Verbraucher nicht kurzgeschlossen werden...
Der Shunt kann ja hier auch auf + gelegt werden und die Last auf masse,
bei den Schaltungen mit schaltregler ist das nicht so einfach..
bernds schrieb:> Der Shunt kann ja hier auch auf + gelegt werden und die Last auf masse
Lass mal sehen. Denn der RL ist in der Schaltung im
Beitrag "Re: Definierte 2A benötigt"
ja komplett potentialfrei: er hängt werden direkt an Vcc noch an
Masse.
> bei den Schaltungen mit schaltregler ist das nicht so einfach.
Das schenkt sich nichts. Die Schaltung dieser Dinger ist prinzipiell
gleich wie die obige OP-Schaltung. Nur eben getaktet.
Also gut, nochmal die Bildersuche mit Google und "constant current
source schematic" findet z.B. sowas:
http://www.eleccircuit.com/many-constant-current-source-circuits/
Und zudem noch einige andere Schaltungen, die aussehen, als ob sie
funktionieren könnten...
bernds schrieb:> Weiß jemand wo ich einen Schaltplan mit Schaltregler und externem> Transistor finde?
Vergiß es. Basierend auf dem Niveau deiner Fragen kriegst du das nicht
hin. Ganz abgesehen davon, daß ein Stromschaltregler auch nur einen /im
Mittel/ konstanten Strom liefert. Wenn man da nicht heftig Aufwand für
Filterung betreibt, sind weniger als 1% Ripple illusorisch.
Eine schlichte lineare Konstantstromquelle mit OPV und Leistungs-
Transistor ist für 15V und 2A vollkommen auchreichend. Und vom
Schwierigkeitsgrad auch ideal passend für einen Anfänger wie dich.
30W Verlustleistung sind Pillepalle. Und die Verlustleistung am Shunt
erst recht. Wie kommst du eigentlich darauf, genau da ein Problem zu
vermuten?
bernds schrieb:> Ich benötige für eine Anwendung definierte 2A die max. 1% abweichen.
Wichtig für die Leistung ist aber, welcher Spannungsbereich an der Last
wird benötigt?
Wolfgang schrieb:> Lothar M. schrieb:>> TL431_Iconst.PNG>> Mit einer Referenzspannung von 2.5V verbrät alleine der Shunt schon eine> Leistung von sage und schreibe 5W.
1. wäre die Leistung kein Problem (s.u.)
2. würde man aber sowieso keine 2.5V Referenzspannung wählen, wenn man
nur 15V zur Verfügung hat. Denn alles, was an Spannung am Shunt abfällt,
fehlt ja für die Last.
> Das versucht man i.A. bei einem> Präzisionswiderstand zu vermeiden, damit der Temperaturkoeffizient des> Widerstandes sich nicht zu sehr bemerkbar macht.
Der Shunt muß kein Präzisionswiderstand im Sinne besonders niedriger
Toleranzen sein. Für 1% über alles braucht man in jedem Fall eine
Abgleichmöglichkeit und kann das mit wegkalibrieren.
Außerdem wird der Shunt bei konstantem Strom auch konstante Leistung
verheizen und somit auch halbwegs konstante Temperatur haben.
Last not least sind temperaturstabile Widerstandslegierungen keine
Raketentechnik. Und es gibt Leistungswiderstände in TO-220 (o.ä.)
Gehäusen zur Montage auf einem Kühlkörper.
Wolfgang schrieb:> Mit einer Referenzspannung von 2.5V verbrät alleine der Shunt schon eine> Leistung von sage und schreibe 5W. Das versucht man i.A. bei einem> Präzisionswiderstand zu vermeiden, damit der Temperaturkoeffizient des> Widerstandes sich nicht zu sehr bemerkbar macht.
Wer sagt denn, dass die Referenzspannung 2,5V sein muss? Man wählt i.A.
den Shunt so aus, dass er bei maximalem Strom nur so warm wird, wie man
das eben zulassen will und stellt dann über die Referenzspannung den
Strom ein. Zumindest mach ich das so...und es funktioniert sogar ;-)
Peter D. schrieb:> Wichtig für die Leistung ist aber, welcher Spannungsbereich an der Last> wird benötigt?
Ich denke, man sollte für den worst case dimensionieren. Kurzschluss am
Ausgang --> KSQ (im Wesentlichen der Transistor) muss 30W Verluste
aushalten/in Form von Wärme abführen.
Axel S. schrieb:> daß ein Stromschaltregler auch nur einen im Mittel konstanten Strom> liefert.
Und dass z.B ein Schaltregler natürlich nicht schnell auf Transienten
reagieren kann, weil er ja nur 1x pro Schaltzyklus Energie ins System
bringt.
Eine Schaltregler-Konstantstromquelle mit 1% braucht braucht eine im
Verhältnis zur Schaltfrequenz grosse Spule, 10% Ripple wäre bei
geschalteten Stfomquellen üblicher.
1% ist nicht mal mit LM338 als Linearstromregler erreichbar weil das
Leistungsbauteil (bis 30W) die 1.2V Referenz erwärmt. Also bleibt wohl
nur Transistor, 0.5% shunt, OpAmp und auf besser als 0.5% genaue
Referenz, z.B. TLV431B.
T. F. schrieb:> Ich denke, man sollte für den worst case dimensionieren.
Warum maximalen Aufwand treiben.
Man kann doch einfach die Last ausreichend spezifizieren.
Der Regelbereich ist außerdem wichtig für die Schaltungsauslegung.
Peter D. schrieb:> Warum maximalen Aufwand treiben.> Man kann doch einfach die Last ausreichend spezifizieren.> Der Regelbereich ist außerdem wichtig für die Schaltungsauslegung.
Ich finde das auf die schnelle nicht mehr, hatte nur was im Kopf von
wegen alternative zu Labornetzteil etc... Kann aber auch sein, dass ich
da im Kopf was verwurschtelt hab ;-)
Wenn bekannt und immer gleich, ist das natürlich zu überlegen. Aber bei
einer Stromversorgung zu Bastelzwecken ist schnell mal ein Kurzschluss
beim An-/Abstecken gebaut.
Sollte man zwar nur im Spannungsfreien Zustand machen, aber wir wissen
ja, "wir ham doch keine Zeit" ;-)
T. F. schrieb:> Wer sagt denn, dass die Referenzspannung 2,5V sein muss?
Der TL431 im gezeigten Schaltungsvorschlag, auf den sich die Bemerkung
bezog.
Lothar M. schrieb:> TL431_Iconst.PNG
Lothar M. schrieb:> Und dass z.B ein Schaltregler natürlich nicht schnell auf Transienten> reagieren kann, weil er ja nur 1x pro Schaltzyklus Energie ins System> bringt.
Vielleicht wäre es ganz nützlich, allmählich mal etwas über die geheime
Anwendung zu erfahren. Nicht ganz unwesentlich wäre z.B., ob die
Anwendung sich eher wie eine ohmsche oder wie eine induktive Last
verhält. Auch die erforderliche Spannung über der Anwendung und das
dynamische Verhalten können sich sehr auf das Design der Stromquelle
auswirken.
Ganz ohne Spezifikationen wird das ein unnötig aufwendige Worst-Case
Auslegung, bei der noch nicht mal sicher ist, ob sie die Anforderungen
wirklich erfüllen kann.
T. F. schrieb:> Aber bei> einer Stromversorgung zu Bastelzwecken ist schnell mal ein Kurzschluss> beim An-/Abstecken gebaut.
Zumindest theoretisch ist bei Stromquellen der Kurzschluss der
Ruhezustand. Genauso wie bei Spannungsquellen die offenen Klemmen
den Ruhezustand darstellen. Auch bei realen Stromquellen sollte
ein Kurzschluss kein Problem darstellen, wenn der Leistungs-
Transistor ausreichend gekühlt wird.
bernds schrieb:> die Last ist worst case :D
Mach Dir doch bitte wenigstens mal die Mühe und versuche zu verstehen,
warum die Spannung an der Last (min/max) für die Auslegung einer
linearen KSQ wichtig ist...nicht ohne Grund fragen hier mehrere Leute
danach...
Ich denke auch, dass Du in diesem Thread bereits genug Hinweise und
Informationsquellen erhalten hast, mit denen Du Deine Schaltung bauen
kannst.
Viel Spaß dabei!
bernds schrieb:> die Last ist worst case :D
Eine KSQ, die nicht kurzschlussfest wäre, ist das Papier nicht wert, auf
dem sie gedruckt ist, bzw. die Webseite, auf der sie abgebildet ist. Das
ist doch gerade der Witz, das sie unabhängig von der Bürde ihren
konstanten Strom liefert, wenn nur die Versorgungsspannung ausreicht, um
den Strom durch die Last zu drücken.
Bei 15V und 2A darf die Bürde also maximal etwa 7,5 Ohm haben - alle
internen Verluste (MOSFet/BJT und Shunt) mal ignorierend.
Mir ging es ja auch um die Auslegung der Kühlkörper...dass das Ding
nicht nach 5 Sekunden Kurzschluss abraucht, weil (quasi) die ganze
Leistung im Transistor umgesetzt wird...
T. F. schrieb:> Mir ging es ja auch um die Auslegung der Kühlkörper...dass das Ding> nicht nach 5 Sekunden Kurzschluss abraucht, weil (quasi) die ganze> Leistung im Transistor umgesetzt wird...
Ohne weitere Angaben muss der eben auf 30W dimesioniert werden.
Peter D. schrieb:> T. F. schrieb:>> Ich denke, man sollte für den worst case dimensionieren.>> Warum maximalen Aufwand treiben.> Man kann doch einfach die Last ausreichend spezifizieren.> Der Regelbereich ist außerdem wichtig für die Schaltungsauslegung.Harald W. schrieb:> T. F. schrieb:>>> Mir ging es ja auch um die Auslegung der Kühlkörper...dass das Ding>> nicht nach 5 Sekunden Kurzschluss abraucht, weil (quasi) die ganze>> Leistung im Transistor umgesetzt wird...>> Ohne weitere Angaben muss der eben auf 30W dimesioniert werden.
Es gibt für beide Vorgehensweisen Argumente, daher ja auch die Frage
nach weiteren Angaben... ;-)
Elektrofan schrieb:> ... wäre das duale Gegenstück zu einer Konstantspannungsquelle, die> keinen Leerlauf verträgt.
Ist zwar OT, aber gibt es auch: Bei kleinen Trafos mit hohem
Innenwiderstand und anschliessender Gleichrichtung ist die
Ausgangsspannung oft so hoch, das die Siebelkos gefährdet
sind. Dann kann man die Spannung mit einem Parallelwiderstand,
z.B. in Form einer Kontrolllampe verringern. Ähnliche Probleme
hat man mit manchen Dreibeinreglern, wie z.B. dem LM317. Dieser
benötigt eine Mindestbelastung, um einwandfrei zu funktionieren.
Harald W. schrieb:> Ist zwar OT, aber gibt es auch: Bei kleinen Trafos mit hohem> Innenwiderstand und anschliessender Gleichrichtung ist die> Ausgangsspannung oft so hoch, das die Siebelkos gefährdet> sind.
Das ist dann aber keine Konstantspannungsquelle, Harald, sondern einfach
nur ein weiches Netzteil.
Matthias S. schrieb:> Harald W. schrieb:>> Ist zwar OT, aber gibt es auch: Bei kleinen Trafos mit hohem>> Innenwiderstand und anschliessender Gleichrichtung ist die>> Ausgangsspannung oft so hoch, das die Siebelkos gefährdet>> sind.>> Das ist dann aber keine Konstantspannungsquelle, Harald, sondern einfach> nur ein weiches Netzteil.
Wenn Du zitierst, dann bitte vollständig: In diesem Fall ging es um
Spannungsquellen, die nicht leerlauffest sind.
Harald W. schrieb:> Matthias S. schrieb:>>> Harald W. schrieb:>>> Ist zwar OT, aber gibt es auch: Bei kleinen Trafos mit hohem>>> Innenwiderstand und anschliessender Gleichrichtung ist die>>> Ausgangsspannung oft so hoch, das die Siebelkos gefährdet>>> sind.>>>> Das ist dann aber keine Konstantspannungsquelle, Harald, sondern einfach>> nur ein weiches Netzteil.>> Wenn Du zitierst, dann bitte vollständig: In diesem Fall ging es um> Spannungsquellen, die nicht leerlauffest sind.
Das habe ich getan - du nicht. Elektrofan schreibt ausdrücklich
Konstantspannungsquelle:
Elektrofan schrieb:> ... wäre das duale Gegenstück zu einer Konstantspannungsquelle, die> keinen Leerlauf verträgt. ;-)
Harald W. schrieb:>> ... wäre das duale Gegenstück zu einer Konstantspannungsquelle, die>> keinen Leerlauf verträgt.
Das ist dann keine Spannungsquelle gemäß Schulwissen, sondern eine
beschissen entwickelte Schaltung.
> Ist zwar OT, aber gibt es auch: Bei kleinen Trafos mit hohem> Innenwiderstand und anschliessender Gleichrichtung ist die> Ausgangsspannung oft so hoch, das die Siebelkos gefährdet> sind.
Ladeelko bitte anstatt Siebelko. Ersterer sitzt direkt am Gleichrichter,
der Siebelko als zusätzliches Teil hinter einem Widerstand oder Drossel
- zumindest habe ich das so lernen müssen. Die Spannungsüberhöhung
kleiner Trafos bringt natürlich beide um.
> Dann kann man die Spannung mit einem Parallelwiderstand,> z.B. in Form einer Kontrolllampe verringern.
Das geht mit Elektronik Leistungssparender. Man braucht ja nur soviel
Strom zu übernehmen, dass die Spannung im Leerlauf unter der Grenze der
Spannungsregler bleibt, also 35 (40) Volt für die LM78xx. Z-Diode /
Widerstand / Transistor als Shuntregler vorne drauf, wenn dann durch den
genutzten Laststrom die Trafospannung absinkt, wird der Parallelregler
stromfrei. Tut natürlich auch eine Z-Diode passender Leistung, so man
sie hat.
> Ähnliche Probleme> hat man mit manchen Dreibeinreglern, wie z.B. dem LM317. Dieser> benötigt eine Mindestbelastung, um einwandfrei zu funktionieren.
Das Thema hatten wir die Tage in einem anderen Thread, in der
Standardbeschaltung sorgt der Spannungsteiler am LM317 für den
Grundstrom.
