Grenzfrequenz einer spannungsgesteuerten Stromquelle abschätzen

10kHz ist keine grosse Herausforderung, aber ich würde wegen der 
geringeren Kapazitäten einen Bipolartransistor bevorzugen.

Je nachdem, wie genau die Geschichte sein muss, und wenn der 
Wirkungsgrad keine Rolle spielt, genügt auch ein simpler als 
Konstanstromquelle beschalteter Transistor, und die Modulation erfogt 
über einen zweiten Transistor, der die LED kurzschliesst.

Lux schrieb:
> Was habe ich alles nicht bedacht :-)

Z.B. dass manche LED merkliche Nachleuchtdauern haben.

Danke für die Antwort!

nachtmix schrieb:
> 10kHz ist keine grosse Herausforderung, aber ich würde wegen der
> geringeren Kapazitäten einen Bipolartransistor bevorzugen.

Hatte ich auch kurz überlegt, man könnte ja auch einen Darlington-Typ 
nehmen. Ich war beim FET geblieben, weil (meinem Eindruck nach) die 
meisten neueren Schaltungsbeispiele einen FET verwenden. Ich kann nicht 
wirklich beurteilen, was die Vorteile sind ...

nachtmix schrieb:
> Je nachdem, wie genau die Geschichte sein muss, und wenn der
> Wirkungsgrad keine Rolle spielt, genügt auch ein simpler als
> Konstanstromquelle beschalteter Transistor, und die Modulation erfogt
> über einen zweiten Transistor, der die LED kurzschliesst.

es sollte schon so linear wie möglich sein (auch wenn mir schon klar 
ist, dass die LED selbst nicht ganz linear antwortet), insofern ist mir 
der OpAmp sympthatischer.

nachtmix schrieb:
> Z.B. dass manche LED merkliche Nachleuchtdauern haben.

Es ist nicht immer einfach dazu etwas aus dem Datenblatt zu erfahren. 
Ich habe mir allerdings gedacht(ohne das mal wirklich abgeklärt zu 
haben), dass sowas wie Nachleuchten eigentlich nur bei LEDs auftreten 
kann, die in irgendeiner Weise noch eine phosphoreszierende Emission 
haben ("weiße" LEDs).

Lux schrieb:
> aus verschiedenen
> Gründen möchte ich deshalb keine PWM sondern einen linearen Treiber

Du hast gesehen, daß der Regel-OPV eine Mitkopplung hat? Er ist also ein 
Schmitt-Trigger, kein linearer Verstärker.

ArnoR schrieb:
> Du hast gesehen, daß der Regel-OPV eine Mitkopplung hat? Er ist also ein
> Schmitt-Trigger, kein linearer Verstärker.

Du meinst die 10MOhm? Die habe ich zwar nicht ganz verstanden, aber mal 
als im Prinzip nicht vorhanden eingestuft ... Kannst Du mir die 
erklären.

Sven S. schrieb:
> Lux schrieb:
>> Was habe ich alles nicht bedacht :-)
>
> Z.B., daß Du Dir über die Grenzfrequenz gar keine Gedanken machen
> brauchst:
>
> Lux schrieb:
>> möchte ich deshalb keine PWM sondern einen linearen Treiber
>> verwenden.
>
> Oder doch lieber PWM?
> Oder willst Du Dir nur alle Optionen offen lassen?
>
> Lux schrieb:
>> Diese Zeit entspricht einer Grenzfrequenz von
>> fc = 1/(2pi*tau) = 6.82e4 Hz = 68.2 kHz
>
> Bei der Frequenz würde der Mosfet nicht mehr schalten, sondern nur noch
> schwingen. Bei 1kHz sollte es aber noch zum Schalten reichen.
> Bei einem Ampere würde, je nach Verlustleistung, auch ein kleinerer
> Mosfet reichen.

Magst Du das noch etwas erläutern? Ich verstehe es so nicht ganz. Falls 
es verwirrt, dass ich bei 1 kHz "schalten" können möchte, aber doch 
keine PWM will: dabei geht es vor allem um einen schnellen 
Einschaltvorgang, dann sollte die LED möglichst sauber mit DC versorgt 
werden.

Warum würde der FET bei der berechneten Grenzfrequenz schwingen? Mir kam 
es auch etwas schlicht vor, einfach mit dem Kurzschlussstrom des OpAmps 
zu rechnen, allerdings ist mir auch nicht klar, welche Parameter ich da 
ansonsten heranziehen kann.

Lux schrieb:
> habe mir allerdings gedacht(ohne das mal wirklich abgeklärt zu
> haben), dass sowas wie Nachleuchten eigentlich nur bei LEDs auftreten
> kann, die in irgendeiner Weise noch eine phosphoreszierende Emission
> haben ("weiße" LEDs).

Diese und manche IR-LED mit hohem Wirkungsgrad, bei denen die 
Fluoreszenzlebensdauer fast zum Lasen gereicht hätte.

Sven S. schrieb:
> Du bist im Irrtum. Im Gegenkoppelzweig wird die Spannung verstärkt, was
> die sehr geringe Mitkopplung mehr als ausgleicht.

Na wie du meinst. Jeder darf glauben was er will.

Die Mitkopplung kann durch die Gegenkopplung nicht "ausgeglichen" 
werden. Das Ausgangssignal des OPV verändert die "Führungsspannung" am 
nichtinvertierenden Eingang. Da kann das Signal am invertierenden 
Eingang nur noch folgen, und genau darauf regelt die ganze Anordnung.

Sinn der ganzen Sache ist es wohl, eine kleine positive Offsetspannung 
zu erzeugen, um zu verhindern, daß der Ausgang der Regel-OPV bei kleinen 
Eingangsspannungen in die negative Sättigung läuft. Die Offsetspannung 
des Shuntspannungsverstärkers wird nämlich um den Faktor 20 verstärkt.

Der Verstärker für den Shunt sollte etwas niederohmiger ausgelegt 
werden. Der AD8610 wäre nicht unbedingt meine erste Wahl für eine 1 A 
Stromquelle - das darf es auch ein BJT basierter sein, mit weniger 
Drift.

Der MOSFET sollte einiges kleiner sein - für 5 V braucht man keine 200 V 
Type. Auch in linearen Bereich sollte bei nur 5 V noch ein 50 V Typ 
ausreichen.

Die Rechnung mit der Gate Ladung und dem maximalen Strom des OPs gibt so 
etwas wie die Slew rate. Die Gate Ladung im linearen Bereich ist wohl 
noch etwas kleiner als der Wert zum Schalten von 160 V und bis 10 V Gate 
Spannung.

Ob die Schaltung mit den 22 pF noch stabil ist, hängt ggf. vom Aufbau 
und der parasitären Induktivität des Shunts ab.

Je nach MOSFET und Strom muss man bei der Schalung mit dem Verstärker am 
Shunt mit Überschwingern beim Strom rechnen. Vor der Tendenz her lieber 
einen größeren Shunt und weniger Verstärkung.

Lurchi schrieb:
> Der Verstärker für den Shunt sollte etwas niederohmiger ausgelegt
> werden. Der AD8610 wäre nicht unbedingt meine erste Wahl für eine 1 A
> Stromquelle - das darf es auch ein BJT basierter sein, mit weniger
> Drift.
>
> Der MOSFET sollte einiges kleiner sein - für 5 V braucht man keine 200 V
> Type. Auch in linearen Bereich sollte bei nur 5 V noch ein 50 V Typ
> ausreichen.
>
> Die Rechnung mit der Gate Ladung und dem maximalen Strom des OPs gibt so
> etwas wie die Slew rate. Die Gate Ladung im linearen Bereich ist wohl
> noch etwas kleiner als der Wert zum Schalten von 160 V und bis 10 V Gate
> Spannung.
>
> Ob die Schaltung mit den 22 pF noch stabil ist, hängt ggf. vom Aufbau
> und der parasitären Induktivität des Shunts ab.
>
> Je nach MOSFET und Strom muss man bei der Schalung mit dem Verstärker am
> Shunt mit Überschwingern beim Strom rechnen. Vor der Tendenz her lieber
> einen größeren Shunt und weniger Verstärkung.

Danke für die Ergänzungen! Ich weiß dass die Frage nach konkreten 
Bauteilvorschlägen unbeliebt ist, weil sie immer etwas nach Faulheit 
klingt. Aber ich habe bei der Fülle an möglichen Bauteilen etwas 
Schwierigkeiten das Passende einzugrenzen. Also: könntest Du (oder 
jemand anderes) etwas im Sinne Deines Postings vorschlagen? Bauform 
(THT/SMD) ist egal und solange bei Digikey oder Mouser beschaffbar, 
ist's auch in Ordnung (muss also nicht Reichelt sein). Beim FET würde 
ich sonst alternativ vielleicht einfach zum BUZ11 greifen.

Spannungmäßig würde ich den Stromausgang allerdings etwas großzügiger 
auslegen wollen als nur für 5V, weil es nicht ausgeschlossen ist, dass 
daran auch ein LED-Array mit bis zu knapp 20V Vorwärtsspannung betrieben 
werden soll.

Danke nochmal!

Lux schrieb:
> Also: könntest Du (oder
> jemand anderes) etwas im Sinne Deines Postings vorschlagen?

Deine ganz oben gezeigte Schaltung ist wohl nicht stabil. Eine AC-Simu 
mit dem OPV-Model von AD zeigt bei etwa 1MHz eine starke Überhöhung und 
Phasendrehung von 240°. Die Tran-Simu bestätigt das, die Schaltung 
schwingt mit knapp 1MHz.

Ich schlage mal eine ganz einfache Schaltung mit dem LT1013 und einem 
IRF510 vor. Die hab ich mal für Hochleistungs-Laserdioden aufgebaut und 
problemlos betrieben.

ArnoR schrieb:
> Deine ganz oben gezeigte Schaltung ist wohl nicht stabil. Eine AC-Simu
> mit dem OPV-Model von AD zeigt bei etwa 1MHz eine starke Überhöhung und
> Phasendrehung von 240°. Die Tran-Simu bestätigt das, die Schaltung
> schwingt mit knapp 1MHz.
>
> Ich schlage mal eine ganz einfache Schaltung mit dem LT1013 und einem
> IRF510 vor. Die hab ich mal für Hochleistungs-Laserdioden aufgebaut und
> problemlos betrieben.

Danke!

P.S.: die CQX35 ist hier aber nur ein Platzhalter, oder? ;-)

Lux schrieb:
> die CQX35 ist hier aber nur ein Platzhalter

Ja.

Hallo,


> Ich möchte eine Stromquelle für "High-Power-LEDs" aufbauen. Das Ganze
> soll in einen Versuchsaufbau integriert werden, aus verschiedenen
> Gründen möchte ich deshalb keine PWM sondern einen linearen Treiber
> verwenden.
[...]
> Da hier der FET direkt vom OpAmp getrieben wird, frage ich mich, wie
> schnell das System tatsächlich schalten könnte. Ich würde grob geschätzt
> eine Grenzfrequenz von ca. 10 kHz anstreben, sodass ein Rechteck mit 1
> kHz noch halbwegs rechteckig bleibt.


übelege erst einmal, was Du willst. Wenn Du "schalten können" willst, 
hört sich das sehr nach PWM an. Dazu brauchst Du einen FET-Treiber. Wenn 
Du linear treiben willst, solltest Du sagen, was Du eigentlich machen 
willst.



Viele Grüße
Michael