Hallo, Ich versuche gerade, eine 300µA - Konstantstromquelle zu entwerfen. Die Herausforderung dabei liegt, dass die Versorgungsspannung der gesamten Schaltung von einer Batterie bereitgestellt wird und bei 3.3V liegt. Da die Spannung aber relativ schnell abnimmt, muss ich irgendwie eine Kompensation vornehmen. Da Baugröße und Temperaturstabilität für mich ebenfalls relevant sind, sieht mein derzeitiger Plan vor, die Stromquelle klassisch mit OPV, Referenzspannung und Transistor zu realisieren. Allerdings bin ich hierbei auf das Problem gestoßen, dass die sinkende Spannung den Stromwert ändert. Hat jemand eine Idee bzw. einen Schaltungsvorschlag? Danke!
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N. schrieb: > Hat jemand eine Idee bzw. einen Schaltungsvorschlag? Es liegt wahrscheinlich an der Z-Diode. Nimm eine Referenzdiode, TL431 z.B. Deren Spannung musst du ggf. noch teilen, um auf einen kleineren Wert deiner Shuntspannung zu kommen. Ein paar Werte in deiner Schaltung wären vielleicht auch noch hilfreich gewesen. Welche Z-Diode, welcher OPA? Allerdings: viel Luft ist da eh nicht, wenn du von 3.3V auch noch > die Spannung aber relativ schnell abnimmt
N. schrieb: > Da Baugröße und Temperaturstabilität für mich ebenfalls relevant sind, > sieht mein derzeitiger Plan vor, die Stromquelle klassisch mit OPV, > Referenzspannung und Transistor zu realisieren. Allerdings bin ich > hierbei auf das Problem gestoßen, dass die sinkende Spannung den > Stromwert ändert. > > Hat jemand eine Idee bzw. einen Schaltungsvorschlag? Im Prinzip st die Schaltung schon richtig. Wenn sie nicht so tut wie sie soll, kann das an der Dimensionierung und den verwendeten Bauteilen liegen. Daher die Fragen: - welche Referenzspannung hast du? - welchen OpAmp hast du? - was ist die minimale Spannung von Uv? - wie groß ist IL? - was ist der Maximalwert von RL? - eventuell kann die Schaltung auch schwingen. Siehe dazu https://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Konstantstromquelle_mit_Operationsverst.C3.A4rker_und_Transistor
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Danke für deine Antwort! Hab mein Simulations-File angehängt. Grundsätzlich wäre ich von den Bauteilen her flexibel, also könnte ich alles, was in kleinen SMD-Packages erhältlich ist, einsetzen...
N. schrieb: > Ich versuche gerade, eine 300µA - Konstantstromquelle zu entwerfen. Wie genau muss es denn sein ? 10% oder 0.01% ? Hast du nicht schon in deiner Schaltung etwas, was die nötige Stabilität hat, eine Referenzspannng odper so ? 300uA sind so wenig, da muss man keinen OpAmp mit einem Trannsistor verstärken, das kann der OpAmp direkt. Aber vielleicht tut es ja schon eine REF200. Oder sogar eine S-301T http://www.semitec.co.jp/uploads/english/sites/2/2017/03/P22-23-CRD.pdf
N. schrieb: > Hab mein Simulations-File angehängt. Das ist nur ein Bild davon :-). Und dann habe ich noch ein paar Anmerkungen: - R7 ist überflüssig, es ist eine Stromquelle. R7 futtert bei 300µA auch schon 0.6V. - 1Ω und 2.5V Referenz geben 2.5A, ich dachte, du wolltest 300µA? - Was für eine LED soll da verbaut werden? Du hast bestenfalls 3.3V-0.7V-U_shunt an der LED. Da gehen mit voller Batterie nicht mehr alle Typen. Und bei fast leerer Batterie erst recht nicht.
N. schrieb: > Ich versuche gerade, eine 300µA - Konstantstromquelle zu entwerfen. > Die Herausforderung dabei liegt, dass die Versorgungsspannung der > gesamten Schaltung von einer Batterie bereitgestellt wird und bei 3.3V > liegt. Da die Spannung aber relativ schnell abnimmt, muss ich irgendwie > eine Kompensation vornehmen. Ähh. Nein. Im Prinzip wäre die Schaltung ok. Die "Kompensation" der schwankenden Betriebsspannung macht die Referenzspannungsquelle. Wenn sie es denn macht. Eine Z-Diode wie gezeigt, ist aber eine lausige Referenzspannungsquelle. > Da Baugröße und Temperaturstabilität für mich ebenfalls relevant sind, > sieht mein derzeitiger Plan vor, die Stromquelle klassisch mit OPV, > Referenzspannung und Transistor zu realisieren. Bei 300µA kannst du den Transistor weglassen, das kann der OPV auch alleine liefern. Das verringert auch gleich noch das Problem, das du mit der Aussteuerbarkeit bekommst. Für eine zweckmäßige Dimensionierung müßtes du halt mal sagen was das für eine Last ist. Bzw. genauer gesagt: welche Spannung deine Last braucht, damit die 300µA auch fließen. Und dann noch, bis zu welcher Spannung runter das funktionieren soll. Mal ein Beispiel: die Last brauche 1.2V bei 300µA. Die minimale Betriebsspannung soll 2.0V sein. Der OPV kommt mit seinem Ausgang bis auf 0.5V an die positive Rail. Dann bleiben nur noch (2.0 - 0.5 - 1.2)V = 0.3V für den Spannungsabfall am Shunt. Der Shunt wäre mit 1.0kΩ zu dimensionieren und die Referenzspannungsquelle müßte 0.3V liefern. Das könnte man dann z.B. mit einer Bandgap-Referenz für 1.23V und nachgeschaltetem Spannungsteiler erreichen. In der Schaltung mit dem Transistor wäre das gar nicht möglich, weil dann noch die ~0.7V U_be des Transistors gebraucht würden. Bei gleicher Auslegung von Shunt und Referenz würde das unterhalb von 2.7V Batteriespannung nicht mehr funktionieren.
Axel S. schrieb: > Der OPV kommt mit seinem Ausgang bis > auf 0.5V an die positive Rail. Nach dem TI-Datenblatt bei 10k Last (=500µA) bis auf 20mV w.c. (typ. 10mV) an beide Rails. Zumindest ist der OPA schon mal die richtige Wahl.
Ich bin sehr froh mit die IDACs (sink oder source) stromquellen die im PSOC5lp prozessor eingebaut sind. Veilleicht auch fuer dich eine option ? Oder ein current source basiert auf ein Switched Capacitor Block (LTC6943)
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HildeK schrieb: > Axel S. schrieb: >> Der OPV kommt mit seinem Ausgang bis >> auf 0.5V an die positive Rail. > > Nach dem TI-Datenblatt bei 10k Last (=500µA) bis auf 20mV w.c. (typ. > 10mV) an beide Rails. Wie ich in meinem Post darüber schrieb: das ist ein Beispiel wie man es dimensionieren könnte. Natürlich mit beispielhaften Werten der verwendeten Bauteile. > Zumindest ist der OPA schon mal die richtige Wahl. Ich bezweifle, daß der TE den OPV bewußt ausgewählt hat. Es war wohl nur der erste, den er in PSpice gefunden hat. Bei der gewählten Referenz ist es ja offensichtlich, daß da keine Überlegung im Spiel war (eine 2.5V Referenz zum Betrieb an einer 3V Batterie?)
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Axel S. schrieb: > Ich bezweifle, daß der TE den OPV bewußt ausgewählt hat. Es war wohl nur > der erste, den er in PSpice gefunden hat. Bei der gewählten Referenz ist > es ja offensichtlich, daß da keine Überlegung im Spiel war (eine 2.5V > Referenz zum Betrieb an einer 3V Batterie?) Ja, da magst du recht haben. Trotzdem würde der OPA hier erstaunlich gut passen, auch zu deinem Vorschlag ohne Transistor :-). Er hatte einen genannt, den hatte ich mir angeschaut und er kommt sehr nahe an beide Rails. Zudem: das Bild ist aus LTSpice und der OPA ist 'opamp2'; TLV9001 steht als Kommentar dabei. Also, vielleicht doch bewusst ausgesucht? Egal ... Die 2.5V am 1Ω-Shunt gehören jedenfalls zur Kategorie "mangelnde Überlegung".
Wenn der TO unter Platzmangel leidet, kann er auch den OPV ganz weglassen und den LM385-2,5 direkt an die Basis eines SOT23 Transistors anschliessen und an den Emitter den gewünschten Widerstand für den geforderten Konstantstrom einbauen. Es bleibt allerdings ein ganz leichter Drift bei Temperaturänderung!
N. schrieb: > Ich versuche gerade, eine 300µA - Konstantstromquelle > zu entwerfen. Tatsächlich? Warum zeigst Du dann den Schaltplan einer Konstant-SPANNUNGS-Quelle?
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Bei einer Versorgungsspannung von 3,3 Volt bleibt bei der BC547 Variante nicht mehr viel Spannung für die Last übrig. Da ist die J-FET Variante einfacher, noch platzsparender und wahrscheinlich besser geeignet.
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Ach Du grüne Neune schrieb: > Bei einer Versorgungsspannung von 3,3 Volt bleibt bei der BC547 Variante > nicht mehr viel Spannung für die Last übrig. Da ist die J-FET Variante > einfacher, noch platzsparender und wahrscheinlich besser geeignet. Die JFET-Version ist zwar schön einfach, aber wenig temperaturstabil. Außerdem braucht die mehr Versorgungsspannung als eine komplementäre Bipo-Version. In der Bipo-Version wird die Temperaturabhängigkeit der Transistoren durch die nahezu gleiche Abhängigkeit der Dioden kompensiert.
Wenn man mit der geringen Teperaturdrift der JFets leben kann, ist das eine elegante Lösung. Obwohl die Dinger nicht mehr leicht zu kriegen sind! (Digikey z.B. führt die als obsolet). Eine sehr gute Lösung ist auf jeden Fall die Bipo-Version. Und nur zum grundsätzlichen Verständnis: eine Stromquelle ist - in gewissen Grenzen - immer unabhängig von der Versorgungsspannung...richtige Dimensionierung vorausgesetzt :-) Gruß Rainer
Rainer V. schrieb: > Und nur zum grundsätzlichen > Verständnis: eine Stromquelle ist - in gewissen Grenzen - immer > unabhängig von der Versorgungsspannung...richtige Dimensionierung > vorausgesetzt :-) Nun, man könnte das logisch vollständig kongruent aus so ausdrücken: Außerhalb bestimmter Grenzen ist jede reale Stromquelle massiv von der Versorgungsspannung abhängig. Innerhalb dieser Grenzen nur mäßig. Reine Frage der Definitionen solcher wertenden Beschreibungen...
Die ganzen Stromquellenschaltungen ohne Opamp sind doch nur Schätzeisen. Wenn es genau sein soll, dann kommt man nicht um eine Schaltng mit Opamp herum. Hinzu kommt hier noch die Anforderung der kleinen Versorgungsspannung. Da will man maximal 1V für die Stromquelle reservieren. Die verbleibende Spannung benötigt man als Spannungsbereich für die Last. Deshalb hier ganz klar direkt nur den Opamp mit z. B. 0,625V Vergleichsspannung verwenden. Dazu benötigt man noch eine 1,25V Referenz plus Spannungsteiler. Den Transistor kann man weglassen da nur 0,3mA benötigt werden.
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Nimm eine 2.4V ZD BZX55 und Ersetze den Vorwiderstand durch die FET-Konstantstromquelle. Dann wird es genau genug. Oder eine mit 1.8V 1N4678 BK.
Dieter schrieb: > Nimm eine 2.4V ZD BZX55 und Ersetze den Vorwiderstand durch die > FET-Konstantstromquelle. Dann wird es genau genug. Uff, kennst du N. persönlich ? Hier hat er sich ja nicht wieder gemeldet um zu sagen wie genau für ihn genau genug sein soll. Wahrscheinlich akute Antwortfaulheit bei Rückfragen, wie so oft. Seinem Schaltplan SIM.JPG nach zu urteilen geht es aber bloss wieder um LED, es ist also völlig egal wie viel Strom fliesst, 10% sind da nix, insofern kann sogar deine unsäglich schlechte Lösung passen. Es gäbe natürlich auch fertige LED Konstantstromtreiber wie PAM2808. Ist ihm vermulich zu klein.
Das mit der ZD und JFet ist fuer den TO seine Schaltung des Eroeffnungsposts als kleine Verbesserung.
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