Forum

Hallo!
Ich möchte bei 40 bis 600V einen Strom von 3 - 10mA einstellbar begrenzen. Die auch hier wieder gefundene und bewährte Schaltung (siehe Schaltplan) mit PNP u. NPN u. 2 Dioden oder LEDs würde ich ja gerne verwenden, finde aber keinen PNP dazu. Außer dem 2SA1807, aber wo kriegt man den her? Und außerdem wäre der an der Grenze seiner Spannungsfestigkeit.

Hat jemand eine Idee, wie man das mit 2 NPN-Transistoren oder N-Channel Mosfets machen könnte?

HDT

---
Hi,

Schau mal da bei Zetex vorbei: HV BJT
http://www.diodes.com/products/catalog/list.php?parent-id=21

Oder bei Vishay: HV MOSFET
http://www.vishay.com/mosfets/v-ds-gteq-650-v/

Oder Fairchild:
http://www.fairchildsemi.com/pf/FJ/FJPF9020.html

Grüße
Gerald

--
...und täglich grüßt der PC:
"Drück' ENTER! Feigling!"

» Hallo!
» Ich möchte bei 40 bis 600V einen Strom von 3 - 10mA einstellbar
» begrenzen. Die auch hier wieder gefundene und bewährte Schaltung (siehe
» Schaltplan) mit PNP u. NPN u. 2 Dioden oder LEDs würde ich ja gerne
» verwenden, finde aber keinen PNP dazu. Außer dem 2SA1807, aber wo kriegt
» man den her? Und außerdem wäre der an der Grenze seiner
» Spannungsfestigkeit.
»
» Hat jemand eine Idee, wie man das mit 2 NPN-Transistoren oder N-Channel
» Mosfets machen könnte?

Muss es denn unbedingt eine Konstantstromquelle nach dieser 2-pol-Methode sein?

Wie stabil muss diese Konstantstromquelle arbeiten?

Vielleicht wäre eine Lösung mit Bandgap-Spannungsreferenz, Opamp und P-Kanal-Hochvolt-Leistungs-MOSFET besser geeignet?

Folgender Elektronik-Minikurs zur Anregung:

"Konstantstromquelle mit Operationsverstärker und Bandgap-Spannungsreferenz, und eine LED-Testschaltung."
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/currop.htm

Siehe Kapitel "Betriebsspannung und Gleichtakt" mit Teilbild 3.2. Anstelle des PNP-Transistors ein P-Kanal-Hochvolt-Leistungs-MOSFET einsetzen und die Schaltung dazu entsprechend umdimensionieren.

In Deinem Anwendungsfall wäre der Minusanschluss GND und der GND-Anschluss für Opamp und Referenzdiode mit Vorwiderstand eine gewisse Spannung unterhalb der positiven Betriebsspannung.

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

» Muss es denn unbedingt eine Konstantstromquelle nach dieser 2-pol-Methode
» sein?

Muß nicht sein, hab damit allerdings beste Erfahrungen gemacht.


» Wie stabil muss diese Konstantstromquelle arbeiten?


Muß nicht hochpräzise sein, der eingestellte Strom soll jedoch über den ganzen Spannungsbereich von etwa 40 - 600V einigermaßen gleichbleibend sein. Maximal 5 Prozent wäre schön.

» Vielleicht wäre eine Lösung mit Bandgap-Spannungsreferenz, Opamp und
» P-Kanal-Hochvolt-Leistungs-MOSFET besser geeignet?

Werde ich mir anschauen, Danke!


Habe mir auch ein paar Gedanken gemacht. Wo wären denn die Denkfehler bei untenstehender Schaltung?

HDT

» Habe mir auch ein paar Gedanken gemacht. Wo wären denn die Denkfehler bei
» untenstehender Schaltung?

Das könnte funktionieren. Probier es einfach aus. Es werden wahrscheinlich dynamische Probleme auftauchen beim Strombegrenzungseinsatz und die Schaltung oszilliert hochfrequent.

Dann muss man den Frequenzgang kompensieren. Schalte vor das Gate direkt einen 1 k-Ohm Widerstand. Dieser alleine wirkt mit der Gate-Source-Kapazität als passives Tiefpassfilter und es gibt auch ein gewisses Mass an aktivem zusätzlichen Tiefpassfilter mit der Drain-Gate-Kapazität ams Miller-Effekt (siehe GOOGLE).

Also hier gilt eindeutig: Probieren geht über Studieren. Spiele mit der Grösse des Gate-Vorwiderstandes um zu sehen, wo die Stabilitätsgrenze liegt.

BTW: Damit die ganze Sache ungefährlicher ist, stelle diese Experimente erst mal mit ungefährlicher Betriebsspannung, z.B. mit 40 VDC, an.

Nebenfrage: Diese 600 VDC sind aber von 230VAC-Stromnetz galvanisch getrennt, oder?!

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
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» ganzen Spannungsbereich von etwa 40 - 600V einigermaßen gleichbleibend
» sein. Maximal 5 Prozent wäre schön.
»
» » Vielleicht wäre eine Lösung mit Bandgap-Spannungsreferenz, Opamp und
» » P-Kanal-Hochvolt-Leistungs-MOSFET besser geeignet?


Oder Hochvoltregler einfügen.

http://ixdev.ixys.com

unter HV Current Regulators


IXCY10M45S 450V
IXCY10M90S 900V

Bezug: darisusgmbh.de



Gruss, Tobi(R)

» Schaltung oszilliert hochfrequent.

Das wird sie ohne Kompensation zweifellos tun.

» Ich möchte bei 40 bis 600V einen Strom von 3 - 10mA einstellbar
» begrenzen.

Würde mich so rein interessenhalber mal interessieren, was du da wieder erfunden hast.

LED-Beleuchtung mit Weitbereichseingang von 24..250V~ -auch direkt am 230V Netz?

Und 10mA bei 600V sind auch schon knapp 6W Verlustleistung.

hws

» Das könnte funktionieren. Probier es einfach aus. Es werden wahrscheinlich
» dynamische Probleme auftauchen beim Strombegrenzungseinsatz und die
» Schaltung oszilliert hochfrequent.
»
» Dann muss man den Frequenzgang kompensieren. Schalte vor das Gate direkt
» einen 1 k-Ohm Widerstand. Dieser alleine wirkt mit der
» Gate-Source-Kapazität als passives Tiefpassfilter und es gibt auch ein
» gewisses Mass an aktivem zusätzlichen Tiefpassfilter mit der
» Drain-Gate-Kapazität ams Miller-Effekt (siehe GOOGLE).

Hi,

bitte korrigiert mich, sollten mich meine bescheidenen Regelungstechnik-Kenntnisse irre führen! Aber ich denke, dass - ganz im Gegenteil - eine Erhöhung des Gate-Widerstandes eher zur Instabilität führen wird, da sich der Phasenabfall durch den RC-Tiefpass im Bodediagramm zu niedrigeren Frequenzen hin verschiebt, wo die Verstärkung mit Sicherheit weit über eins liegen wird.

Eine Stabilisierung und besseres dynamisches Regelverhalten erricht man eher durch VERRINGERUNG des Gatewiderstandes (R2) und/oder durch Verringerung der Verstärkung am Stellglied (z.B. durch stärkere Gegenkopplung an T1 durch Vergrösserung von R3).

Warum bestehst du eigentlich auf den FET in der Schaltung und orientierst dich nicht an der Beispielapplikation im Datenblatt, die einen BJT benutzt? Der dürfte imho deutlich weniger Probleme bereiten. http://www.fairchildsemi.com/ds/TL/TL431A.pdf (Seite 6)

Btw. wäre es nicht sinnvoll, den R-Eingang des TL431 gegen Überspannung zu schützen?

lg

» » Das könnte funktionieren. Probier es einfach aus. Es werden
» wahrscheinlich
» » dynamische Probleme auftauchen beim Strombegrenzungseinsatz und die
» » Schaltung oszilliert hochfrequent.
» »
» » Dann muss man den Frequenzgang kompensieren. Schalte vor das Gate
» direkt
» » einen 1 k-Ohm Widerstand. Dieser alleine wirkt mit der
» » Gate-Source-Kapazität als passives Tiefpassfilter und es gibt auch ein
» » gewisses Mass an aktivem zusätzlichen Tiefpassfilter mit der
» » Drain-Gate-Kapazität ams Miller-Effekt (siehe GOOGLE).
»
» Hi,
»
» bitte korrigiert mich, sollten mich meine bescheidenen
» Regelungstechnik-Kenntnisse irre führen! Aber ich denke, dass - ganz im
» Gegenteil - eine Erhöhung des Gate-Widerstandes eher zur Instabilität
» führen wird, da sich der Phasenabfall durch den RC-Tiefpass im
» Bodediagramm zu niedrigeren Frequenzen hin verschiebt, wo die Verstärkung
» mit Sicherheit weit über eins liegen wird.

Es ist meinerseits nur eine Annahme ob die Frequenzgangkompensation an dieser Stelle richtig ist. Das muss keineswegs der Fall sein. Man muss das im Detail betrachten.

Den zweiten Teil Deines Satzes müsste ich genauer untersuchen. Ich muss es daher offen lassen. Es ist ja nicht so, dass ich dem Fragesteller eine fertige Loesung anbiete.

Well, wie auch immer, ob MOSFET oder bip. Transistor, die Regelgeschwindigkeit muss runter, sonst schwingts.

» Eine Stabilisierung und besseres dynamisches Regelverhalten erreicht man
» eher durch VERRINGERUNG des Gatewiderstandes (R2)

Wie gesagt, man muss das seriös in diesem Fall untersuchen. Nach nicht nur meiner Erfahrung stimmt das aber eher nicht. Aber es geht nicht um R2. Bitte genau lesen, ich schreibe von einem zusaetzlichen Widerstand vor dem Gate. R2 veringert nicht den Quellwiderstand des Shuntreglers in Richtung Gate des MOSFET.

» und/oder durch
» Verringerung der Verstärkung am Stellglied (z.B. durch stärkere
» Gegenkopplung an T1 durch Vergrösserung von R3).

Das stimmt eher nicht. Vergleiche das mit einem Opamp, der nur schwach frequenzgangkompensiert ist. Bei zu niedrigem Closed-Loop-Gain wird's instabil weil die Phasenreserve gegen Null geht.

» Warum bestehst du eigentlich auf den FET in der Schaltung

Bitte sei so gut und zeige mir in einem meiner Texte, wo ich schreibe, dass ich mich auf eine MOSFET-Lösung fixiere. Das stimmt ganz einfach halt auch nicht.

» und orientierst
» dich nicht an der Beispielapplikation im Datenblatt, die einen BJT
» benutzt? Der dürfte imho deutlich weniger Probleme bereiten.
» http://www.fairchildsemi.com/ds/TL/TL431A.pdf (Seite 6)

Du antwortest dem Falschen, ich bin nicht derjenige der mit der MOSFET-Aufgabe hier aufkreuzte. Ich bin nur auf dessen Anliegen eingegangen.

» Btw. wäre es nicht sinnvoll, den R-Eingang des TL431 gegen Überspannung zu
» schützen?

Kann sein. Dazu muesste ich dieses IC genauer untersuchen. Das hat aber nichts mit der ursprünglichen Fragestellung zu tun.

Vielleicht bist Du so nett, und kannst dieser Sache nachgehen.

BTW: Ich bin längst nicht davon überzeugt, ob diese Schaltung konzeptionell okay ist. Dazu müsste ich ja selbst ein Praxistest durchführen.

Wenn ich Zeit zum wegschmeissen hätte, würde ich diese eher etwas exotische Schaltung durchaus näher untersuchen. Das ist immer interessant, weil das kann eine gewisse Triggerwirkung haben und man kommt durch so eine Anregung auf eine ganz andere eher bessere Lösung. Solches habe ich in den vergangenen Jahrzehnten schon oft erlebt.

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

» Oder Hochvoltregler einfügen.
»
» http://ixdev.ixys.com
»
» unter HV Current Regulators
»
»
» IXCY10M45S 450V
» IXCY10M90S 900V
»
» Bezug: darisusgmbh.de
»
»
»
» Gruss, Tobi(R)


Vielen Dank Tobi!

Bei mouser.com sind die IXCY10M90S 900V sogar vorrätig. 2,83 Euro/Stück im TO-220 Gehäuse.

Gruß
HDT

» ---
» Hi,
»
» Schau mal da bei Zetex vorbei: HV BJT
» http://www.diodes.com/products/catalog/list.php?parent-id=21
»
» Oder bei Vishay: HV MOSFET
» http://www.vishay.com/mosfets/v-ds-gteq-650-v/
»
» Oder Fairchild:
» http://www.fairchildsemi.com/pf/FJ/FJPF9020.html
»
» Grüße
» Gerald


Danke Gerald,
bin da aber noch nicht fündig geworden. Ich muß mal anrufen.

Gruß
HDT

» Das könnte funktionieren. Probier es einfach aus. Es werden wahrscheinlich
» dynamische Probleme auftauchen beim Strombegrenzungseinsatz und die
» Schaltung oszilliert hochfrequent.
»
» Dann muss man den Frequenzgang kompensieren. Schalte vor das Gate direkt
» einen 1 k-Ohm Widerstand. Dieser alleine wirkt mit der
» Gate-Source-Kapazität als passives Tiefpassfilter und es gibt auch ein
» gewisses Mass an aktivem zusätzlichen Tiefpassfilter mit der
» Drain-Gate-Kapazität ams Miller-Effekt (siehe GOOGLE).
»
» Also hier gilt eindeutig: Probieren geht über Studieren. Spiele mit der
» Grösse des Gate-Vorwiderstandes um zu sehen, wo die Stabilitätsgrenze
» liegt.
»
» BTW: Damit die ganze Sache ungefährlicher ist, stelle diese Experimente
» erst mal mit ungefährlicher Betriebsspannung, z.B. mit 40 VDC, an.
»
» Nebenfrage: Diese 600 VDC sind aber von 230VAC-Stromnetz galvanisch
» getrennt, oder?!


Hallo Thomas,

ich hab erstmal mit einem BUZ11 und 15 - 40 Volt angefangen. Es funktioniert absolut stabil, im ganzen Spannungsbereich keinerlei Abweichung am Multimeter. Zwischen Source und Masse habe ich ein Rauschen, aber damit beschäftige ich mich später. Den R3 vor dem Gate kann ich auch weglassen, das scheint sich nicht auszuwirken. Jedenfalls kann ich nichts feststellen.

Die 600 Volt kommen von einer einfachen Step-Up Schaltung mit einem MC 34063 mit einem Treiber-Mosfet. Ich hätte gar nicht gedacht, daß die Schaltung so effektiv ist. Aber anscheinend ist bei 600 Volt auch noch nicht Schluß.

Vielen Dank für die Ratschläge.

Gruß
HDT

Hallo HDT, - toller Name, ehrlich!

Also ich merke Deine Freude über das tolle Funktionieren, trotzdem habe ich noch einige Bedenken. Nur weil eine Instabilität ausserhalb der Wahrnehmung liegt, heisst das nicht unbedingt, dass das System auch stabil arbeitet. Dazu kommt, dass diese Formulierung die tiefgründige Erkenntnistheorie berührt und also längst nicht nur mit physikalischen Systemen der einfachen Art zu tun hat...

Aber bleiben wir beim vorliegenden Thema.

» ich hab erstmal mit einem BUZ11 und 15 - 40 Volt angefangen. Es
» funktioniert absolut stabil, im ganzen Spannungsbereich keinerlei
» Abweichung am Multimeter.

Das Problem ist, dass Du nur mit einem Multimeter misst. hast Du denn kein Oszilloskop?

» Zwischen Source und Masse habe ich ein Rauschen,
» aber damit beschäftige ich mich später.

Bei mir klingeln jetzt die Ohren. Woher weisst Du, dass es Rauschen und nicht ein sehr hochfrequentes Oszillieren ist? Ich tippe auf das zweite!

» Den R3 vor dem Gate kann ich auch
» weglassen, das scheint sich nicht auszuwirken. Jedenfalls kann ich nichts
» feststellen.

Genau so ist es, Du kannst es nicht feststellen. Siehe weiter oben...

Es kommt jetzt dazu, wenn Du die Schaltung mal in den Grenzbereich fährst, wo die Strombegrenzung anfängt zu wirken, kann sich womöglich das Oszillieren deutlicher zeigen.

Zurück zum Oszillieren. Die Frequenz könnte so hoch sein, dass man es selbst mit einem Oszi mit zuwenig Bandbreite nicht oder nur schlecht sieht.

Dann bleibt noch ein Feld-Wald-und-Wiesen-Trick. Nimm ein Radio und stell es in die Nähe der Schaltung. Wenn die Schaltung auch nur schwach im MHz- oder zig-MHz-Bereich schwingt, wirst Du in den oberen Kurzwellen- und im UKW-Bereich Oberwellen empfangen. So habe ich schon manchen Schwingsünder auf die Schnelle entlarft.

Aber wenn die Schaltung Deinem Zweck dient und schwingt, dann kannst Du immer noch extra eine Antenne an den Drain anschliessen. Ich bin überzeugt, dass Dein Nachbar glücklich sein wird.

Wie ich früher auf ähnliche Weise die Nachbarn beglückt habe, kannst Du hier lesen, wenn Du willst:
"Funkeninduktor und Fritter (Kohärer)"
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/fritter.htm
Siehe Kapitel "Das Störsender-Experiment. Verboten, aber amusant!"

» Die 600 Volt kommen von einer einfachen Step-Up Schaltung mit einem MC
» 34063 mit einem Treiber-Mosfet. Ich hätte gar nicht gedacht, daß die
» Schaltung so effektiv ist. Aber anscheinend ist bei 600 Volt auch noch
» nicht Schluß.

Wenn's der MOSFET aushält, schon.

» Vielen Dank für die Ratschläge.

Bitte, gern geschehen.

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

Hi HDT,
»

---


Hm, du hast ein Poti im Lastkreis. Schutz-R R1//P1 10k// <> 1k ???
Was macht der Schleifer.... wenn er ganz knapp am Anschlag ist? -- einen Kurzen kurz wegschweißen?
---> momentan hast mal bis 14mA / 600V --- aber was willst machen, wenn pötzlich da was ausbricht?
ZB, wie schon öfter angesprochen HF-Schwingen;
-- aber auch Temperaturänderung, aufschwingen durch abrupte Laständerung, etc...
Schnell einen Feuerlöscher holen?

ok, statt Kohleschichtpoti geht auch R-Drahtpoti.

Ist mal so eine schnelle Einschätzung.

Grüße
Gerald.

--
...und täglich grüßt der PC:
"Drück' ENTER! Feigling!"

» Hi HDT,
» »
»
» ---
»
»
» Hm, du hast ein Poti im Lastkreis. Schutz-R R1//P1 10k// <> 1k ???
» Was macht der Schleifer.... wenn er ganz knapp am Anschlag ist? -- einen
» Kurzen kurz wegschweißen?
» ---> momentan hast mal bis 14mA / 600V --- aber was willst machen, wenn
» pötzlich da was ausbricht?

Über den Schleifer fliesst ja zum Glück nur der Strom
zum TL431 und der ist recht gering. Ich hab zwar jetzt
nicht nachgerechnet, aber die Gesamtbelastung des Potis
mit I*I*R könnte schon etwas knapp werden. Ich würde
da 1W-Potis nehmen.

» ok, statt Kohleschichtpoti geht auch R-Drahtpoti.

Ich bin mir jetzt nicht sicher, ob ein Drahtpoti
wegen erhöhter Induktivität die Schwingproblematik
möglicherweise vergrössert.
Gruss
Harald