Schlagwort: Stromquelle

UPDATE: Konstantstromquelle mit LED und Transistor oder mit Bandgap und Opamp

Thomas Schaerer

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Was ist das Thema dieses Elektronik-Minikurses? Eine kurze historische Rückblendung als Einleitung zeigt, wie man vor bald einmal hundert Jahren Quasi-Konstantstromquellen nur mit hoher Spannung und einem großen Vorwiderstand erzeugen konnte, wenn im Verhältnis zu diesem der Arbeits-Lastwiderstand relativ niederohmig ist. Danach folgt die schrittweise Einführung wie man mit Transistor und Diode, jedoch mit deutlich niedrigerem Temperaturdrift mit Transistor und LED Konstantstromquellen realisieren kann.

Das Kapitel EINFACH UND DOCH VIELSEITIG! ist neu überarbeitet. In den Titelbildern 2.1 und 2.2 ist das Update-Thema angedeutet. Es geht darum, dass es in der elektronischen Schaltungstechnik Stromquellen und Stromsenken gibt. Die in Elektronikkursen und in vielen Fachdokus gezeigte Konstantstromquelle mit einem NPN-Transistor (Titelbild 2.1), in die ein konstanter Strom, gemäß konventioneller Stromflussrichtung von Plus nach Minus, hinein fließt, wird in der Regel als Stromquelle bezeichnet, obwohl diese Schaltung in Wirklichkeit eine Stromsenke ist. Die Schaltung in Titelbild 2.2 mit PNP-Transistor verdient alleine die Bezeichnung Stromquelle. Eine Stromquelle sendet einen Strom, eine Stromsenke empfängt einen Strom. So einfach ist das, – eigentlich.

In der Tat ist es so, dass u.a. auch ich in meinen Elektronik-Minikursen für die Schaltung nach Bild 2.1 die Bezeichnung Stromquelle verwende. Soviel an dieser Stelle. Weitere Details zu dieser Thematik liest man im Update-Text. Es geht dabei auch um die Bezeichnung positiver und negativer Strom, analog zu positiver und negativer Spannung. Das kann leicht Verwirrung stiften. Entwirrend wirkt es dann, wenn man diese Angelegenheit nicht nur aus dem formalistisch physikalischen Aspekt, sondern auch etwas assoziativ und praktisch betrachtet…

Gruss Euer
ELKO-Thomas

UPDATE: Netzteil-Testgerät I

Thomas Schaerer

Netzteil testenWie realisert man ein Testgerät für Netzteile und Netzgeräte um ihre statischen und dynamischen Regeleigenschaften zu testen? Ein überarbeiteter Elektronik-Minikurs, u.a. mit einer nachbaubaren Schaltung!

Lerninhalte:

Das statische und dynamische Testen von Netzgeräten/teilen. Wie realisiert man eine solche Schaltung? Wann ist eine Konstantstromregelung eine Stromquelle und wann eine Stromsenke? Die Stromquelle/senke mit hochstabiler Bandgap-Spannungsreferenz, Opamp und Transistor. Was ist der Unterschied zwischen statischem und dynamischem Testen? Die kritische Stabiliät und wie kann man diese am Oszilloskopen erkennen. Genaue Erläuterungen worauf es im Einzelnen bei der Konstantstromregelung ankommt. Dabei sind die Zusammenhänge von Leistungen, Strömen, Spannungen und Stromverstärkungen thematisiert. Es soll mit diesem Elektronik-Minikurs ereicht werden, dass der Leser versteht worauf es ankommt und er soll mit ausreichenden Elektronikkenntnissen in der Lage sein, sein eigenes individuelles Netzgerät/teil-Testgerät zu realisieren.

UPDATE: Konstantstromquelle mit Opamp und Bandgap-Spannungsreferenz, und eine LED-Testschaltung.

Thomas Schaerer

Stromquelle mit Opamp und TransistorDieser Elektronik-Minikurs ist im Text neu überarbeitet und verständlicher und geht, dort wo es wichtig ist, besser in’s Detail.Man erlernt das Prinzip dieser Konstantstromquelle und am Schlusskann jeder seine eigene LED-Testschaltung bauen und versteht wiesie funktioniert. Das kleine Bild deutet an, wie die Konstantstromquelle, bzw, der LED-Tester arbeitet. Mit einer Zusatzspannungsquelle können leicht auch lange LED-Ketten getestet werden.

Man lernt schrittweise die Wirkungsweise dieser Konstantstromquelle kennen. Es beginnt mit der einfachsten Opamp-Schaltung, mit dem Impedanzwandler. Im folgenden Schritt wird erst eine Diode im Gegekopplungspfad eingebaut und wir analysieren die Spannungen. Im nächsten Schritt wird an Stelle der Diode die Basis-Emitterstrecke eines Transistors eingebaut und ein Widerstand zwischen Emitter und GND definiert in Abhängigkeit der Eingangsspannung den konstanten Kollektorstrom. Konstant im Sinne davon, dass der Strom unabhängig desWiderstandes im Kollektorkreis auf einem stabilen Wert bleibt. Damit ist die Konstantstromquelle realisiert. So ideal wie es jetzt aussieht, ist es aber trotzdem nicht, wenn man es ganz genau nimmt: Stichwort Early-Effekt, dessen Auswirkung kurz erklärt wird.

Im nächsten Schritt erlernt man die Unterschiede der bipolaren Opamps, nämlich solche mit NPN- und PNP-Eingangs-Transistoren. Und man lernt, warum sich in diesem Projekt nur Opamps mit NPN-Eingangs-Transistoren, von denen es sehr viele gibt, eignen. Es wird aber auch gezeigt, dass durchaus auch gewisse BiFET-Opamps in Frage kommen. Dieser Elektronik-Minikurs geht, was den Eingangsteil betrifft, etwas auf die Opamptopologie ein.

Im nächsten Schritt folgt die vollständige Dimensionierung einer solchen Konstantstromquelle und im letzten Teil folgt die Schaltung eines nachbaubaren des LED-Testers mit umschaltbaren Konstantströmen mit Werten 1, 2, 5, 10, 20 und 50 mA. Durch Kombination der Schalter sind auch Zwischenwerte und höhere Werte möglich. Sind alle Schalter eingeschaltet, beträgt der konstante LED-Strom 88 mA.

GROSSES UPDATE: Die Transistor-LED-Konstant-Stromquelle mit ein oder zwei Transistoren

Thomas Schaerer

Konstantstromquelle mit Transistor und LEDDieser Elektronik-Minikurs habe ich derart erweitert, dass man ihn gerade so gut als neu bezeichnen kann. Was ist geblieben und was ist neu dazugekommen? Geblieben ist das Hauptthema. Es damit zu tun, dass sich Transistoren und LEDs hervorragend als einfache und recht präzise Konstant-Stromquellen eignen.

Neu ist, das Thema beginnt damit wie man konstante Stromquellen im prähistorischen Zeitalter der Elektrotechnik mit Hochspannung erstellen musste, falls man so etwas benötigte. Beim Übergang zur elektronischen Methode mittels Transistor wird darauf hingewiesen, dass die Ausgangskennlinie dieses Bauteils die Voraussetzung ist: Während das Verhältnis der Kollektor-Emitter-Spannung zum Kollektorstrom bei wenigen k-Ohm liegt, befindet sich das Verhältnis der Änderung der Kollektor-Emitter-Spannung zur Änderung des Kollektorstromes bei einigen 100 k-Ohm. Dieser Wert dieses differenziellen Widerstandes lässt sich durch Gegenkopplungsmassnahmen bis weit in den M-Ohm-Bereich erhöhen.

Es folgt eine einfache dimensionierte Konstant-Stromquelle mit einem Transistor und vier Widerständen. Es empfiehlt sich für den Anfänger dies auf einem Testboard nachzubauen um selbst zu erfahren wie’s funktioniert. Nach der Erläuterung weshalb der Einsatz einer LED im Vergleich zu zwei Dioden wesentliche Vorteile hat, folgt neu eine Darstellung des vielseitigen Einsatzes dieser einfachen Stromquellenschaltung in sechs kleinen Schaltungen. In einem weiteren Bild wird an einem Beispiel gezeigt, dass sehr präzise Anwendungen realisierbar sind.

Es wird gezeigt, wie mittels Stromquelle in Stromquelle die Stromstabilität gegen Änderung der Betriebsspannung besonders unabhängig ist. Eine Schaltung, die sich besonders für Batterieanwendungen eignet. Ganz zum Schluss folgt noch eine Konstantstromquelle mit einem Dual-Operationsverstärker und einer hochstabilen Bandgap-Referenz. Dies dient nur als Hinweis darauf, dass es auch noch ganz andere Methoden gibt hochstabile konstante Ströme zu erzeugen.