Einfachste Konstantstromquelle

Fragen zu Schaltungen, Elektronik, Elektrik usw.

Moderator: T.Hoffmann

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Mirfaelltkeinerein
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Mo, 23.04.07, 16:56

Hallo allerseits,

ich möchste heute mal die wohl einfachste Form einer Konstantstromquelle bauen.
Das wird dafür benötigt:

1x BF246C (n-Kanal-JFET)
1x Poti 220 Ohm

Echt nicht viel, was?
Der BF246 ist ein JFET. Was'n das? Ein JFet oder Junction-FET oder auf deutsch Sperrschicht-FET ist ein Feldeffekttransistor, der kein isoliertes Gate hat, sondern am Gate einen pn-Übergang, wie bei einer Diode. Deshalb ist im Schaltbild auch der Pfeil am Gate und das Gate nicht von der Drain-Source-Strecke getrennt, wie beim MOSFET. Außerdem ist er selbstleitend, das heißt, dass er ohne Gatespannung leitet und erst sperrt, wenn die Gatespannung in Bezug auf Source negativ wird (deshalb ist die Drain-Source-Strecke auch durchgezeichnet). Das lässt sich in einer Konstantstromquelle ausnutzen, indem man an den Source-Anschluss einen Widerstand anschließt und den Spannungsabfall am Widerstand dafür verwendet, den Strom durch den FET zu regeln. Das 'C' hinten an der Typenbezeichnung gibt übrigens an, welchen Drain-Source-Strom der JFET verträgt, bei diesem Typen mindestens 110mA.

Hier ist der Schaltplan und die Verwendeten Bauteile abgebildet:
996_DSCN0840_small_1.jpg
Um den Strom einzustellen, verwende ich keinen festen Widerstand, sondern ein Poti. Außerdem kann man damit Exemplarstreuungen der FETs ausgleichen.
Ich habe zwar die LED gestrichelt an die negative Seite der Schaltung gemalt, aber es funktioniert genauso, wenn die LED auf der positiven Seite liegt, also zwischen dem Pluspol der Versorgungsspannung und dem Pluspol der Schaltung.

Bei zwei Bauteilen verwende ich im Allgemeinen noch keine Platine, sondern baue das fliegend auf. Hier die kunstvoll zurechtgebogenen Bauteile:
996_DSCN0842_small_1.jpg
Die hier schließlich zusammengelötet sind:
996_DSCN0843_small_1.jpg
Das ganze nochmal von der anderen Seite:
996_DSCN0844_small_1.jpg

Und hier der Funktionstest:

996_DSCN0845_small_1.jpg
Ich habe hier das Poti so eingestellt, dass ca. 20mA fließen. Bei meinem FET-Exemplar ist der Einstellbereich zwischen 9mA und 46mA (an 6V Versorgungsspannung).
Ach so, noch etwas: die maximale Verlustleistung des Transistors ist 300mW, aber das auch nur, wenn noch gewisse Kühlflächen auf einer Platine, in die der eingelötet ist, vorhanden sind. Also mit der Versorgungsspannung nicht übertreiben...


So, ich hoffe, das hilft dem/der ein oder anderen. Wer eine noch einfachere Stromquelle kennt, bitte melden :D
Jan-et
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Mo, 23.04.07, 17:04

ich kenn noch eine ist aber nur für eine beistimmte spannung und nennt sdich wiederstand.

sehr schön gefällt mir bloß ich finde das man meisetns ksq bracuht bei hochleistungs leds zum beispiel im auto
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Mirfaelltkeinerein
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Mo, 23.04.07, 17:10

Brrrrr, dann ist's ja keine Konstantstromquelle, weil die unabhängig von der Eingangsspannung einen konstanten Strom liefert.

'ne Lösung für eine 1,5A-KSQ habe ich ja auch schon mal gepostet (HowToBau...).
root
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Di, 24.04.07, 07:16

Ich will deinen Bauvorschlag nicht schlecht machen, der hat sicherlich auch seine Berechtigung und die Erklärung der Funktionsweise ist super.

Aber mit dem gleichen Bauteile aufwand kann man sich auch eine Konstantstomquelle mit einem LM317 bauen, was preislicher günstiger sein sollte. Dein Transistor kann ich leider nicht bei Reichelt finden weshalb ich nix zumm Preis sagen kann, aber ein LM317 im TO-220 Gehäuse kostet nur 23ct und im TO-92 Gehäuse wirds nochmal knapp 50% günstiger.

Wie gesagt, ich finde deinen Bauvorschlag gut, keine Frage, aber es geht eben auch noch anders :wink:
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Di, 24.04.07, 08:25

Ich habe gerade mal nachgemessen, der minimale Widerstand von der Schaltung beträgt knapp 95 Ohm (für die 20mA-Einstellung), was bei 20mA einem Spannungsdrop von 1,9V entspricht. Ein LM317 benötigt selber, soweit ich weiß, mindestens 2V und am Widerstand, den man braucht, um den in eine Stromquelle zu verwandeln, nochmal 1,25V, macht zusammen 3,25V. Damit hat meine vorgestellte Einfachstschaltung einen Vorteil beim Spannungsdropout von 1,35V. Das ist mehr als eine Akkuzelle :mrgreen: :P

P.S.: Außerdem ist der LM317 schon ein IC, also eigentlich komplizierter...
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Joa, der LM317 ist n IC, das sieht man ihm aber von außen nicht an. Das Datenblatt, dass man beim blauen C laden kann, stellt eine ganze Menge Schaltungen vor - das Teil ist schon ziemlich universell einsetzbar. Und unter anderem ist auch eine Konstantstromschaltung vorgestellt.
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Di, 24.04.07, 13:54

Ja, genau, mit eben dem angesprochenen Spannungsabfall. Aber zugegeben, der Strom wird mit dem LM317 auch stabiler gehalten.
Für meine Schaltung kann man jeden beliebigen selbstleitenden n-Kanal-FET nehmen. Sowas gibt's auch für deutlich höhere Leistungen, aber ich hatte gerade keinen da. Und das tolle ist, je geringer der Widerstand ist, desto höher der fließende Strom. Das hängt aber natürlich auch von der Eingangskennlinie des FETs ab.

Aber einfacher als ein Widerstand und ein Transistor geht's eigentlich nicht mehr.
root
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Di, 24.04.07, 15:19

Okay, dass mit dem Spannungsabfall stimmt schon, ist halt nicht low drop. Man braucht etwa 2-3V über der Betiebsspannung der LEDs, stimmt schon.
Alles hat halt so seine Vor/Nachteile. :wink:
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Di, 24.04.07, 15:26

Genau.
Ragnar Roeck
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Di, 24.04.07, 19:53

Da ist mir doch Gestern noch eine einfachere Variante in einem Thread von -Skunk- vorgekommen. Auch mit dem BF245 A/B/C, als T1 in dem Schaltplan. Dort ist der FET einfach ohne alles quasi als "Vorwiderstand" ohne weitere Beschaltung verwendet worden. G und S sind direkt verbunden. Also von + -> LED -> D vom FET(G+S verbunden) -> Masse. Mit einem BF511 habe ich das auch schon gesehen.
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Mi, 25.04.07, 08:25

So ein BF245 arbeitet dann wirklich (fast) nur als Widerstand (einer mit Sättigung). Ein BF245 lässt maximal 25mA durch (aber auch nur, wenn man einen sehr guten C-Typ erwischt hat) und dass erst bei Drain-Source-Spannungen von über 6V. Bei dieser Bauweise kann man jedenfalls Exemplarstreuungen nicht ausgleichen.
Der BF511 kann sogar nur maximal 7mA.
Aber du hast recht, so eine Schaltung ist wirklich noch einfacher :shock: . (Für meinen Geschmack hat die dann aber doch zu viele Nachteile.)
ashyak
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Mi, 02.05.07, 14:01

Hi,


für mich ist es ein Problem für die Schaltung nen passend JFET N-Kanal Transistor zu bekommen, vor allem einen, der auch bei reichelt zu haben ist.
Mein Vorgehen im Reicheltshop ist so:
Transistor anklicken, auf vorhandenen Datenblatt hoffen, wenn vorhanden diesen angucken und leider kommt dann immer die Enttäuschung:
fast keiner der JFET N-Kanal Transistoren vertragen 35mA, meistens sind es nur 20mA :shock:

Deshalb meine Frage:
kann mir einer nen JFET N-Kanal Transistor empfehlen, den es auch bei Reichelt gibt?


besten dank....cya
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Mirfaelltkeinerein
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Mi, 02.05.07, 14:09

BF246B: min. 60mA, bei Reichelt 0,17€...

(BF246A: min. 30mA, bei Reichelt 0,15€)
luckylu1
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Mi, 02.05.07, 18:50

ragnar,da waren wir wohl auf verlinkten seiten gleichzeitig unterwegs Lol

solche einfachen konstantstromquellen gibt es ja zur genüge,ob nun ein aufbau einer solchen 1 oder 4 bauelemente hat,spielt ja nur eine rolle,wenn viele davon gleichzeitig parallel betrieben werden.für leds,wo es wirklich auf
den wirkungsgrad ankommt,also für beleuchtungszwecke,sind mir die dinger immer ein dorn im auge,ich will doch nicht bei einer P4 beispielsweise,von 100 lm/W auf 50 lm/W oder weniger runterkommen und das nur,weil ich den rest der leistung in einer konstantstromquelle verbrate.nönö
Ragnar Roeck
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Mi, 02.05.07, 20:36

Es geht ja auch mehr darum Ungemach von der LED fernzuhalten. Denn eine leuchtende WarnLED mit 50lm/W ist mir lieber als eine vom Netzteil zerschossene, die 100lm/W hatte. Zwischen einer KSQ, die nichts zu regeln hat, weil das Netzteil eh schon recht gut ist und einem einfachen Widerstand in der selben Schaltung besteht Verlustleistungsmässig tatsächlich kein Unterschied. Kommt allerdings ein Schaltregler zum tragen, sieht das schon ganz anders aus, dort sinkt die Verlustleistung zum Teil erheblich.
ashyak
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Mi, 02.05.07, 21:17

Hi,

nur so zur Info: ich brauche eine einfache Konstantstromquelle, weil ich mehrere LEDs parallel betreiben will und zwar an zwei in Reihe geschaltete (spannungsfestigkeit!) GoldCap Kondensatoren.
Die Kondensatoren werden von nem Schrittmotor regelrecht aufgepumpt, das geht relativ gemütlich, weil so ein Schrittmotor mindestens 2 Spulen hat, deren Strom man zum Laden nutzen kann.
Ich muss mir jetzt nur noch eine Spannungsbegrenzung überlegen, damit man das ganze nicht überlädt. Eventuell mit ner zusätzlichen InfoLED --> Overload.


....cya
luckylu1
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Mi, 02.05.07, 22:05

um goldcaps zuverlässig zu schützen,kommen nur hochsperrende bipolar oder mosfet parrallelregler in frage,die zudem noch eine ansteuerung mit geringer hysterese und sehr niedrigem bereitschaftsstrom bräuchten,zudem sie,wenn der cap voll ist die gesamte ladeleistung verbraten können müssen. dürfte ein sehr heikles thema sein,da du das ja auf grund der relativ grossen unterschiede der caps für jeden einzelnen bräuchtest.
Zuletzt geändert von luckylu1 am Do, 03.05.07, 12:19, insgesamt 1-mal geändert.
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Do, 03.05.07, 08:14

Wenn der Ladestrom nicht zu groß ist, reicht auch eine popelige Z-Diode parallel zu den Goldcaps aus. Aber bei der Reihenschaltung von Goldcaps das Balancing nicht vergessen, sonst hauchen die auch relativ schnell ihr Leben aus.
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Do, 03.05.07, 12:17

mit z dioden,ist keine so gute lösung,da der knick in der kennlinie nicht so ausgeprägt ist,folge wäre zum einen
ein zu früh einsetzender strom und kein sicherer schutz vor überladung. wenn die z spannung zu klein gewählt wird eine sehr schlechte ausnutzung des caps,was bei 2,5v oder 5,5v eh ein problem ist.
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Do, 03.05.07, 18:45

ashyak hat geschrieben:ich brauche eine einfache Konstantstromquelle, weil ich mehrere LEDs parallel betreiben will und zwar an zwei in Reihe geschaltete (spannungsfestigkeit!) GoldCap Kondensatoren.
Warum willst du die Kondensatoren in Reihe schalten?
Ragnar Roeck
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Do, 03.05.07, 20:26

Ich glaube er macht das, um die Spannung (die an den GoldCpas liegen darf) zu verdoppeln. Die können meist nur 5.5V ab, in Reihe hat man dann wenigstens 11V. Überspannung nehmen die einem ganz übel. Also nicht mit 12V testen. Ach ja, Seitennotiz: Die Kapazität halbiert sich bei der Choose (wenn die GoldCaps die gleiche Kapazität haben, natürlich).
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Do, 03.05.07, 20:28

ach, dass sich die Spannungsfestigkeit erhöht wusste ich nicht, deshalb hab' ich gefragt.
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cni
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Do, 03.05.07, 22:50

Eine sehr einfache und genaue Konstantstromquelle kann auch mittels eines LM317 aufgebaut werden:
894_LM317_constant_current_1.jpg
Für einen LED Strom von 20mA ist ein R1 von 62,5 Ohm erforderlich, praktisch wird man 68 Ohm wählen. Dabei ist zu beachten, daß die Eingangsspannung Vin mindestens 3,5V + UfLED (Flußspannung der LED) betragen muss. Weiterhin muss berücksichtiget werden, daß bei höheren Eingangsspannungen eine beträchtliche Verlustleistung durch den LM317 erzeugt wird, ein Kühlkörper ist dann notwendig bei mehr als 1W im TO220 Gehäuse. Die Verlustleistung berechnet sich aus:

Code: Alles auswählen

PV_{LM317} = I_{out}\times (V_{in}- Uf_{LED} -1,25)
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Fr, 04.05.07, 07:43

cni hat geschrieben:Eine sehr einfache und genaue Konstantstromquelle kann auch mittels eines LM317 aufgebaut werden
Hatte ich doch bereits erwähnt :wink: , woraufhin auch auf die Nachteile dieser Schaltung hingewiesen wurde. Aber nungut, ich hatte auch keine Berechungsbeispiele sowie einen Schaltplan gepostet :wink:
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Die 5,5V-Goldcaps bestehen meistens auch schon aus zwei in Reihe geschalteten Kondensatoren niedrigerer Spannungsfestigkeit, natürlich ohne Balancer-Schaltung :( :( :(
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