Konstantstromquelle

2.2 Konstantstromquelle


2.2.1  Steuerbar

Hinweise

Berechnung von R

Es gilt die Beziehung Ik = k * Ue / R

Aufgelöst nach R = k * Ue / Ik

k= 0,1
Ue = 4 V
Ik = 0,002 A

R = 0,1 * 4 / 0,002 = 200 Ohm

Beziehung zwischen Ik und Ue

Ik [mA] = 0,5 * Ue [V]

Ausgangsstrom (-spannung) als Funktion des Lastwiderstandes (bei Ue = 4,00 V)
Rl [Ohm] Ua  [V] Ik [mA]
50,8 0,104 2,047
109,2 0,223 2,042
219,2 0,448 2,044
428 0,876 2,047
672 1,373 2,043
1008 2,058 2,042

Ausgangstrom als Funktion der Eingangsspannung
Ue [V] Ua [V] Ik [mA]
4,00 2,058 2,042
3,50 1,794 1,780
3,00 1,538 1,526
2,50 1,280 1,270
2,00 1,023 1,015
1,50 0,766 0,760
1,00 0,510 0,506
0,50 0,251 0,249
0,00 0,000 0,000

Ik = k * Ue

Ik [mA] = 0.51 * Ue [V]

Wird mehr Strom benötigt, ist ein Transistor zur Stromverstärkung notwendig.

Ausgangsstrom (-spannung) als Funktion des Lastwiderstandes (bei Ue = 4,00 V)
Rl [Ohm] Ua  [V] Ik [mA]
21,5 0,426 19,814
51,0 1,012 19,843
68,2 1,352 19,824
100,0 1,984 19,840
117,8 2,337 19,839
146,2 2,898 19,822

Ausgangstrom als Funktion der Eingangsspannung
Ue [V] Ua [V] Ik [mA]
0,00 0,000 0,000
0,50 0,245 2,435
1,00 0,495 4,921
1,50 0,744 7,396
2,00 0,993 9,871
2,50 1,243 12,356
3,00 1,477 14,681
3,50 1,741 17,306
4,00 1,989 19,771

Ik = k * Ue

Ik [mA] = 4,939 * Ue [V]

2.2.2 Für LED Sender

Hervorragend geeignet als Sender für Fernsteuerung.

A

B

C

D

E

1

0.00V

0.00V

x.xxV

+Ub

+Ub

2

+Ub

0.12V

4.89V

4.08V

0.25V

3

open

0.00V

x.xxV

+Ub

+Ub

2.2.3 Für Optokoppler

   

Für den BF245C ist 10mA die obere Grenze.

Diese Schaltung ist sehr gut geeignet für die Ansteuerung eines Optokoplers, der mit einem weiten Eingangsspannungsbereich betrieben werden soll.

2.2.4 Leistungsquelle für erdfreie Verbraucher

Eine Konstantstromquelle für Ströme bis maximal 3 Ampere.

2.2.5 Leistungsquelle für geerdeter Verbraucher

Eine Konstantstromquelle für Ströme bis maximal 3 Ampere.

Grundlage der Stromquelle ist der Schaltregler LM2576. Seine Ausgangsspannung wird über die Rückkopplung zum Feedback Eingang (FB) eingestellt. Die Spannung für die Rückkopplung wird hier nicht über einen Spannungsteiler eingestellt, sondern über einen Stromsensor. Der Spannungsteiler muß so berechnet werden, das die Spannung am FB Eingang gleich der Referenzspannung von 1.23 Volt ist. Deshalb ist dies auch die Bedingung für die Ausgangsspannung des Stromsensors. Für den gewünschten Konstantstrom muß die Ausgangsspannung bei 1,23 Volt liegen. Die Gleichung für den MAX471 ist:

UOut = ROut * (IConst * 500µA/A)

Mit UOut = URef = 1,23V und IConst = 2A berechnet sich ROut zu 1230 Ohm. Da die Referenzspannung des LM2576 und die internen Widerstände des MAX471 Toleranzen unterworfen sind, ist das Ergebnis nur ein Richtwert. R3 wird deshalb zur genauen Einstellung des Konstantstromes um einen Trimmer erweitert. Das folgende Bild zeigt eine aufgenommene Messkurve für die R3 und P1 Kombinationen.

Das folgende Bild zeigt die Reglereigenschaften auf unterschiedliche Lasten bei einem konstanten Strom von 1,74 Ampere.

Bei unterschiedlichen Lasten wird der Strom innerhalb von 1% Genauigkeit geregelt.

Und jetzt noch einige Messungen

Der Störanteil des Stromes bei 2A liegt bei ca. 20mV mit Peaks bis 200mA.

Die Peaks dauern 100 bis 200 ns.

Da die Schaltung als Stromquelle für ein Reflex-Lader eingesetzt werden soll ist noch das Ein- und Ausschaltverhalten interessant. Der volle Strom steht ca. 2 bis 3ms nach dem Einschalten zur Verfügung.

Der Strom ist ca. 25ms nach dem Ausschalten auf 0. Für einen Reflexlader ist das aber schon wesentlich früher der Fall, da kein Strom mehr fließt, wenn die Spannung an der Anoder der Schutzdiode kleiner als die Akkuspannung - 0,3 Volt ist (bei einer Schottky-Diode), also nach ca. 2 bis 3ms.

Hinweise:

Wird der Schaltregler ausgeschaltet geht die Ausgangsspannung auf 0 Volt runter.

Wird die Stromquelle ohne Last betrieben ist die Ausgangsspannung an P4 identisch mit der Eingangsspannung an P1.

Als Eingangsspannung kann eine ungeregelte Gleichspannung benutzt werden, also nur Trafo, Gleichrichter und Siebkondensator. Für diese Beispiel wurde ein Trafo mit 12V-AC bei 2,4A, ein B40C5000 Gleichrichter und ein Elko von 4700µF benutzt. Der untere Teil der 100Hz Halbwellen trat bei der Ausgangsspannung an P4 ab einem Strom von 2,28 Ampere auf. Der Aufdruck auf dem Trafo war also etwas geschwindelt.

Kühlkörper. Kühlung ist trotz Schaltregler leider notwendig. Für die Testschaltung wurde ein Kühlkörper vom Typ SK65 mit 3,5 K/W benutzt. Das folgende Bild zeigt den Temperaturverlauf bei einem Konstanstrom von 2A: