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Was ist das eigentlich und was machen Konstantstromquellen. Im Namen steckt schon eine ganze Menge an Informationen. So wie Spannungsquellen eine bestimmte Spannung liefern, so stellen Stromquellen einen bestimmten Strom zur Verfügung. Wenn es heißt Konstant..., so bedeutet das, es wird ein sehr gleichmässiger Strom geliefert. Egal wie die Last schwankt, oder die Spanung sich verändert. Ich habe verschiedene Arten von Schalungen gesehen, genau wie es unterschiedliche Anwendungen dafür gibt. Die einfachste Anwendung ist, eine LED bei unterschiedlicher Spannung gleich hell leuchten zu lassen. Eine andere Anwendung wird gemacht, wenn der Konstantstrom durch einen Kondensator fließt. Der lädt sich dann nicht wie bei einen Vorwiderstand exponetial sondern linear auf. Die Spannung am Kondensator steigt also in gleichen Zeitabständen um einen gleichen Wert an. Damit lassen sich sog. Sägezahn oder Dreiecks-Spannungs-Generatoren aufbauen. Mit einm Vorwiderstand, würde der Kondensator sich erst schnell und dann immer langsamer aufladen, bis er das Spannungsmaximum erreicht hat.
Es gibt Dioden, die heissen Strombegrenzungs- oder Stromregeldiodendioden (current regulator diodes). Sie haben eine etwas andere U-I-Kennlinie als gewöhnliche Dioden. Symbol und Kennlinie:
Ab einer bestimmten Spannung steigt der Strom nicht mehr. Damit ist er in einem sehr weitem Bereich konstant. Das Diagramm stammt aus einem Datenblatt der Firma Microsemi Corp. und gehört zu den Dioden M*5283 bis M*5314.
Die nächste Schaltung ist mit einem Transistor. Der Vorteil ist, daß man eigentlich immer die benötigten Bauteile da hat. Für unterschiedliche Lasten ist der Strom konstant, nicht jedoch für eine veränderliche Versorgungsspannung. Da steigt der Strom ein wenig mit der Spannung an. Die Schaltung kann mit NPN oder PNP Transistor aufgebaut werden:
Anstatt der Z-Diode kann auch eine oder zwei oder 3 ... normale Dioden (z.B. 1N4148) eingesetzt werden (in Flußrichtung).
Die Funktion ist recht einfach, wenn man den Transistor versteht. Ich erläre es mal mit dem NPN Transistor, weil ihn die meisten besser verstehen, wobei der PNP das selbt macht, nur mit anderem Vorzeichen. D1 und R1 bilden eine Spannungsstabilisierung mit einer Z-Diode. An den Abgriff, der an die Basis geht, liegt eine konstante Spannung an. Diese Spannung ist UB = UZ. Diese Basisspannung ist größer als 0,7 Volt. Damit steuert Q1 durch und es fließt ein Strom durch RL2 und R4. Der Spannungsabfall über R4 ist U4 = R4 * IL. Die Spannung über die Basis Emitterstrecke ist ca. 0,7 Volt. 0,7 V + U4 = UB = UZ. Setzt man die erste Formal für U4 in der zweiten ein und stellt sie nach R4 um, hat man die größe des Widerstandes, den man einsetzen muß, um einen bestimmten Strom zu erzeugen.
R4 = R2 = (UZ - 0,7 V) / I
Ich will zwei Schaltungen zeigen, die linke ist nicht einstellbar, dafür besteht sie nur aus einem Bauteil. Die rechte Schaltung gibt die Möglichkeit den Strom exakt einzustellen.
Betrachtet man die Kennlinie eines N-Kanal Sperschicht FETs (Nicht MOSFET), dann kann man dort die Erklärung für den Effekt finden. Der Drainstrom des FETs ist abhängig von der Gate-Source Spannung. Bei einem BF245B von Philips sieht die Kennlinie so aus:
Ist UGS gleich null, dann fliest ein Strom von 10 mA. Im anderen Fall erzeugt der Widerstand an Source durch den Strom einen Spannungsabfall. Um einen gewünschten Strom I einzustellen geht man in der Kennlinie an die Stelle wo ID die gewünschte Größe hat, und liest dann UGS ab. Der Widerstand ist dann R1 = UGS / ID. Wichtig ist es jeweils das richtige Datenblatt zu haben, da die Transistoren sehr unterschiedlich sind.
Schaltungen mit OPVs (Operationsverstärker) gibt es einige, deshalb werde ich wohl kaum hier alle Möglichkeiten zeigen.
IL = UZ / R1
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seit 28. Mai 2001 im Bereich Elektronik