welchen FET für Konstantstromquelle (für LED)

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Autor
welchen FET für Konstantstromquelle (für LED)
Suche nach: konstantstromquelle (922) led (32581)

    







BID = 24126

Carsten_eutin

Schriftsteller



Beiträge: 569
 

  


Ja Moin,

also ich möchte einige LEDs über Konstantstromquellen (keine Vorwiderstände) an drei in Reihe geschalteten Mignon Batterien anschließen (4,5 V).

- Der erste LED Typ benötigt 20mA (3,5V)
- Der zweite LED Typ benötigt 30mA (4,0V)

Leider kann ich die LEDs gleichen Typs nicht in Reihe schalten, da die Batteriespannung dafür zu gering ist.

Ich möchte nun Konstantstromquellen mit Feldeffekttransistoren aufbauen...

Welcher Typ FET ist hierfür geeignet???
Ich möchte für beide LED Typen den gleichen FET haben und den Strom dann mittels eines Potis anpassen.

Vielen Dank im vorraus
Carsten

BID = 24129

hannoban

Schreibmaschine



Beiträge: 1722
Wohnort: Hinter Düsseldorf die 4. Mülltonne links
ICQ Status  

Hi,

sowas möchte ich auch machen. Nur mir einer Luxeon (350 mA).
Ich hab hier zufällig grade einen IRF730 rumfliegen, kann ich den nehmen oder gäbe es da einen besseren?

Und die Berechnung des Widerstandes raff ich auch noch nicht wirklich:

Wie komme ich an Ugs?

Wär cool wenn da jemand einen Tipp hätte, danke schonmal!

MfG hannoban

PS Sorry wegen der Dateigröße. Ist mir zu spät aufgefallen.
Hab die direktanzeige wieder rausgenommen,
zwecks schnelleren Seitenaufaus!
Uploaded Image: fet-konstantstrom.bmp

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[ Diese Nachricht wurde geändert von: hannoban am 29 Jun 2003 21:50 ]

BID = 24132

etechnik student

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Beiträge: 62
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Ein normaler sfet geht.
Das Ugs muss berechnet werden, dafür braucht man "Up" und "Idss" aus dem Datenblatt des fet.

Aber Leute, wozu der Aufwand, tuts nicht ein normaler bipolarer Transistor, dann gibts auch keine Probleme bei der Berechung...

BID = 24133

BlackAdder

gesperrt


Zitat :
Wie komme ich an Ugs


Aus der Kennlinie ID gegen UGS. Die Kennlinie findest du entweder im Datenblatt oder du ermittelst sie experimentell, in dem von hohen Widerstandswerten ausgehend den Widerstand verringerst bis du den gewünschten ID hast. Ist der Widerstand 0 fließt IDss (maximaler Drainstrom). Der kann hoch sein, oder auch nur 20mA wie beim BF245C.
Da dir ja der Spannungsabfall über dem Widerstand verlustig geht, solltest du IMHO dafür sorgen, dass du den FET so wählst, dass R möglichst gering ist, d.h. dein gewünschter ID nahe an IDss des FET liegt.

Ich muss mal sehen, habe irgendwo einen Artikel über FET Grundschaltungen rumfliegen...

@ETS

Zitat :
Das Ugs muss berechnet werden, dafür braucht man "Up" und "Idss" aus dem Datenblatt des fet.


Das sind zwar die Endpunkte der Kurve, nur ist der Zusammenhang besonders nahe der Abschnürapannung Up nicht linear. Als rechnerischer Ansatz könnte von IDSS ausgehend die Steilheit dID/dUgs herangezogen werden, da die Kurve nahe IDSS nahezu linear ist.

Und ein FET Konstantstromquelle hat gegenüber einer Konstantstromquelle mit Transistor den Vorteil, dass dubeim FET keine stabile Basispannung brauchst.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: BlackAdder am 29 Jun 2003 22:15 ]

BID = 24135

Carsten_eutin

Schriftsteller



Beiträge: 569

Hallo,

also ich würde einen FET vorziehen, um die Verluste zu minimieren...

Außerdem besteht die Konstantstromquelle mit FET nur aus zwei Bauteilen (FET + Widerstand).


Gruß
Carsten

BID = 24136

etechnik student

Gelegenheitsposter



Beiträge: 62
Wohnort: nrw


Zitat :


also ich würde einen FET vorziehen, um die Verluste zu minimieren...


Hm... Ist das denn so ? Ein Fet hat doch einen relativ hohen Rds.


Aber vermutlich hast du recht, die FETs werden ja oft für Konstanstromquellen eingesetzt.

BID = 24137

BlackAdder

gesperrt


Zitat :
also ich würde einen FET vorziehen, um die Verluste zu minimieren...


Sofern du kein Perpetuum Mobile erfindest sind die Verluste im Bezug auf die Regelstrecke bei FET und Transistor gleich.- Sofern beide Strecken auch regeln!

ETS hat nämlich nicht ganz unrecht, dass ein Transistor vielleicht trotz größerem Schaltungsaufwand die bessere Wahl wäre, willst du den Spannungsoverhead verringern:

Beim FET musst du auch das Verhalten von ID gegen UDS bei festem UGS berücksichtigen;
Eklatantes Beispiel: Ist UGS=0 womit ein ID=IDSS=maximaler Drainstrom zu erwarten wäre, wird sich dieser nicht sofort einstellen. Erst wenn über der DS-Strecke einige Volt abfallen wird sich ID auch IDss annähern.

Am BSP BF245C:
Bei UGS=0 wird IDss=20mA bei 25°C erst ab UDS >10V erreicht... Ist UDS(spannungsabfall über Drain Source) aber nur 1V, wird IDss bei UGS=0 nicht erreicht; ID ist nur 10mA.
Bei einer UGS=1V wäre laut erster Kennlinie ID gegen UGS ein ID von 13mA zu erwarten; aber die Kennlinie ID gegen UDS bei festem UGS zeigt erst ab UDS>10V die ID von 13mA.
Bei UDS=1V bekommst nur 7-8mA...

Du siehst aus diesem Beispiel, der Overhead der über DS benötigten Spannung, bis die DS Strecke richtig regelt, ist recht hoch...

Unter Einbeziehung der Abschnürspannung Up ergibt sich die Forderung, dass der FET erst dann richtig regelt, wenn UDS>Up ist. Und die Up ist nicht gerade gering...



[ Diese Nachricht wurde geändert von: BlackAdder am 29 Jun 2003 22:44 ]

BID = 24140

hannoban

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Hi,


Zitat :
Aber Leute, wozu der Aufwand, tuts nicht ein normaler bipolarer Transistor, dann gibts auch keine Probleme bei der Berechung...


Bei normalen Transen geht doch immer ein wenig Strom nicht duch die LED, oder? Ich hatte auch mal eine KSQ mit einem LM317T im Sinn, aber braucht man gleich eine so hohe Eingangsspannung und verbrät daduch auch mehr Leistung.


Zitat :
Aus der Kennlinie ID gegen UGS.


Dann müsste also laut Diagramm Ugs knapp über 4V liegen (bei 25°, und so heiß dürfte der FET ja nicht werden, der verägt ja 5,5 A). Laut meiner Rechnung brauche ich dann ca. 12,12 Ohm. Ich hab´s jetzt mit 10 Ohm ausprobiert, und komme damit auf 430 mA. Was mich aber stutzig m8, wenn ich Gate und Source kurzschließe, hab ich immernoch 380 mA. Ist dann nicht der FET im A....? Der müsste doch dann sperren, oder nicht?

Uploaded Image: diagramm.bmp

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BID = 24144

etechnik student

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Beiträge: 62
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Also bei 4V kann man im Diagramm sowohl 300 als auch 400mA ablesen durch den dicken strich wie ich finde...

[ Diese Nachricht wurde geändert von: etechnik student am 29 Jun 2003 23:08 ]

BID = 24145

BlackAdder

gesperrt

Hast du einen Link zu dem kompletten Datenblatt da?
Das ist doch ein Mosfet oder?
Bei dem sieht die Sache anders aus, da UGS positiv werden muss um einen ID zu bekommen...
Du hast aber in deiner Grundschaltung, die du da postest einen stinknormalen Sperrschicht N-kanal FET, der eine negative UGS braucht um sich zuzuschnüren und bei UGS=0 leitet...
Moment ich suche gerade mal einen in deiner IDss Klasse...
Außerdem beachte mal, bei welchem Uds die Kurve aufgenommen ist !

Und Leute bitte wandelt solche Grafiken mal mit IRfanview in ein GIF oder ähnliches und ladet dann hoch. Es gibt Leute die mit Modems arbeiten oder noch Downloads nebenbei laufen haben. Da sind BMPs ne Zumutung.



[ Diese Nachricht wurde geändert von: BlackAdder am 29 Jun 2003 23:19 ]

BID = 24146

hannoban

Schreibmaschine



Beiträge: 1722
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Naja, es ging ja auch nur um einen groben Richtwert, die Feinabstimmung kann ich ja später noch duch Ausprobieren vornehmen.

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BID = 24147

hannoban

Schreibmaschine



Beiträge: 1722
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Hier das Datenblatt zum IRF730:
http://www.elektro-obecnice.cz/data/pdf/I/IRF730.pdf


Zitat :
Und Leute bitte wandelt solche Grafiken mal mit IRfanview in ein GIF oder ähnliches und ladet dann hoch. Es gibt Leute die mit Modems arbeiten oder noch Downloads nebenbei laufen haben. Da sind BMPs ne Zumutung.


Die Erste war ein versehen, die zweite war "run length encoded" und hatt nur 38 kb. Viel weniger bekommt man mit gif glaube ich auch nicht, oder? Wenn doch, dann schreib ich mir das verflixt nochmal hinter die ohren, sorry!

Nachtrag:
O.k. hast Recht, gif wär knapp die Hälfte gewesen. Es wird nicht wieder vorkommen.

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[ Diese Nachricht wurde geändert von: hannoban am 29 Jun 2003 23:32 ]

[ Diese Nachricht wurde geändert von: hannoban am 29 Jun 2003 23:49 ]

BID = 24150

BlackAdder

gesperrt

@hannoban
Thanks...
Leider geht der IRF nicht in dieser Schaltung die du da oben postest. Du brauchst dafür einen JFET - einen Sperrschicht FET ,- keinen MOSFET. Schau dir mal das Datenblatt vom BF245C an
( z.B. auf http://www.semiconductors.philips.c.....2.pdf ), dann siehst du, dass die Kennlinie UGS gegen ID bei JFETs ganz anders aussieht. UGS beginnt bei null und ID=IDss und wird negativ bis bei UGS~ -6.5V der FET sperrt ID=0. Dieser negative Zusammenhang ermöglicht ja erst die Regelung... Bedenke, wird der Strom durch R größer (ID steigt), wird der Spannungsabfall größer, UGS wird negativer, ID sinkt.
Bei deinem MOSFET klappt das nicht, da er für UGS<0V sperrt. (Siehe Datenblatt IRF730 : Transfer Characteristics)

PS: Das mit der Dateigröße war jetzt nicht auf dich gemünzt und auch nicht böse gemeint, sondern mehr allegemein gesprochen, da ich in letzter Zeit vermehrt BMPs in den Uploads sehe. Kostet ja nicht allein mehr Download Zeit sondern auch Platz auf dem Server. Nimm es weniger als Kritik sondern als kleinen Appell an die gegenseitige Rücksichtnahme...

Nachtrag:
@Hannoban
Das mit der Konstanstromquelle 350mA nach dem Schaltbild da oben kannst du wohl knicken.
Ich habe keinen passenden N-JFET gefunden, der diesen ID liefern könnte. Der VM10KM käme mit 310mA IDss ran, aber darf nur 0.4W Verlustleistung verbraten und braucht aber 2.8V UDS um sauber zu regeln (UP ist nämlich -2.8V).
Also verbrät er schon bei sauberer Regelung Uds*Id = 2.8V * 0.35A = 0.98W
Als Referenzliste habe ich mal http://hem.passagen.se/ted.olausson/doc/s/sitrans1.htm genommen. Ich denke du solltest tatsächlich allein schon wegen der Beschaffungsprobleme eine Konstantstromquelle mit Transistoren in Erwägung ziehen.

@Carsten
Für deine Zwecke könntest du einen BF246B ins Auge fassen IDss 100mA allerdings bei einem UDS von bis zu 14V bis zur sauberen Lastausregelung. Der BF245C bringt es nur auf IDss 15-25mA je nach Typstreuung bei UDS>6V auch deutlich zu viel Overhead. Nahe ran käme 2N4092 mit IDss 150mA und Lastausregelung bereits bei Uds >2V... Fazit: Dein zu geringer Spannungsoverhead (4.5V Quelle minus 4V bzw 3.5V zu erwartender LED Betriebsspannung) macht die sinnvolle Verwendung von FETs in einfacher Schaltung als Konstantstromquelle unmöglich. Auch mit einer Transistor-Konstantstromquelle wirst du nicht weit kommen, da die als Faustregel ca 2V über der CE Strecke haben sollten um sauber zu regeln. Du gestehst dem Regelglied aber nur 0.5V Overhead zu (4.5V - 4V), und ziehst du noch die CE Sättigungsspannung ab (0.2V) bleiben dir nur 0.3V Spannungsabfall über dem Emitterwiderstand. Das ist sehr wenig. Hier solltest du erwägen, eine Regelung mittels Rail to Rail Opamp und Stromfühlerwiderstand vorzunehmen. Als Stellglied würde sich ein Mosfet eignen. Ist zwar schaltungstechnisch mehr Aufwand, kann aber bei Verwendung von geeigneten Opamps so gestaltet werden, dass das Mehr an Stromaufnahme der eines Basisspannungsteilers für eine transistorisierte Konstantstromquelle entspricht. Außerdem wäre die Ausnutzung der Batteriekapazität bis hinunter zu etwa UB=4-4.1V gegeben.



[ Diese Nachricht wurde geändert von: BlackAdder am 30 Jun 2003  0:47 ]

BID = 24154

hannoban

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Danke, aber den BF 245 kann ich bei meinem Strombedarf wohl vergessen. Da ich so gut wie keine Ahnung von FET´s MOSFETS usw. habe, wär ich jetzt noch total glücklich wenn irgendjemand zufällig einen FET kennt, den ich verwenden könnte.

MfG hannoban

_________________

BID = 24155

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

Selbstleitende FETs für solch hohe Ströme sind selten und entsprechend teuer.

Wieviel Betriebsspannung hast Du denn ?

Die Lösung mit einem als Stromquelle umfunktionierten Spannungsregler ist sicher nicht die schlechteste.

_________________
Haftungsausschluß:



Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung.



Rechtsansprüche dürfen aus deren Anwendung nicht abgeleitet werden.



Besonders VDE0100; VDE0550/0551; VDE0700; VDE0711; VDE0860 beachten !


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