Konstantstromquelle für Schaltungen

Konstantstromquellen versorgen einen Stromkreis mit Strom eines konstanten Niveaus. Dabei spielt der elektrische Widerstand keine Rolle. Konstanter Strom wird auch als eingeprägter Strom bezeichnet. Eingeprägter Strom verhält sich bei genauer Betrachtung aber nicht immer zwingend konstant:  Wechselstrom unterliegt verschiedenen Frequenzen. Allerdings handelt es sich auch bei eingeprägtem Strom als Wechselstrom um einen vom Widerstand unabhängigen Wert. Bei einer Wechselschaltung wird eine Reihenschaltung verwendet. Geeignete Schaltungen für konstanten Strom als Gleichstrom sind Konstantstromquellen und Stromspiegel.

Eingeprägter Strom ist relevant für Labornetzteile, deren Ausgangsspannung und Strombegrenzung eingestellt werden kann. Wenn der Maximalstrom nicht erreicht wird, ist der Ausgangswiderstand niedrig. Dabei unterliegt die Spannung nicht der Belastung, womit von einer eingeprägten Spannung gesprochen wird. Erreicht der Ausgangsstrom aber den maximalen Widerstand, nutzt das Gerät den konstanten Ausgangsstrom. Auch bei einem Kurzschluss wird das konstante Ausgangsniveau nicht überschritten.

Es gibt verschiedene Schaltungen für Gleichstromquellen. Dazu gehören Biopolartransistoren, die durch einen Spannungsteiler aus zwei Widerständen eine konstante Spannung halten. Eine weitere Möglichkeit bietet ein Feldeffekttransistor, der aus einem selbstleitenden Transistor besteht. Auch Operationsverstärker lassen sich als Gleichstromquelle nutzen. Konstantstromquellen als integrierte Schaltungen für geringe Ströme im Bereich von Milliampere lassen sich ebenfalls realisieren. Eine weitere Möglichkeit bietet auch die PTAT Stromquelle oder die UBE-Konstantstromquelle. Konstantstromquellen versorgen unter Anderem Leuchtdioden (LEDs) mit Strom.

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Regelbare Konstantstromquelle

Grundsätzlich gewährleisten Konstantstromquellen einen konstanten Strom, den sie in einen Stromkreis einspeisen. Die regelbare Konstantstromquelle findet oft Anwendung in Schaltungen mit Leuchtdioden. In diesem Fall kann man Konstantstromquellen mit Hilfe von Transistoren oder auch integrierten Schaltkreisen möglich machen.

Regelbare Konstantstromquellen mit Leuchtdioden

Die Vorteile einer Konstantstromquelle mit Leuchtdioden (Abk. LED) sind folgende

  • Vorwiderstand ist nicht mehr abhängig von der Versorgungsspannung
  • sicherer Betrieb der LED über einen großen Spannungsbereich
  • LED wird konstant mit Strom versorgt

Leuchtdioden und ihre Anwendung

Sogenannte LED-Treiber verfügen häufig über eine oder auch mehrere regelbare Konstantstromquellen. Diese Schaltungen werden in der Regel analog geschaltet.

Die Leuchtdioden sind gegenüber herkömmlichen Glühlampen in vielen Bereichen vorteilhafter. Einige Vorteile von LED werden im Folgenden hier aufgelistet.

  • geringerer Energieverbrauch
  • höherer Wirkungsgrad
  • produzieren weniger Wärme
  • unempfindlicher
  • hohe Lebensdauer

Die Anwendung von Leuchtdioden ist sehr unterschiedlich. Insbesondere in der Automobilindustrie werden Leuchtdioden als LED-Scheinwerfer vermehrt eingesetzt.

Integrierte Schaltkreise

Eine weitere Möglichkeit bieten zweipolige Konstantstromquellen in Form von integrierten Schaltkreisen. Bei diesen Schaltungen fließen unterschiedliche Ströme von einigen Milliampere. Darüber hinaus finden regelbare Konstantstromquellen in Verbindung mit LED-Treibern als integrierte Schaltung Anwendung. Diese Schaltungen funktionieren analog oder über Schaltregler mit Speicherdrossel.

Eine andere Art von Konstantstromquellen mit integrierten Schaltkreisen sind Schaltungen mit eingebauten Längsreglern. Die dabei entstehende Referenzspannung wird bei der Strommessung am Widerstand verwendet. Auf diese Weise wird eine bestimmte Spannung am Widerstand abgegeben. Diese Schaltung führt zu einem niedrigen Steuerstrom und ist auch für höhere Stromstärken ausgelegt.

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