Konstantstromquelle

Konstantstromquelle für Leuchtdioden

3. November 2010 Keine Kommentare

Leuchtdioden sind auch unter der Abkürzung LEDs bekannt. Handelsübliche Leuchtdioden sind elektronische Halbleiter Bauelemente, die unter Anderem zur Beleuchtung von Flachbildschirmen eingesetzt werden. Auch im Beleuchtungssegment setzen heute immer mehr Hausbesitzer und Innenausstatter auf stromsparende LEDs.

Leuchtdioden werden oft mithilfe einer Konstantstromquelle betrieben. Konstantstromquellen machen einen Strom konstanten Niveaus nutzbar, auch wenn sich der elektrische Widerstand ändert. Diese Art der Stromversorgung wird auch als eingeprägter Strom bezeichnet.

Die Helligkeit von LEDs wächst mit der Leistungsaufnahme an. Die Temperatur der LEDs bleibt bei einer konstanten Halbleitertemperatur annähernd gleich. Die Leuchtdioden werden nicht direkt an eine Spannungsquelle wie eine Batterie angeschlossen.

LEDs werden am einfachsten über einen Vorwiderstand betrieben. Der Wirkungsgrad unterscheidet sich hierbei nicht von dem einer linearen Konstantstromquelle. Nachteilig wirkt sich beim Betrieb von LEDs mit einem Vorwiderstand aber die hohe Variabilität des Stroms aus. Häufig werden Leuchtdioden auch mit einer Konstantstromquelle betrieben, wobei der Vorwiderstand entfällt. Diese Konstantstromquellen werden mithilfe von Transistoren oder integrierten Schaltkreisen realisiert und ermöglichen weite Spannungsbereiche. Es gibt neben einem Vorwiderstand und einer Konstantstromquelle auch noch die Möglichkeit, LEDs über einen Schaltregler zu betreiben oder die Netzspannung zu nutzen. Zum Betrieb einer Leuchtdioden mit Netzspannung wird ein Gleichrichter oder alternativ ein Vorschaltkondensator benötigt.

Konstantstromquelle

Konstantstromquelle für Schaltungen

13. Oktober 2010 Keine Kommentare

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.

Konstantstromquelle

Einstellbare Konstantstromquelle

29. September 2010 Keine Kommentare

Eine Konstantstromquelle versorgt einen Stromkreis unabhängig vom elektrischen Widerstand konstant mit Strom. Dieser Strom wird auch als eingeprägter Strom bezeichnet. Konstantstromquellen werden als Wechselstromquelle und Gleichstromquelle umgesetzt. Die meisten Konstantstromquellen sind als Gleichstromquelle konzipiert, die elektronische Schaltungen darstellen.

Konstantstromquellen können mit einem Bipolartransistor realisiert werden. Auch eine Umsetzung als Zweipol über einen Feldeffekttransistor ist möglich. Dieser besteht aus einem selbstleitenden Transistor und einem Widerstand. Diese Konstantstromquelle ist bereits als fertiges Bauteil im Fachhandel erhältlich. Eine Konstantstromquelle kann auch mithilfe eines Operationsverstärkers umgesetzt werden.

Konstantstromquellen als integrierte Schaltung sind zweipolig und auf verschiedene Ströme im Bereich Milliampere ausgelegt. Längsregler-Schaltkreise können ebenfalls auf eine Konstantstromquelle ausgelegt werden. PTAT-Stromquellen liefern den Strom, der sich proportional zur Temperatur ändert.

Die Konstantstromquelle wird immer dann benötigt, wenn der Strom konstant fließen muss – auch bei einer Spannungsänderung. Da sich Widerstände hierzu nicht eignen, wird die Konstantstromquelle in einer der möglichen Bauweisen umgesetzt. Der Strom wird in einer Konstantstromquelle mithilfe einer Last konstant gehalten, wobei Spannungsänderungen ausgeglichen werden. Die verschiedenen Bauweisen für Konstantstromquellen unterscheiden sich anhand ihrer Betriebsspannung und der Präzision. Die Schaltungen reichen von einfachen Modellen wie J-FET bis zu komplex aufgebauten Konstantstromquellen mit Schaltregler oder Linerarregler.

Transistoren

Konstantstromquelle

21. Januar 2010 Keine Kommentare

Eine Konstantstromquelle hat die Aufgabe, bei möglichen Spannungsänderungen einen konstanten Strom zu gewährleisten. In der Regel unterliegen Stromquellen Stromschwankungen, die vom elektrischen Widerstand abhängig sind. Als Konstantstromquellen sind vorallem zwei elektronische Schaltungen umsetzbar, die Gleichstromquelle und die Wechselstromquelle.

Insbesondere bei Gleichstrom sind Konstantstromquellen und der Stromspiegel mit Transistor optimale Schaltungen. Darüber hinaus werden allerdings auch Konstantstromquellen als Wechselstromquellen mit Stromwandler oder Messumformer eingesetzt. Mit Transistoren beispielsweise lässt sich eine Konstantstromquelle realisieren. Zum Einsatz kommen Bipolartransistoren, Feldeffekttransistoren und weitere Schaltungen, die vornehmlich in Schaltungen von Gleichstromquellen verwendet werden.

Verwendung eines Bipolartransistors

Mit Einsatz eines gegengekoppelten Bipolartransistors kann eine Konstantstromquelle erzielt werden. Mit Hilfe eines Spannungsteilers, der aus zwei Widerständen besteht, wird die Spannung konstant gehalten. Das hat zur Folge, dass der Transistor leitend wird, Strom fließt und durch den Emitterwiderstand eine Spannung erzeugt wird. Durch eine Gegenkopplung wird im weiteren Verlauf entgegengewirkt, welches wiederum zu einer Stabilisierung führt.

Verwendung eines Feldeffekttransistors

Eine weitere Möglichkeit einer Konstantstromquelle ist der Aufbau mit einem Feldeffekttransistor sowie einem sogenannten Source-Widerstand. Diese elektrischen Bauteile werden als Stromregeldioden bezeichnet, sind Halbleiter und sorgen ebenfalls für einen konstanten Strom. Die Stromregeldioden sind Feldeffekttransistoren und keine Dioden, obwohl sie über zwei Anschlüsse verfügen und den Strom ausschließlich in eine Richtung eingrenzen.

Konstantstromquellen und ihre Anwendung

In vielen Fällen kann es sinnvoll sein, Leuchtdioden an eine Konstantstromquelle anzuschließen. Hier bietet sich ein Linearregler an, welcher mit der Diode in Serie geschaltet werden kann. Auf diese Weise wird die Problematik des Vorwiderstandes mit der damit verbundenen Versorgungsspannung gelöst. Außerdem ergibt sich der Vorteil, dass die LEDs unabhängig vom jeweiligen Spannungsbereich zuverlässig mit konstantem Strom betrieben werden können. Weitere Anwendung finden Konstantstromquellen mit Operationsverstärkern.