Und hier ist wieder eine "Kurze Schaltung"! Diesmal behandelt Saar den Dual-BJT-Konstantstrom.
Es gibt viele Möglichkeiten, LEDs anzusteuern, und jede hat ihre Vorzüge für eine bestimmte Anwendung. Die Verwendung eines Strombegrenzungswiderstandes ist am einfachsten, aber das Ganze ist empfindlich gegenüber der Eingangsspannung, sodass Sie keine konstante Lichtstärke erhalten. Manchmal ist das aber wichtig. Konstantstrom-LED-Treiber stellen einen definierten Strom sicher, egal wie die äußeren Bedingungen sind (natürlich innerhalb bestimmter Betriebsbedingungen). Ich mag den Treiber mit zwei BJTs und zwei Widerständen: Wir nutzen die Tatsache, dass der Spannungsabfall zwischen Basis und Emitter eines BJTs nahezu konstant ist, wenn er voll leitend ist, wie bei einer Diode. Wenn wir also einen Widerstand parallel zu ihm schalten, fließt ein konstanter Strom durch ihn.
Bild 1.
Schauen wir uns die Schaltung an (Bild 1). T2 hat R1 parallel zu seiner Basis-Emitter-Strecke, so dass der Strom entlang des Pfades von R1 gleich IR1 = VBE(T2)/R1 ist. Wenn wir die Schaltung mit Strom versorgen, wird die Basis von T1 über R2 mit Strom versorgt, T1 beginnt zu leiten, wodurch Strom durch unsere LED und R1 fließt. Während der Strom fließt, baut R1 seinen Spannungsabfall auf, bis T2 einschaltet und ebenfalls zu leiten beginnt. Wir wissen aber, dass IR1 nahezu konstant sein muss, so dass jeder überschüssige Strom, der durch T1 fließt, durch T2 „geleitet” wird, um diesen Strom beizubehalten. Das Ergebnis ist ein Konstantstromtreiber, der von der Versorgungsspannung und deren Schwankungen weitgehend unbeeinflusst ist.
Der Wert von R1 muss genau auf den Strom abgestimmt sein, den wir für die LED benötigen. R2 muss in einem Bereich liegen, der genug Basisstrom für T1 ermöglicht, um diesen zum vollständigen Leiten zu bringen (Wert nicht zu hoch). Die Basis von T2 muss in der Lage sein, genug Strom abzuleiten, um den konstanten Strom zu halten (Wert nicht zu niedrig).
VBE ist temperaturempfindlich, und diese Schaltung ist auch hier hilfreich. Denn während T1 heiß werden kann, wenn ein höherer Strom durch ihn fließt (wir sind nicht darauf beschränkt, mit dieser Schaltung 20mA-LEDs zu treiben, das hängt von den Nennwerten der Komponenten ab) ist der Strom durch T2 relativ konstant, und dadurch auch dessen VBE recht stabil.
Was gibt es zu dieser Schaltung noch zu sagen? Ich bin gespannt auf Ihre Kommentare!
Weitere Schaltungen, Infos zu BJTs und mehr
Interessiert an Schaltungsdesign, BJT und verwandten Themen? Abonnieren Sie den "Kurze Schaltung"-Tag für Updates, wenn neue Inhalte veröffentlicht werden. Wenn Sie eine Lösung für Rapid Prototyping suchen, besuchen Sie ElektorPCB4Makers. Sie können zwei PCB-Prototypen in drei Arbeitstagen erhalten!
Möchten Sie einen Kommentar mit Ihrer Bewertung hinterlassen? Bitte melden Sie sich unten an. Nicht gewünscht? Dann schließen Sie einfach dieses Fenster.
Diskussion (17 Kommentare)
Robert Schmeinck vor 4 Jahren
Nils Körber vor 3 Jahren
>
Wir wissen aber, dass IR1 nahezu konstant sein muss, so dass jeder überschüssige Strom, der durch T1 fließt, durch T2 „geleitet” wird, um diesen Strom beizubehalten.
<
Ich halte diese Erläuterung für falsch, denn dann müsste der Strom durch die LED = Strom durch R1 plus "überschüssiger Strom" sein, womit für die LED nichts gewonnen wäre.
Nach meinem Verständnis ist es vielmehr so, dass sich der Widerstand der CE-Strecke von T1 automatisch so einstellt, dass an R1 gerade die BE-Spannung von T2 abfällt. Wenn man dann z.B. die Betriebsspannung erhöht, erhöht sich damit auch der Spannungsabfall an der CE-Strecke von T1 entsprechend. Das ist quasi eine analoge Regelstrecke.
Der Strom durch LED, CE-Strecke von T1 und R1 bleibt dadurch auch bei schwankenden Betriebsspannungen gleich, ebenso wie die Teilspannungen an der LED und an R1. (Ganz genau genommen müsste man bei der Berechnung der einzelnen Ströme und Spannungen auch noch die BE-Ströme von T1 und T2 mit berücksichtigen, aber die Abweichung ist marginal.)
Alexander vor 4 Jahren
Ausschlaggebend für den maximalen Ausgangsstrom ist dann bei welchem Strom an R1 der Spannungsabfall an R1 so gross wird das T2 voll leitend wird.
Wie berechnet man die Widerstände für den gewünschten Ausgangsstrom?
(Oben ist das nur für R1 angegeben. Wie kommt man zu Vbe?)
Gängige Bezeichnung wäre Transistor Konstantstromquelle. Üblicherweise werden nur Spezialformen von Transistoren extra erwähnt. Dann würden auch Menschen die nicht Täglich mit Transistoren arbeiten schon in der Überschrift wissen was gemeint ist.
Nils Körber vor 4 Jahren
Die BE-Spannung ist bei Silizium-Transistoren ca. 0,7V.
Alexander vor 4 Jahren
Vbe ist der Spannungsabfall an der Basisemitterdiode. Der genaue Wert steht dann vermutlich im Datenblatt. Eigentlich logisch habe ich nicht daran gedacht.
Nils Körber vor 4 Jahren
Was das "Schalten" der Transistoren angeht: Ich meine, dass im Betrieb beide Transistoren weder gesperrt noch durchgeschaltet sind, sondern teilweise leitend. Dabei bildet die CE-Strecke von T2 zusammen mit R2 einen Spannungsteiler zur Einstellung der Basisspannung von T1. Die Basisspannung von T1 stellt sich dabei so ein, dass im zweiten Spannungsteiler aus LED, CE-Strecke von T1 und R1 an R1 gerade eine Spannung anliegt, die T2 zum o.g. teilweisen Leiten bringt (so um und bei 0,7 V).
Das ist eine klassische analoge Rückkopplung. Die Transistoren werden dabei nicht als Schalter, sondern als regelbare Widerstände eingesetzt.
Alexander vor 4 Jahren
Würde die Schaltung eigentlich auch funktionieren wenn man R2 mit der Seite wo das Pluszeichen ist mit dem Kollektor von T1 verbindet. Ich würde vermuten das es nicht geht bin mir aber gerade nicht ganz sicher.
Nils Körber vor 4 Jahren
Einziger Unterschied ist dann, dass die minimale Versorgungsspannung Ub etwas größer ist.
Alexander vor 4 Jahren
Nils Körber vor 3 Jahren
Ich halte das Schaltungsprinzip für brauchbar, wo immer du konstante STRÖME brauchst. Du kannst das Prinzip auch mit einem Operationsverstärker oder mit einem 3 Bein-Regler umsetzen.
Leider klappt das für Schaltungen mit konstanter SPANNUNG nicht, und die sind beim mir in der Mehrheit.
Alexander vor 4 Jahren
Nils Körber vor 3 Jahren
T-Daddy vor 4 Jahren
Ich gestehe ja gerne zu, dass dies nicht in der Überschrift sein muss, aber zumindest bei der ersten Verwendung von BJT im Text sollte diese Abkürzung erklärt werden. So habe ich es zumindest in Studium gelernt.
Warum kann also nicht geschrieben werden, dass mit BJT ein englischer Begriff bipolar junction transistor, auf deutsch auch Bipolartransistor, also ein hundsordinärer Transistor gemeint ist und der geneigte Leser erstmal in die unwissende Irre geschickt werden soll.
Ich denke ein deutsches Magazin sollte auch hier nicht versuchen in quasiwissentschaftliche Höhen zu entschwinden und die Leser als unwissend abstrafen !!
LarsK vor 4 Jahren
Nils Körber vor 4 Jahren
Wurde zwar auch nicht jedes Mal erklärt, aber bei deutschen Hobby-Elektronikern wohl eher Allgemeinwissen als "BJT".
geralds vor 4 Jahren
Des weiteren Thyristor. -> Thyristor-Funktion, die man mit zwei Transistoren machen kann.
Des weiteren, im weiteren Sinn, den Unijunction Transistor (Doppelbasis-Transistor).
BJT - ist aus dem Englischen, "Bipolar Junction Transistor" - Strom iniziertes Steuerelement.
Damit treffen die obigen Funktionen auf den Transistor, -> "Strom gesteuertes "Dreibein", "Dreipol" im Gargon ((stammt von Triode [Röhrentechnik]), als stromgesteuerter Verstärker, bzw. als stromgesteuerter Schalter.
Bei den Betrachtungen sollten nie die Verstärkung, die Temperatur und der differenzielle Widerstand ausser Acht gelassen werden.
TUN - Transistor universal negativ, NPN, meistens Silizium, ein G für Germanium wurde dann drangehängt.
TUP - Transitor universal positiv, PNP, meistens Silizium,.....
ähnlich war es auch bei JFETs und MOSFETs....
DUS - Diode universal Silizium,
DUG - Diode universal Germanium,
....
All diese "Bauteil-Bezeichnungen" sind aus dem Hause Elektor, seit Anbeginn in den 70er Jahren.
Dort las ich das das erste Mal (für mich seit 1977, der Formant Synth. war mein erstes Projekt); eigentlich sonst nirgendwo. Niemals in einer Industrieschaltung, da sind entsprechende Parameter gefordert.
Es gab eine Zeit in den 80er, 90er, 2ker, in denen Elektor eine Menge witzige Karikaturen in den Zeitschriften postete (um die Stimmung aufzulockern?, ich fand es toll, cool, Elektor zeigte echte Coolness).
So auch so manche Bezeichnungen, um den Leser für das "Wald und Wiesen Bauteil" aufmerksam zu machen.
Also, die Schaltungen waren soweit universell ausgelegt, dass in diesen praktisch jede gängige Type verwendet werden konnte.
Das war sehr praktisch, aber mit dem Haken, dass nicht alle Parameter für eine stabile Schaltung beachtet wurden, wie sie zum Beispiel in der heutigen Zeit (wie in der Industrie) es erfordert.
;) Nimm einmal für eine kleine Verstärkerschaltung, in der ein BC..._TUN genügt, einen BD..._TUN. :)
Die Bauteiltoleranzen können nämlich eklatant gegeneinander aufschauckeln, dass die Schaltung nicht mehr richtig funktioniert.
Also, wenn ich entwickelte, dann immer mit dem Datenblatt.
Die universellen Bauteilbezeichnungnen waren für mich lediglich Hinweise zum Optimieren meiner Schaltungen.
Viel Spaß beim Basteln
Grüße
Gerald
---
Content Director, Elektor vor 3 Jahren
elektor-cartoons-june-1979-a.jpg (86kb)