Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Stromregler über Transistor


von Heiko H. (heiko_h)


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Hallo zusammen,

ich habe mehrere Fragen bezüglich einer Stromregelung über einen 
Transistor:

1. Ich möchte das durch die LED nicht mehr als 15mA fließen wenn eine 
Spannung zwischen 13V bis 16V anliegt. Dazu müsste ich nun R2 
ausrechnen. Aber um R2 ausrechnen zu können muss ich wissen was über R2 
für eine Spannung abfällt. Um das rauszubekommen müsste ich ja wissen 
was über R1 an der Basis des Transistors abfällt.

Wie kann ich mir die Spannung herleiten?

2.Sagen wir ich habe den R2 für 15mA bestimmt, dann fließen in der 
Schaltung nie mehr als diese 15mA, egal ob 13V oder 16V 
Versorgungspannung anliegen. Nur verstehe ich nicht wo bei 13V -2V 
(Diode) = 11V, die 11V abfallen, oder bei 16V - 2V (Diode) = 14V, die 
14V abfallen?.

Fallen die Spannungen das über Uce ab?

von Michael R. (mexman) Benutzerseite


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Hallo Heiko,

im Allgemeinen vernachlaessigt man den Strom ueber R1...ist ja auch 
wesentlich kleiner als 15mA (Stromverstaerkung des TRansistors!)

Also liegen an R2 5V - 0.7V = ca. 4.3V.

Weiter kommst Du dann schon selber....


Gruss

Michael

von Andi (Gast)


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Heiko Heik schrieb:
> Hallo zusammen,
>
> ich habe mehrere Fragen bezüglich einer Stromregelung über einen
> Transistor:
>
> 1. Ich möchte das durch die LED nicht mehr als 15mA fließen wenn eine
> Spannung zwischen 13V bis 16V anliegt. Dazu müsste ich nun R2
> ausrechnen. Aber um R2 ausrechnen zu können muss ich wissen was über R2
> für eine Spannung abfällt. Um das rauszubekommen müsste ich ja wissen
> was über R1 an der Basis des Transistors abfällt.
>
> Wie kann ich mir die Spannung herleiten?

Kirchhoffsche Regeln, Ohmsches Gesetz

>
> 2.Sagen wir ich habe den R2 für 15mA bestimmt, dann fließen in der
> Schaltung nie mehr als diese 15mA, egal ob 13V oder 16V
> Versorgungspannung anliegen. Nur verstehe ich nicht wo bei 13V -2V
> (Diode) = 11V, die 11V abfallen, oder bei 16V - 2V (Diode) = 14V, die
> 14V abfallen?.
>
> Fallen die Spannungen das über Uce ab?

Ja, an der CE Strecke

von Michael R. (mexman) Benutzerseite


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Du kannst auch so ansetzen:
Wenn aus dem Emitter 15mA fliessen, der Transistor eine 
Stroomverstaerkung von - sagen wir mal - 200 hat, fliessen in die Basis 
nur 60uA.

An 1kOhm fallen bei 60uA 60mV ab. Also liegen an der Basis 4.94V an.

Gaaanz korrekt ist das aber nicht weil
- die Stromverstaerkung recht stark schwankt
- auch der Basisstrom ja am Emitter wieder rauskommt und so zu den 15mA 
beitraegt
- ......

Aber so ganz falsch liegst Du nicht.

Achtung:Wenn Deine 5V Steuerspannung sich aendern, aendert sich auch der 
Strom!

Gruss

Michael

von HildeK (Gast)


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In der Schaltung ist R1 überflüssig. Macht das die Rechnung für dich 
einfacher?

von Andi (Gast)


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HildeK schrieb:
> In der Schaltung ist R1 überflüssig. Macht das die Rechnung für dich
> einfacher?

R1? hätte jetzt eher noch auf R2 getippt

von Ayk N. (ayk-ohm)


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warum 13 - 16 V?
schwankt die spnnung etwa?

bau dir doch lieber einen spannungsteiler an die basis die die spannung 
auf 0,7V begrenzt
sieh mal auf dem link ganz unten da sind auch gleichungen zum berechnen
http://www.hobby-bastelecke.de/halbleiter/transistor_arbeitspunkt.htm
die werte die du für die berechnung brauchst findest du im datenblatt 
deines transistors den du benutzen möchtest

von Andi (Gast)


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Ayk N. schrieb:
> warum 13 - 16 V?
> schwankt die spnnung etwa?
>
> bau dir doch lieber einen spannungsteiler an die basis die die spannung
> auf 0,7V begrenzt
> sieh mal auf dem link ganz unten da sind auch gleichungen zum berechnen
> http://www.hobby-bastelecke.de/halbleiter/transist...
> die werte die du für die berechnung brauchst findest du im datenblatt
> deines transistors den du benutzen möchtest

Also meines Erachtens hat er das schon richtig gemacht, R2 braucht es 
jedoch für seine zwecke wahrscheinlich nicht. Dann kann er einfach über 
die Stromverstärkung den Widerstand bestimmen oder per Amperemeter + 
Poti schauen.

von andreas6 (Gast)


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Hallo,

die einfachste Lösung dürfte darin bestehen, dieser Stufe eine klaren 
Arbeitspunkt zu verpassen und sie zur Konstantstromsenke zu ergänzen. 
Das einzige zusätzliche Bauteil ist eine rote Led, welche zwischen Basis 
und Masse in Flussrichtung geschaltet wird. Damit haben Basis und 
Emitter sichere Spannungswerte im Betriebsfall. Die Emitterspannung 
ergibt den notwendigen Emitterwiderstand für den gewünschten Strom in 
den Kollektor.

Der zusätzlichen roten Led reicht ein recht geringer Strom von etwa 
einem halben mA, sie muss nicht leuchten dabei (Low-Current-Leds leuten 
dennoch auf). Danach bemisst sich der Basisvorwiderstand. Der auch dort 
durch fließende Basisstrom kann gewöhnlich bei der Berechnung 
vernachlässigt werden.

Damit ist die Schaltung auch für einen größeren Betriebsspannungsbereich 
geeeignet, weit mehr als die Vorgabe. Die Grenze zieht dann nur noch nur 
die Belastbarkeit des Transistors.

Wer diesen Aufwand scheut, kann den Emitter auch klassisch auf Masse 
legen und den Vorwiderstand in die Kollektorleitung legen, wo er 
eigentlich hingehört. Der durchgeschaltete Transistor schlägt bei so 
kleinen Strömen über CE nur mit wenigen zig mV zu Buche. Damit ist 
ebenfalls eine recht einfache Berechnung möglich.

MfG. Andreas

von heiko_h (Gast)


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Okay, dann gehe ich jetzt davon aus der Spannungsabfall über R1 ist 
vernachlässigbar.

1. Damit habe ich ca. 5V an der BASIS. Damit habe ich 4,3V über R1. Wenn 
ich
   nun mit 15mA rechne, komme ich auf einen Widerstand von 268 Ohm. 
Damit
   wäre meine erste Frage beantwortet

2. Aber wo fällt nun die restliche SPANNUNG von 13V bis 16V - den 2V der
   Diode ab? Damit wären noch 11V bis 14V übrig. Fallen die dann über 
Uce ab?

von Vn N. (wefwef_s)


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Andi schrieb:
> HildeK schrieb:
>> In der Schaltung ist R1 überflüssig. Macht das die Rechnung für dich
>> einfacher?
>
> R1? hätte jetzt eher noch auf R2 getippt

Lottospielen solltest du lassen.

heiko_h schrieb:
> 2. Aber wo fällt nun die restliche SPANNUNG von 13V bis 16V - den 2V der
>    Diode ab? Damit wären noch 11V bis 14V übrig. Fallen die dann über
> Uce ab?

Ja.

von chick (Gast)


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Die LED, der Transistor und R1 bilden einen Spannungsteiler, das hast Du 
richtig erkannt.

Du kennst von 3 Spannungen zwei und die Versorgungsspannung. Wo und wie 
groß ist dann wohl die 3. Spannung?

Trivialer gehts nicht, das kann doch schon jeder Schüler in der 7. 
Klasse lösen. Hoffe für Dich, Du bist noch in der 6.

von Tom (Gast)


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Also ich würde R2 an den Kollektor hängen und R1 so wählen dass der 
Transistor sicher in Sättigung gerät, die Spannung UCE beträgt dann 
ca.0,2V.
R2 dient dann als Vorwiderstand der Led und muss bei 16V so dimensionert 
werden dass der Strom ~15mA ist

von Ayk N. (ayk-ohm)


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probier die mal aus
ich habe die bei TINA simuliert

mit dem poti kannst du den strom zwischen 14 mA und 16 mA einstellen
dann brauchst du auch keine 2te spannungsquelle

unten steht die spannung über dem transistor

von Jens G. (jensig)


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So macht man das ja nun gar nicht. Absolut abhängig von individueller 
Stromverstärkung des T, und deren Temperaturabhängigkeit.

von HildeK (Gast)


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heiko_h schrieb:
> 1. Damit habe ich ca. 5V an der BASIS. Damit habe ich 4,3V über R1. Wenn
> ich
>    nun mit 15mA rechne, komme ich auf einen Widerstand von 268 Ohm.
> Damit
>    wäre meine erste Frage beantwortet

Fast. 4,3V, die 15mA fließen lassen sollen, brauchen dazu einen 
Widerstand von 286Ω. Macht aber nicht wirklich viel aus. Ein Normwert 
wären 270Ω.

Wenn dein Eingangssignal relative genaue 5V hat, dann ist die Schaltung 
als Stromquelle auch sehr gut brauchbar. Der Strom ist eben von der 
Eingangsspannung abhängig. Wenn das Signal aus einem digitalen 
CMOS-Baustein kommt, kann man von relativ guten und stabilen 5V ausgehen 
- dann ist das für eine LED allemal ausreichend.

Und R1 brauchst du wirklich nicht. R2 aber unbedingt.

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