Konstantstromquelle mit Opv und Transistor

[Hans-W K. (werner0)]

Hallo liebes Forum! :)

Ich habe vor einiger Zeit eine Schaltung für einen LED-Blitz mit 
Stromregler (Konstantstrom) im Netz gefunden und versuche sie seitdem zu 
verstehen. Ich bin ein Elektronik-Laie und habe mich über das Forum, 
Wikipedia und YouTube versucht schlau zu machen, aber ich kann die 
Funktionsweise einfach nicht ergründen!

Der konstante Strom wird über einen Transistor erzielt, der von einem 
Operationsverstärker geschaltet wird. Ich habe ein Bild dazu angehängt.

Ich meine, der Opv funktioniert als Differenz-Verstärker, mit einem 
Feedback, allerdings verstehe ich nicht, wie er in dem Beispiel genau 
funktioniert und den Transistor reguliert.
Der nicht-invertierenden Pol liegt nach dem Betätigen des Auslösers auf 
Masse. Ist der Auslöser aber nicht betätigt, liegt eine Spannung an, 
wenn ich das richtig verstanden habe. Müsste dann nicht im zweiten Fall 
auch eine Spannung am Transistor liegen?

Ich hoffe, das sind keine sehr blöden Frage...
Vielen Dank für die Hilfe!

[Tom W. (Gast)]

Der erste Transistor schaltet den Impuls durch, der zweite ist 
Strombegrenzer. Der funktioniert einfach so, dass sich bei steigendem 
Strom das Source-Potenzial anhebt und damit die GS-Spannung verkleinert 
wird. DAS ist die Gegenregelung.

[Hans-W K. (werner0)]

Aber die Strombegrenzung läuft über den Opv, oder? Also durch den 
Vergleich der anliegenden Spannungen und die Änderung des 
Ausgangssignals, richtig? Aber wie kann der regulieren, wenn der 
positive Eingang auf Masse liegt?

Und wenn man die Widerstände berechnen will, kann man dann die sagen, 
dass das Verhältnis der zwei Widerstände am invertierenden Eingang dem 
der Widerstände am nicht-invertierenden Eingang entsprechen muss, obwohl 
die nach dem Durchschalten des Auslösers keine Funktion mehr haben?

[karadur (Gast)]

Hallo

wenn der erste FET sperrt wird die Schaltung aktiv.

Es handelt sich um eine spannungsgesteuerte Stromquelle.

Der OP steuert den 2ten Fet so, das die Spannung am Sourcewiderstand ( 
proportional dem Strom )gleich der Spannung am + Eingang wird. Dadurch 
wird der Strom geregelt.

[Hans-W K. (werner0)]

Ok, vielen Dank!
Ich denke die Funktion habe ich verstanden, jetzt hänge ich allerdings
an der Proporionierung der Widerstände.

Bei einem Differenzverstärker würde man ja die Widerstände R1 und R3,
sowie R2 und R4 (siehe Bild) gleich setzen. Aber in diesem Fall läuft ja
das Feedback vom Transistor über den Widerstand R1.
Also kurz gesagt, wie hängt das Verhältnis der Widerstände mit dem Strom
am Transistor zusammen?

[karadur (Gast)]

Hallo

lass R2 weg und R2 = R3||R4.

[Hans-W K. (werner0)]

Ich verstehe leider nicht, was Du meinst. Ist R2 nicht essentiell für 
die Reglung?
Die Spannung (ich nenne sie mal U(out), die benötigt wird, um 100 mA am 
Transistor zu erhalten ist doch vom Transistor abhängig, richtig?
Wenn ich beispielsweise 4 V dafür brauchen würde, kann man das mit 
dieser Formel berechnen:

U(out) = V * (U(+) - U(-)) , mit U(+) und U(-) für die Spannungen an den 
Opv-Eingängen und V der Verstärkung ( V = R1 / R2).

Oder liegt hier, mit der Gegenregulation des Transistors, eine andere 
Schaltung vor als bei einem Differenz-Verstärker?

[klaus (Gast)]

Hans-W Kuch schrieb:
> U(out) = V * (U(+) - U(-)) , mit U(+) und U(-) für die Spannungen an den
> Opv-Eingängen und V der Verstärkung ( V = R1 / R2).

nein V ist ziemlich groß, so etwa 10^6 und somit versucht der OP immer 
U(+) = U(-)

[Stefan (Gast)]

klaus schrieb:
> nein V ist ziemlich groß, so etwa 10^6 und somit versucht der OP immer
> U(+) = U(-)

Also meiner Meinung nach würde das nur gelten, wenn der OPV nicht 
gegengekoppelt wäre. Da der OPV aber in diesem Fall mit dem Widerstand 
parallel zum Kondensator gegengekoppelt ist, ist die Verstärkung um ein 
Vielfaches kleiner.

[klaus (Gast)]

Stefan schrieb:
> Also meiner Meinung nach würde das nur gelten, wenn der OPV nicht
> gegengekoppelt wäre. Da der OPV aber in diesem Fall mit dem Widerstand
> parallel zum Kondensator gegengekoppelt ist, ist die Verstärkung um ein
> Vielfaches kleiner.

nein, denn:

Hans-W Kuch schrieb:
> mit U(+) und U(-) für die Spannungen an den
> Opv-Eingängen

der OP selbst ändert sich ja nicht nur weil man ihn mit Widerständen 
beschaltet. Die Verstärkung des gesamten (also OP +  Widerstände) können 
sich ändern.

[Hans-W K. (werner0)]

Bei einem invertierenden Verstärker (also auch bei einem 
Differenzverstärker) gilt V = - R2 / R1. In meinem Beitrag weiter oben 
ist da leider ein Fehler...
Aber die Frage ist, ob ich das hier anwenden kann, wo es noch zusätzlich 
das Feedback vom Transistor gibt.

[karadur (Gast)]

Hallo

du musst die gesamte Schaltung betrachten.

Du musst den FET in den leitenden Betrieb bekommen. Das passiert mit 
einer Gatespannung die gegen Source positiv ist. Bei welcher 
Gatespannung sich ein Strom von 100mA einstellt hängt von mehreren 
Faktoren ab die sehr streuen.
Deshalb misst man die Spannung am Sourcewiderstand die dem Strom 
entspricht. Diese Spannung wird verglichen mit der Spannung an R4.

Die Verstärkung des OPs muss jetzt so groß sein das der FET weit genug 
aufsteuern kann um an den 2R2 die 100mA zu bekommen. R1 und R2 müssen so 
gewählt werden das die Verstärkung immer groß genug ist, weshalb man 
meist R2 weglässt. Die Gegenkopplung erfolgt ja über den FET.

Möglicherweise verändert die Beschaltung von R2 das Großsignalverhalten 
und die Geschwindigkeit der Stromquelle. Dazu müsste man den OP und den 
FET wissen.

[Hans-W K. (werner0)]

Wow! karadur, mir ist grade ein Licht aufgegangen! :)
Vielen Dank für die Hilfe!