Konstantstromquelle als PWM-Ausgang

[Andre S. (xolom)]

Hallo leute.

Auf Basis dieses Threads: Beitrag "Schaltflanken MOSFET"
habe ich jetzt eine Schaltung entworfen, welche ein Rechtecksignal 
generiert.

Es soll damit ein Sensor auf High-Side angesteuert werden (8kHz, 20mA). 
Es existieren nicht immer die selbe Anzahl an LEDs im Sensor und es 
könnte sich ein vorwiderstand im Sensor befinden, deshalb wird ein 
konstanter Strom von 20mA benötigt.

Die Schaltung Simuliert soweit. Da beim Einschaltvorgang des FETs 
entstehen allerdings Stromspitzen von 1A. Ich versuchte den Kondi 
zwischen Drain und Masse zu setzen (ca 2nF), möchte aber eher die 
Ursache beheben als die Spitzen zu umgehen. Das LTspice Projekt-File 
liegt im Anhang zum simulieren.

Außerdem bin ich mir nicht sicher ob die Transistor-Schaltung für den 
konstanten Strom optimal ist.

Ich hoffe ich habe diesmal nichts vergessen :)

Gruß, André

PS: Der Widerstand (1k) von Gate auf Drain sollte von Gate auf +24V 
gehen!

[adenin (Gast)]

Andre S. schrieb:
> Ich hoffe ich habe diesmal nichts vergessen :)

Einer Drossel?

[Andre S. (xolom)]

> Einer Drossel?

Leider habe ich noch nie eine Drossel benötigt/verwendet. Wo wird diese 
eingesetzt genau eingesetzt. Im prinzip ist es doch nur eine gewöhnliche 
Spule, welche den Storm speichert?

Edit: Was ich mich gerade gefragt habe: Wie kann es eigentlich sein, das 
im ausgeschalteten Zustand (MOSFET-Sperrt). Über den Dioden/LEDs eine 
Spannung von ca. 2,5V anliegt?

[Andre S. (xolom)]

Ich habe jetzt kleine Änderungen vorgenommen, welche erkennbare 
Besserungen gebracht haben.

[Helmut S. (helmuts)]

Nimm doch einfach 10nF für C1.

[philipp (Gast)]

Das wird so schon funktionieren, wie du dir das gedacht hast.
Es kommt darauf an, wie genau du den Strom benötigst, und bei welchen 
Temperaturen. Die Lösung mit den Dioden ist doch recht stark Temeperatur 
abhängig. Wenn es nur für Testzwecke ist würde ich sagen passt. In einer 
Serienproduktion kannst du es meiner Meinung nach so nicht einsetzen, da 
die Stromstärke auch mit Bauteilvarianzen streuen kann.
Literatur wäre auf jeden Fall der Tietze-Schenk mit Stromspiegeln
Aber wie gesagt, du hast ja keien Toleranzen angegeben

[Achim S. (Gast)]

geht schon so (mit den von Philipp beschriebenen 
Genauigkeitseinschränkungen).

Du könntest dir auch den FET und den FET-Treiber schenken und direkt die 
Highside-Stromquelle schalten. (siehe die modifizierte Version deiner 
ersten Schaltung im Anhang...)

[Andre S. (xolom)]

> Du könntest dir auch den FET und den FET-Treiber schenken und direkt die
> Highside-Stromquelle schalten.

Danke, funktioniert so! Könntest du mir nur noch erklären weswegen der 
400Ohm Widerstand benötigt wird?

[Achim S. (Gast)]

Andre S. schrieb:
> Danke, funktioniert so! Könntest du mir nur noch erklären weswegen der
> 400Ohm Widerstand benötigt wird?

Um die Basis des pnp nach oben zu ziehen. Damit schaltet er schneller 
aus, als wenn einfach nur der I_B auf 0 gesetzt wird (über Q1).

[Andre S. (xolom)]

Vielen Dank für eure Hilfe!

Ich habe jetzt einen Stromspiegel eingebaut und es scheint wunderbar zu 
funktionieren. Mit einem Unterstützenden Transistor wird die 
Ausgangsspannung sogar noch sauberer :)

Gruß

[Achim S. (Gast)]

Andre S. schrieb:
> Ich habe jetzt einen Stromspiegel eingebaut und es scheint wunderbar zu
> funktionieren.

In der Simu oder im realen Aufbau? Im Prinzip kannst du mit einem 
Stromspiegel den Strom tatsächlich genauer einstellen als in den 
Schaltungsvarianten zuvor. Allerdings wird dein Stromspiegel in der 
Realität nicht so sehr viele Vorteile bringen, weil bei einem 
Stromspiegel aus Einzeltransistoren Q2 und Q3 nicht perfekt matchen und 
weil Q2 innen deutlich wärmer werden wird als Q3. Ein Transistorarray 
mit mehreren Einzeltransistoren auf dem selben die gäbe eine gute 
thermische Kopplung. In dieser Simu merkst du von den Abweichungen 
nichts: du hast zweimal das selbe Modell und die Simu zeigt dir 
dementsprechend zwei perfekt matchende Transistoren.

Wie genau/wie konstant müssen die 20mA denn tatsächlich sein?

In deinem Ursprungsbeitrag ging es dir um möglichst schnelles Schalten 
der LEDs. In deiner Schaltung mit Stromspiegel betreibst du Q1 in 
Sättigung. Deshalb wird das Ausschalten des LED-Stroms relativ lange 
dauern.

[MaWin (Gast)]

Andre S. schrieb:
> Es existieren nicht immer die selbe Anzahl an LEDs im Sensor und es
> könnte sich ein vorwiderstand im Sensor befinden, deshalb wird ein
> konstanter Strom von 20mA benötigt.

Das ist zumindest eine Begründung warum die einfache Schaltung von
Beitrag "Re: Schaltflanken MOSFET"
nicht passt, aber

Andre S. schrieb:
> Außerdem bin ich mir nicht sicher ob die Transistor-Schaltung für den
> konstanten Strom optimal ist.

Wie konstant soll er denn sein ? Alle deine Schaltungen leiten ihn aus 
der Diodenspannung ab, die bekanntlich mit -2mV/K temperaturabhängig ist 
und je nach Strom unterschiedlich hoch ist.

Selbst wenn man von einem temperierten Raum und konstanter 
Versorgungsspannung ausgeht, sind da Schwankungen von 10% vorherzusehen.

Wenn du damit leben kannst, dann würden viel einfachere Schaltungen 
gehen, vor allem die von Achim. S, die kann man auch auf high side 
umstricken.

Wenn dir 10% zu viel sind, dann kannst du alle bisherigen Schaltungen 
vergessen. Auch ist unklar, was du unter schnell verstehst, denn deine 
Schaltungen werden immer langsamer, die von Achin war wenigstens 
schnell.

[Andre S. (xolom)]

> Wenn dir 10% zu viel sind, dann kannst du alle bisherigen Schaltungen
> vergessen. Auch ist unklar, was du unter schnell verstehst, denn deine
> Schaltungen werden immer langsamer, die von Achin war wenigstens
> schnell.

Eine Schwankung von 10% sollte kein Problem sein.
Wie ist die Schaltung von Achim umzuändern damit diese äquivalent zu 
meiner Schaltung mit dem Stromspiegel funktioniert?

Gruß